CN110876162B - 一种mtc设备的随机接入方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种MTC设备的随机接入方法和装置，该方法包括：在发送Preamble之前，UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息；UE根据其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；UE在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码。该方法能够有效避免大量MTC设备在同时进行随机接入时造成前导码在PRACH信道资源拥塞导致随机接入失败，有效提高海量MTC设备在同时发起接入时的接入成功率。

Description

一种MTC设备的随机接入方法和装置
技术领域
本发明涉及机器类型通信(Machine Type of Communication，MTC)领域，尤其涉及一种MTC设备的随机接入方法和装置。
背景技术
3GPP在Release13中致力于开发提供低功率广域物联网(Low Power Wide Area，LPWA)连接的蜂窝网络(Cellular network)。在基于LPWA的应用场景中，MTC设备(以下简称UE)只有通过随机接入过程(Random Access，RA)与演进型基站建立上行同步后，才能被基站调度进行上行资源的传输。其中，如图1所示，对于基于竞争的随机接入方法具有以下步骤：1、UE通过物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)向基站发送非专用的随机接入前导码(Preamble)；2、基站通过物理下行共享信道(Physical DownlinkShared Channel，PDSCH)向UE发送随机接入响应消息(Random Access Response，RAR)；3、UE向基站发送无线资源控制(Radio Resource Control，RRC)连接请求；4、基站接收请求，与UE建立RRC连接。
由此可见，现有技术中基于竞争的随机接入场景并没有针对PRACH资源的分配策略，而5G下的海量机器类通信(massive Machine Type of Communication，mMTC)存在海量MTC设备同时发起随机接入请求的情况，仍然使用现有技术方案进行MTC设备的随机接入会出现因为大量Preamble的同时发送而导致PRACH信道的拥塞。MTC设备因此会接入失败，这样会增加设备能耗，降低了IoT网络效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例期望提供一种MTC设备的随机接入方法和装置，可以在基于竞争的随机接入场景中实现对PRACH资源的有效分配，降低MTC设备的接入能耗。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述方法，包括：
在发送Preamble之前，UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息；
UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
UE在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码。
上述方案中，所述UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息，包括：
当所述UE支持广域网、局域网、个域网其中的至少一个网络类型与其他UE建立连接时，UE根据预设网络类型优先级与所述其他UE建立连接，并在建立连接后获取所述其他UE的PRACH资源分配信息；所述网络类型优先级从高到低分别为局域网，个域网，广域网。
上述方案中，所述UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息，包括：
所述UE遍历同基站下其他UE，获取所述同基站下其他UE已制定的前导码发送策略，根据所述已制定的前导码发送策略获取PRACH资源分配信息。
上述方案中，所述基站的下行链路信息，包括：
基站网络制式，基站标识，基站可分配频域，基站可分配时域，基站连接信号质量和强度。
上述方案中，所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略，包括：
所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息得到自身可分配的PRACH资源分配信息；
所述UE根据所述自身可分配的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
上述方案中，所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略，还包括：
所述UE与所述其他UE的随机接入频率相同，并且所述PRACH时域资源充足，所述UE制定第一策略；其中，所述第一策略指示在所述PRACH中分时发送随机接入前导码；
所述UE与其他UE的随机接入频率不同，并且所述PRACH时域资源不足，所述UE制定第二策略；其中，所述第二策略指示在所述PRACH中分频发送随机接入前导码；
若无法实施所述第一策略和第二策略，所述UE制定第三策略；其中，所述第三策略指示在所述PRACH码域中通过所述多载波调制的不同正交子载波发送随机接入前导码；
若无法实施所述第三策略，但是存在多个所述基站连接信号质量和强度相同的其他基站，所述UE制定第四策略；其中，所述第四策略指示在所述不同基站的PRACH域资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码；
若无法实施所述第四策略，但是存在多种所述UE与基站支持的基站网络制式，所述UE制定第五策略；其中，所述第五策略指示在不同基站网络制式下所述基站的PRACH资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略、第四策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码。
第二方面，本发明实施例提供一种MTC设备的随机接入装置，其特征在于，所述随机接入装置，包括：数据获取模块，策略制定模块，策略响应模块；其中，
所述数据获取模块，配置为在发送Preamble之前，获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息；
所述策略制定模块，配置为根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
所述策略响应模块，配置为在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码。
上述方案中，所述数据获取模块，配置为：
当所述UE支持广域网、局域网、个域网其中的至少一个网络类型与其他UE建立连接时，UE根据预设网络类型优先级与所述其他UE建立连接，并在建立连接后，所述数据获取模块获取所述其他UE的PRACH资源分配信息；所述网络类型优先级从高到低分别为局域网，个域网，广域网。
上述方案中，所述数据获取模块，配置为：
所述UE遍历同基站下其他UE，所述数据获取模块获取所述同基站下其他UE已制定的前导码发送策略，根据所述已制定的前导码发送策略获取PRACH资源分配信息。
上述方案中，所述策略制定模块，还配置为：
所述策略制定模块所需的基站的下行链路信息，包括：基站网络制式，基站标识，基站可分配频域，基站可分配时域，基站连接信号质量和强度。
上述方案中，所述策略制定模块，配置为：
根据资源获取模块获取的所述其他UE的PRACH资源分配信息得到自身可分配的PRACH资源分配信息；
根据所述自身可分配的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
上述方案中，所述策略制定模块，还配置为：
所述UE与所述其他UE的随机接入频率相同，并且所述PRACH时域资源充足时，为所述UE制定第一策略；其中，所述第一策略指示在所述PRACH中分时发送随机接入前导码；
所述UE与其他UE的随机接入频率不同，并且所述PRACH时域资源不足时，为所述UE制定第二策略；其中，所述第二策略指示在所述PRACH中分频发送随机接入前导码；
若无法实施所述第一策略和第二策略，为所述UE制定第三策略；其中，所述第三策略指示在所述PRACH码域中通过所述多载波调制的不同正交子载波发送随机接入前导码；
若无法实施所述第三策略，但是存在多个所述基站连接信号质量和强度相同的其他基站，为所述UE制定第四策略；其中，所述第四策略指示在所述不同基站的PRACH域资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码；
若无法实施所述第四策略，但是存在多种所述UE与基站支持的基站网络制式，为所述UE制定第五策略；其中，所述第五策略指示在不同基站网络制式下所述基站的PRACH资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略、第四策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码。
第三方面，本发明实施例提供一种随机接入装置，其特征在于，所述随机接入装置包括：网络接口，存储器，处理器；其中，
所述网络接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面中任一项所述方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有接入控制的程序，所述接入控制的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
本发明实施例提供了一种MTC设备的随机接入方法和装置；通过在发送前导码之前，UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息，根据其他UE的PRACH资源分配信息和基站的下行链路信息制定前导码发送策略；能够有效避免大量MTC设备在同时进行随机接入时造成前导码在PRACH信道资源拥塞导致随机接入失败，有效提高海量MTC设备在同时发起接入时的接入成功率。
附图说明
图1为基于竞争的随机接入流程示意图；
图2为本发明实施例的一种MTC设备的随机接入方法流程图；
图3为本发明实施例的一种MTC网络架构示意图；
图4为本发明实施例的一种MTC设备的随机接入方法流程图；
图5为本发明实施例的一种实现方式的MTC网络架构示意图；
图6为本发明实施例的一种实现方式的MTC网络架构示意图；
图7为本发明实施例的一种实现方式的MTC网络架构示意图；
图8为本发明实施例的一种实现方式的制定前导码发送策略示意图；
图9为本发明实施例的一种实现方式的制定前导码发送策略示意图；
图10为本发明实施例的一种实现方式的制定前导码发送策略示意图；
图11为本发明实施例的一种实现方式的制定前导码发送策略示意图；
图12为本发明实施例的一种实现方式的制定前导码发送策略示意图；
图13为本发明实施例的一种MTC设备的随机接入装置示意图；
图14为本发明实施例的一种随机接入装置硬件结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图2所示为本发明实施例提供的一种MTC设备的随机接入方法的流程图，包括：
S201：在发送Preamble之前，UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息。
可以理解地，本发明实施例中的UE是一种MTC终端，即机器类通信的设备，如码表、传感器、数码相机、医学电子设备等。也可以是支持LPWA的蜂窝电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、平板设备、膝上型计算机、上网本、智能本、超极本等。还可以是包括诸如传感器、计量器、位置标签等之类的物联网远程设备。
可以理解地，本发明实施例中的“其他UE”是指，同基站网络覆盖下与UE同时发起随机接入请求的其他UE。
可以理解地，本发明实施例中的基站可以为宏小区、微小区、微微小区和/或其他类型的小区提供通信覆盖。宏小区可以覆盖相对较大的地理区域(例如，半径为1～30公里)，其允许订阅服务的UE可以不受限制的接入。微小区可以覆盖相对较小的地理区域(例如，半径30米～300米)，其允许订阅服务的UE可以不受限制的接入。微微小区可以覆盖相对较小的地理区域(例如，半径10米～30米)，其允许订阅服务的UE可以不受限制的接入。
针对海量UE的前导码Preamble在有限资源的PRACH中拥塞的情况，本发明实施例期望对同时发起随机接入的UE的前导码在PRACH资源中进行可区分的发送。为了能使UE知晓当前PRACH信道资源分配情况，首先需要建立UE与同基站下其他UE之间的网络连接以获取同基站下其他UE的PRACH的资源分配信息。
由图3所示，本发明实施例的场景中，IoT***中存在多个UE与多个基站相互建立连接。在此场景下，UE1支持两种广域网制式，既可以通过广域网1向基站1发起随机接入，也可以通过广域网2向基站2发起随机接入，并且因为UE3也支持广域网2制式，因此UE1与UE3之间可以通过广域网2建立连接。
可以理解地，本发明实施例中的广域网可以是包括窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things,NB-IoT)、延伸覆盖的全球移动通信***(Extended Coverage-Global System for Mobile Communication，EC-GSM)、增强机器类通信(EnhancedMachine Type of Communication，eMTC)等基于LTE蜂窝网络(包括2G/3G/4G)的低功耗广覆盖(Low-Power Wide-Area，LPWA)网络，未来还可以是5G网络。
由图3所示，UE1与UE2还可以通过局域网1建立连接，与此同时，UE2还可以与UE3通过局域网2建立连接。
可以理解地，本发明实施例中的局域网都是无线局域网，主要为包括支持协议IEEE802.11/a/g/b/n/ac的各类无线网络。
可以理解地，虽然UE1与UE3不能直接建立局域网连接，但是可以以UE2作为桥梁进行信令传输；同时，UE1还可以通过广域网与UE3建立连接。
可选地，UE与其他UE还可以通过其他网络形式建立网络连接，比如：个域网，此处不再赘述。
由此可见，通过UE与支持相同网络模式的其他UE可以同时建立多种网络模式的复用网络，使UE可以与基站信号覆盖下的每个UE都建立起网络连接，保证了UE对同基站下其他UE的PRACH资源分配信息的有效获取；与此同时，本发明实施例中的UE可以通过可支持的网络制式与连接了其他基站的其他UE建立连接，这样也就可以获取其他基站的可分配PRACH资源信息。
可以理解地，UE通过已建立的网络连接获取同基站下的其他UE的PRACH资源分配状况，具体地，根据获取信息中是否包含其他UE已制定的前导码发送策略可以分为以下情况。
(a)若与UE建立连接关系的第二UE已制定前导码发送策略，则UE可以根据所述第二UE的已制定前导码发送策略获取第二UE的已分配PRACH资源情况。
(b)若与UE建立连接关系的第二UE未制定前导码发送策略，但是第二UE已获取第三UE的已制定前导码发送策略，则UE可以根据所述第三UE的已制定前导码发送策略获取第三UE的已分配PRACH资源情况。
以此类推，UE通过遍历同基站信号覆盖下所有UE的PRACH资源情况，就可以得到当前基站下所有的PRACH资源已分配情况。
S202：UE根据其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
可以理解地，UE根据其他UE的PRACH资源分配信息可以得出对于UE在当前基站的PRACH可分配资源，在此基础上，UE还需要获取接入基站的下行链路信息制定对应UE的前导码发送策略。
可以理解地，由于本发明实施例的物联网***中具有多个UE和多个基站进行上行接入的场景，因此需要对于基站进行区分，所述下行链路信息包括：基站网络制式、基站标识、基站可分配频域、基站可分配时域、基站连接信号质量和强度。以上所述上行链路信息可以通过上下行链路的检测信号得到的，此处不再赘述。
通过所述下行链路信息，UE可以实时获取所有可接入基站的链路信息，并主动选择对于自身最合适基站在PRACH资源区间进行前导码的发送，大大提高UE随机接入的成功率。
可选地，所述前导码发送策略包括时域策略、频域策略、码域策略、网络制式策略、基站策略五种。
由此可见，本发明实施例的发送前导码策略在时域、频域、码域上进行区分的基础上还增加了对于网络制式和基站分别发送前导码的策略。这样大大增加可以同时进行上行接入的UE数量。
例如，若设定在时域、频域、码域都可以制定10个UE发送策略的情况下，则时域×频域的方案就可以制定100个UE发送策略，则时域×频域×码域就可以制定1000个UE的发送策略；若设定UE支持的网络制式为2种，UE可发起接入的基站有3个，则时域×频域×码域×基站×网络制式就可以得到6000个UE的发送策略。由此可见，通过以上策略之间的相互组合，本发明实施里的方法可以满足海量UE的上行接入需求。
可以理解地，步骤S201和S202都是在UE向基站发起随机接入过程的基于竞争的随机信令1(MSG1)之前，这样，以上数据采集和策略制定的过程就不会影响到UE与基站正常的RA过程，并且因为UE优选通过局域网进行数据交互，因此不会对随机接入的网络效率造成不必要负担。
S203：UE在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码。
可以理解地，在本发明实施例中，UE的策略并不具有唯一性，即策略有效性只针对最近一次的随机接入，若UE后续需要再次向基站发起随机接入，则需要重新制定策略。这是因为海量UE的特性使网络中每时每刻进行随机接入的UE以及对应UE的可分配PRACH资源都在变化。因此只有针对UE当前所获取的可分配PRACH资源和下行链路信息制订策略，才能保证PRACH资源被合理分配，不会因为前导码冲突而造成接入失败。
本实施例提供的一种MTC UE的随机接入方法，通过建立同基站下UE与其他UE之间的复用网络制式连接使UE知悉当前已被分配的PRACH资源情况，从而得出可分配的PRACH资源信息，并结合下行链路信息制定在各种域上进行区分的前导码发送策略。通过使用上述针对UE的前导码发送策略可以有效避免前导码在PRACH信道中的拥塞和冲突，从而提高UE的随机接入成功率，减少UE能耗损失。
实施例二
如图4所示为本发明实施例提供的一种MTC设备的随机接入方法的流程图，包括：
S401：UE与同基站下的其他UE建立网络连接。
本发明实施例中，UE需要与同基站下的其他UE建立连接关系，获取同基站下所有UE的已分配PRACH资源信息。所述建立网络连接可以通过以下实现方式。
如图5所示，在本发明实施例的第一种实现方式中，UE A通过广域网与UE B建立连接。
优选地，所述广域网是基于蜂窝移动网络LPWA的NB-IoT、eMTC和5G网络。
可选地，所述广域网还可以是其他类型LPWA，包括Sigfox、LORa、Ingenu、Telensa、Qowisio、Neul、NWave、Weightless和RPMA
优选地，对于UE与其他UE同时支持上述广域网中的多种连接的情况，优先使用NB-IoT、eMTC和5G网络进行连接，对于除NB-IoT、eMTC和5G之外的网络制式，可以根据网络质量决定优先级的方式选择网络制式建立连接，此处不再赘述。
进一步地，在本发明实施例的第二种实现方式中，如图6所示，在UE A已通过NB-IoT和eMTC以及5G网络与UE B建立连接的基础上，同时与UE C通过无线局域网建立连接。
优选地，所述无线局域网为紫蜂协议ZigBee。
可选地，所述无线局域网还可以是其他低功耗无线局域网，包括：Thread协议、无线宽带(Wireless-Fidelity，WiFi)和z-wave。
优选地，对于UE与其他UE同时支持上述局域网中的多种连接的情况，由于ZigBee具有良好的低功耗特性，优先使用ZigBee建立连接；对于除ZigBee以外的网络连接方式，可以根据网络信号强度决定优先级的方式选择网络制式建立连接，此处不再赘述。
进一步地，在本发明实施例的第三种实现方式中，如图7所示，UE A在已通过NB-IoT、eMTC以及5G网络与UE B建立连接，并通过紫蜂协议与UE C建立连接的基础上，还可以同时与UE D通过个域网(personal area network，PAN)建立连接。
优选地，所述个域网为超宽带(Ultra-Wideband Radio，UWB)。
可选地，所述个域网还可以是其他网络制式，包括：蓝牙协议(BlueTooth，BT)、红外数据组织(Infrared Data Association，IrDA)和HomeRF。
优选地，对于UE与其他UE同时支持上述个域网中多种连接方式的情况，由于UWB具有最好的低功耗特性和最快的通讯速度，优先使用UWB建立连接，对于除UWB以外的网络制式可以根据网络信号强度决定优先级的方式选择网络制式建立连接，此处不再赘述。
优选地，对于UE与其他UE同时支持上述广域网、局域网、个域网中的多种网络制式同时存在的情况，网络优先级设置为局域网>个域网>广域网，这是因为本发明实施例中的广域网同时也是物联网，需要尽量减轻其网络负担，而局域网与个域网相比往往拥有更高的网络传输速率。
可以理解地，本发明实施例中的UE可以与同基站下的其他UE通过包括广域网、局域网、个域网建立复用网络覆盖的连接关系。通过所述复用的网络连接关系，UE可以与同基站下的所有UE进行信令交互，多方位获取PRACH资源情况以及物联网***中各个基站的相关信息。利用物联网中UE之间“物物互联，协同感知”的特性使制定策略所需的信息更加全面。
S402：UE获取其他UE的已分配PRACH资源信息。
通过S401，UE与同基站下的所有UE建立了连接关系，并藉由此连接关系可以获取其他UE已制定的前导码发送策略。对于与UE进行信令交互的其他UE是否已制定策略，可分为以下情况。
第一种情况下，UE与第二UE建立网络连接，获取第二UE已制定策略，UE解析该策略，获知已被分配的PRACH资源情况；UE与第三UE建立网络连接，获取第三UE已制定策略，…，直到遍历所有UE，得出已被分配PRACH资源集合。
第二种情况下，UE与第二UE建立网络连接，但是第二UE未制定策略所以未能获取；UE与第三UE建立网络连接，获取第三UE已制定策略，…，直到遍历所有UE，得出已被分配PRACH资源集合。
第三种情况下，UE与第二UE建立网络连接，但是第二UE未制定策略所以未能获取；但是UE在第二UE中发现了第三UE的制定策略；UE解析该策略，获知已被分配的PRACH资源；UE跳过第三UE与第四UE建立网络连接，获取第四UE已制定策略，…，直到遍历所有UE，得出已被分配PRACH资源集合。
可以理解地，当UE通过遍历获取每一个UE的已分配PRACH资源时，只要解析到某UE的制定策略，即使该制定策略不是经由UE与该UE之间建立网络连接获取的，UE都无需再与该UE建立网络进行策略获取的过程。这样可以大大减少重复数据获取次数，提高数据整合效率。UE通过主动遍历同基站下的所有的其他UE，得到已被分配PRACH资源集合，从而知晓自身可用于分配的PRACH资源区间。
S403：UE获取接入基站的下行链路信息。
可以理解地，对于UE而言，通过获取其他UE的已制定策略而得到的UE可分配PRACH资源，属于外部信息；而为了制定自身策略，UE还需要获取内部信息，本发明实施例中所述内部信息就是关于UE的下行链路信息。由于本实施例中的UE支持多种IoT网络制式，对于不同网络制式的下行链路信息其获取方法也不同。
可以理解地，对于eMTC等支持TDD的网络制式，MTC UE可以利用TD-LTE的信道互易性，通过获取上行信道的质量信息得到下行信道的质量信息。具体来说，由于UE需要周期性的上行发送信道检测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)向基站上报上行信道质量信息为基站的资源调度提供参考，通过TDD的信道互易性，UE就可以获取下行信道质量信息。
可以理解地，对于NB-IoT等不支持TDD的网络制式，UE可以通过检测小区专用参考信号(Cell-specific reference signals，CRS)来评估下行信道的信道质量指示(ChannelQuality Indicator，CQI)，获取下行信道质量信息。
优选地，本发明实施例中制定策略所需的下行链路信息主要包括：基站网络制式、基站标识、基站可分配频域、基站可分配时域、基站连接信号质量和强度，这些信息都与UE可发起接入的基站有关。
可以理解地，基站网络制式用于说明UE可发起随机接入的基站的网络制式，即是本实施例中基站所支持的IoT网络类型，主要是NB-IoT和eMTC制式；基站标识用于说明UE可发起随机接入的基站，可以通过获取基站的小区全局标识符(E-UTRAN Cell GlobalIdentifier，EGCI)得知；基站可分配时域用于说明基站可分配的时域资源，可以通过下行控制信息(Downlink Control Information，DCI)得知；基站频域资源信息用于说明基站可分配的频域资源，可以通过DCI得知；基站接收信号质量和强度用于说明UE可发起随机接入的基站的信号强度和信号质量，UE可以通过***信息块(System information block，SIB)得知。
可以理解地，由于本发明实施例中的IoT***存在UE同时被多个基站信号覆盖的场景，所以UE可以与多个基站发起随机接入。因此UE可以通过切换基站并与该同基站下的所有其他UE建立网络连接，获取该基站的PRACH可分配资源并且获取该基站的下行链路信息。这样，当UE发起呼叫的原基站的可分配PRACH资源不足时，UE可以通过主动切换基站寻找可分配的PRACH资源发送前导码，这样大大提高UE的上行接入成功率。
S404：UE根据获取的已分配PRACH资源信息和下行链路信息制定策略。
可以理解地，本发明实施例中每一个UE在随机接入时的网络场景都不尽相同，所以需要针对UE的接入场景制定前导码发送策略。
进一步地，如图8所示，在基于本实施例的第一种实现方式中，UE通过从基站获取的下行链路信息以及从其他UE获取的已分配PRACH资源信息，构建出UE的随机接入场景：UE与其他UE的随机接入频率相同，并且PRACH时域资源充足。在此场景下，考虑在时域上对UE和其他UE的随机接入前导码进行区分发送。因此，UE制定在PRACH中分时发送随机接入前导码的策略。
优选地，所述分时发送的方法可以是时分多址(time division multipleaccess，TDMA)或者时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，TD-SCDMA)以及上述方法的演进。
进一步地，如图9所示，在基于本实施例的第二种实现方式中，UE通过从基站获取的下行链路信息以及从其他UE获取的已分配PRACH资源信息，构建出UE的随机接入场景：UE与其他UE的随机接入频率不同，并且PRACH时域资源不足。在此场景下，考虑在频域上分别发送UE的前导码。因此，UE制定在PRACH中分频发送随机接入前导码的策略。
优选地，所述分频发送的方案可以是频分多址(Frequency Division MultipleAccess/Address，FDMA)以及上述方法的演进。
进一步地，如图10所示，在基于本实施例的第三种实现方式中，UE通过从基站获取的下行链路信息以及从其他UE获取的已分配PRACH资源信息，构建出UE的随机接入场景：PRACH的时域和频域资源都不足，无法进行分配。在此场景下，考虑在正交载波码域上分别发送UE的前导码。因此，UE制定在PRACH中通过多载波调制的不同正交子载波发送前导码的策略。
优选地，这个多载波调制的方法是正交频分多址技术(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing Access，OFDMA)或者单载波频分多址(Single-carrierFrequency-Division Multiple Access，SC-FDMA)进行多载波调制，由于上述载波具有正交性，可以有效避免所发送的前导码之间的干扰。
进一步地，如图11所示，在基于本实施例的第四种实现方式中，UE通过从基站1获取的下行链路信息以及获取的PRACH资源可分配信息，构建出UE的随机接入场景：对于基站1，PRACH的时域和频域甚至正交载波码域资源都不足，无法再对UE进行分配；但是UE通过检测到同网络下存在信号质量和强度信息与基站1相同的基站2；基站2在PRACH时域或/和频域或/和码域具有可分配资源。在此场景下，考虑在不同基站上分别发送UE的前导码。因此，UE制定通过不同基站的PRACH发送前导码的策略。
可以理解地，当UE发现所连接的第一基站的PRACH没有资源再进行随机接入时，会立刻搜索网络中与第一基站具有相似信号质量强度的第二基站进行切换。并通过获取所述第二基站的下行链路信息以及第二同基站下其他UE的已分配PRACH资源，获取可分配的PRACH资源情况。由于最终还是通过前三种实现方式中的任意一种方法进行前导码的发送，因此本实现方式中的发送方法可以是前述三种实现方式中的任意一种技术方法。
由此可见，本实现方式实现了UE可以在原基站无法具备PRACH资源进行分配的情况下，遍历网络中的所有基站，寻找与原基站信号质量强度相同的其他基站进行切换，保证了UE总能寻找到可分配PRACH资源进行接入。
进一步地，如图12所示，在基于本实施例的第五种实现方式中，UE通过从基站1获取的下行链路信息以及获取的PRACH资源可分配信息，构建出UE的随机接入场景：在当前NB-IoT网络下，对于基站1，PRACH的时域和频域甚至正交载波码域资源都不足，无法再对UE进行分配；UE无法搜索到同网络下具有信号质量和强度信息与基站1相同的其他基站，或者对于所述信号质量和强度信息与基站1相同的其他基站没有可分配的PRACH资源；但是UE和基站1同时支持eMTC网络等其他网络制式。在此场景下，考虑在不同网络制式上分别发送UE的前导码。因此，UE制定通过不同网络制式在PRACH上发送前导码的策略。
可以理解地，当UE遍历当前IoT网络，发现再没有基站具有可分配PRACH资源时，会检测基站是否支持其他IoT网络制式，若有则进行网络制式的切换。由于切换了网络制式，所以该网络制式下的PRACH就可能具有可分配资源。由于最终还是通过前三种实现方式中的任意一种发送方式进行前导码的发送，因此本实现方式中的发送策略可以是前述三种实现方式中的任意一种技术方法。
优选地，所述网络制式是eMTC和NB-IoT，前述内容对于本发明实施例可实现的其他LWPA类型已有说明，此处不再赘述。
可以理解地，本发明实施例中的以上五种实现方式是根据UE数量和上行接入场景可以进行灵活组合的技术方案。通过将上述协商策略单独使用和/或组合使用的方式，可以实现有效映射MTC中UE的各种上行接入场景，变相地扩展了前导码的发送域，通过对UE的前导码进行区分发送策略，保证了UE前导码不会在随机接入过程中发生冲突。
S405：UE在随机接入时根据所述发送策略发送前导码。
当UE发起上行随机接入时，UE按照策略在PRACH上发送前导码Preamble。
具体地，在同时发起随机接入的UE中，具有相同发送频率的UE通过TDMA或者TD-SCDMA信号向基站发送Preamble；在相同时隙下的UE通过FDMA信号向基站发送Preamble；无法分配时域和频域的UE通过OFDMA或者SC-FDMA正交载波向基站发送Preamble；当前基站无法分配时域、频域和正交载波的UE通过寻呼与当前基站信号质量和强度信息相同的其他基站发送Preamble；***中所有基站都无法分配时域、频域和正交载波资源的UE通过切换与基站通信的网络制式寻找资源发送Preamble。
在基于竞争的RA过程MSG1中通过上述策略对所有UE的Preamble都进行了区分发送，因此不会出现UE的Preamble在PRACH中相互冲突和干扰的情况。
可以理解地，由于本发明实施例中IoT***的复杂性，常常包含多个UE与多个基站的复用网络连接方式，因此，对于UE的每次随机接入过程都需要重新制定UE的前导码发送策略，以保证策略的实时性和准确性。
可以理解地，对于物联网中海量UE的情况，本实施例的方案可以有效避免大量UE同时进行随机接入时前导码在PRACH中相互碰撞而造成上行干扰，避免了UE因接入失败而导致的反复重连，大大降低UE功耗。由此可见，本发明实施例顺应了5G下物联网中海量UE与低功耗需求的发展趋势，通过针对UE的随机接入场景制定对PRACH信道资源的随机接入策略，提高了UE的接入成功率，达到了降低终端功耗和提升整体网络效率的效果，并且可以使当下的LWPA有条件扩展到未来的5G场景，具有巨大的商用价值和良好的技术前景。
实施例三
基于前述实施例相同的发明构思，参见图13所示，其示出了本发明实施例提供的一种MTC设备的随机接入装置130的组成，可以包括：数据获取模块1301，策略制定模块1302，策略响应模块1303；其中，
所述数据获取模块1301，配置为在发送Preamble之前，获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息；
所述策略制定模块1302，配置为根据数据获取模块1301所获取的其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
所述策略响应模块1303，配置为在发起随机接入时根据策略制定模块1302所制定的策略发送前导码。
在一种可能的实现方式中，所述数据获取模块1301，配置为：
当所述UE支持广域网、局域网、个域网其中的至少一个网络类型与其他UE建立连接时，UE根据预设网络类型优先级与所述其他UE建立连接，并在建立连接后获取所述其他UE的PRACH资源分配信息；所述网络类型优先级从高到低分别为局域网，个域网，广域网。
在一种可能的实现方式中，所述数据获取模块1301，配置为：
所述UE遍历同基站下其他UE，所述数据获取模块获取所述同基站下其他UE已制定的前导码发送策略，根据所述已制定的前导码发送策略获取PRACH资源分配信息。
在一种可能的实现方式中，所述策略制定模块1302配置为：
根据资源获取模块获取的所述其他UE的PRACH资源分配信息得到自身可分配的PRACH资源分配信息；
根据所述自身可分配的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
在一种可能的实现方式中，所述策略制定模块1302还配置为：
所述UE与所述其他UE的随机接入频率相同，并且所述PRACH时域资源充足时，为所述UE制定第一策略；其中，所述第一策略指示在所述PRACH中分时发送随机接入前导码；
所述UE与其他UE的随机接入频率不同，并且所述PRACH时域资源不足时，为所述UE制定第二策略；其中，所述第二策略指示在所述PRACH中分频发送随机接入前导码；
若无法实施所述第一策略和第二策略，为所述UE制定第三策略；其中，所述第三策略指示在所述PRACH码域中通过所述多载波调制的不同正交子载波发送随机接入前导码；
若无法实施所述第三策略，但是存在多个所述基站连接信号质量和强度相同的其他基站，为所述UE制定第四策略；其中，所述第四策略指示在所述不同基站的PRACH域资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码；
若无法实施所述第四策略，但是存在多种所述UE与基站支持的基站网络制式，为所述UE制定第五策略；其中，所述第五策略指示在不同基站网络制式下所述基站的PRACH资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略、第四策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码。
可以理解地，在本发明实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本发明实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本发明实施例提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储有照片分类查找的程序，所述照片分类查找的程序被至少一个处理器执行时实现上述实施例所述的方法的步骤。
基于上述装置以及计算机可读介质，参见图14，其示出了本发明实施例提供的一种随机接入装置140的具体硬件结构，可以包括：网络接口1401、存储器1402和处理器1403；各个组件通过总线***1404耦合在一起。可理解，总线***1404用于实现这些组件之间的连接通信。总线***1404除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图14中将各种总线都标为总线***1404。
其中，网络接口1401，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
存储器1402，用于存储能够在处理器1403上运行的计算机程序；
处理器1403，用于在运行所述计算机程序时，执行：
在发送Preamble之前，UE获取同基站下其他UE的PRACH资源分配信息；
UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
UE在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码。
可以理解，本发明实施例中的存储器1402可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double DataRate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的***和方法的存储器1402旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
而处理器1403可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1403中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1403可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1402，处理器1403读取存储器1402中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
具体来说，用户终端中的处理器1403还配置为运行所述计算机程序时，执行前述实施例中所述的方法步骤，这里不再进行赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述方法包括：
在发送Preamble之前，UE获取同基站网络覆盖下与UE同时发起随机接入请求的其他UE的PRACH资源分配信息；
UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
UE在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码，其中同时发起随机接入的UE的前导码在PRACH资源中进行可区分的发送；
其中，所述UE获取同基站网络覆盖下与UE同时发起随机接入请求的其他UE的PRACH资源分配信息，包括：
所述UE遍历同基站下其他UE，获取所述同基站下其他UE已制定的前导码发送策略，根据所述已制定的前导码发送策略获取PRACH资源分配信息。
2.根据权利要求1所述的MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述UE获取同基站网络覆盖下与UE同时发起随机接入请求的其他UE的PRACH资源分配信息，包括：
当所述UE支持广域网、局域网、个域网其中的至少一个网络类型与其他UE建立连接时，UE根据预设网络类型优先级与所述其他UE建立连接，并在建立连接后获取所述其他UE的PRACH资源分配信息；所述网络类型优先级从高到低分别为局域网，个域网，广域网。
3.根据权利要求1所述的MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述基站的下行链路信息，包括：
基站网络制式，基站标识，基站可分配频域，基站可分配时域，基站连接信号质量和强度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略，包括：
所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息得到自身可分配的PRACH资源分配信息；
所述UE根据所述自身可分配的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
5.根据权利要求4所述的MTC设备的随机接入方法，其特征在于，所述UE根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略，还包括：
所述UE与所述其他UE的随机接入频率相同，并且所述PRACH时域资源充足，所述UE制定第一策略；其中，所述第一策略指示在所述PRACH中分时发送随机接入前导码；
所述UE与其他UE的随机接入频率不同，并且所述PRACH时域资源不足，所述UE制定第二策略；其中，所述第二策略指示在所述PRACH中分频发送随机接入前导码；
若无法实施所述第一策略和第二策略，所述UE制定第三策略；其中，所述第三策略指示在所述PRACH码域中通过多载波调制的不同正交子载波发送随机接入前导码；
若无法实施所述第三策略，但是存在多个所述基站连接信号质量和强度相同的其他基站，所述UE制定第四策略；其中，所述第四策略指示在不同基站的PRACH域资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码；
若无法实施所述第四策略，但是存在多种所述UE与基站支持的基站网络制式，所述UE制定第五策略；其中，所述第五策略指示在不同基站网络制式下所述基站的PRACH资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略、第四策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码。
6.一种MTC设备的随机接入装置，其特征在于，所述随机接入装置，包括：数据获取模块，策略制定模块，策略响应模块；其中，
所述数据获取模块，配置为在发送Preamble之前，获取同基站网络覆盖下与UE同时发起随机接入请求的其他UE的PRACH资源分配信息；
所述策略制定模块，配置为根据所述其他UE的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略；
所述策略响应模块，配置为在发起随机接入时根据所述发送策略发送前导码，其中同时发起随机接入的UE的前导码在PRACH资源中进行可区分的发送；
其中，所述数据获取模块，配置为：
所述UE遍历同基站下其他UE，所述数据获取模块获取所述同基站下其他UE已制定的前导码发送策略，根据所述已制定的前导码发送策略获取PRACH资源分配信息。
7.根据权利要求6所述的随机接入装置，其特征在于，所述数据获取模块，配置为：
当所述UE支持广域网、局域网、个域网其中的至少一个网络类型与其他UE建立连接时，UE根据预设网络类型优先级与所述其他UE建立连接，并在建立连接后，所述数据获取模块获取所述其他UE的PRACH资源分配信息；所述网络类型优先级从高到低分别为局域网，个域网，广域网。
8.根据权利要求6所述的随机接入装置，其特征在于，所述策略制定模块，还配置为：
所述策略制定模块所需的基站的下行链路信息，包括：基站网络制式，基站标识，基站可分配频域，基站可分配时域，基站连接信号质量和强度。
9.根据权利要求6-8任一项所述的随机接入装置，其特征在于，所述策略制定模块，配置为：
根据资源获取模块获取的所述其他UE的PRACH资源分配信息得到自身可分配的PRACH资源分配信息；
根据所述自身可分配的PRACH资源分配信息和所在基站的下行链路信息制定前导码的发送策略。
10.根据权利要求9所述的随机接入装置，其特征在于，所述策略制定模块，还配置为：
所述UE与所述其他UE的随机接入频率相同，并且所述PRACH时域资源充足时，为所述UE制定第一策略；其中，所述第一策略指示在所述PRACH中分时发送随机接入前导码；
所述UE与其他UE的随机接入频率不同，并且所述PRACH时域资源不足时，为所述UE制定第二策略；其中，所述第二策略指示在所述PRACH中分频发送随机接入前导码；
若无法实施所述第一策略和第二策略，为所述UE制定第三策略；其中，所述第三策略指示在所述PRACH码域中通过多载波调制的不同正交子载波发送随机接入前导码；
若无法实施所述第三策略，但是存在多个所述基站连接信号质量和强度相同的其他基站，为所述UE制定第四策略；其中，所述第四策略指示在不同基站的PRACH域资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码；
若无法实施所述第四策略，但是存在多种所述UE与基站支持的基站网络制式，为所述UE制定第五策略；其中，所述第五策略指示在不同基站网络制式下所述基站的PRACH资源中通过所述第一策略、第二策略、第三策略、第四策略其中的至少一个策略发送随机接入前导码。
11.一种随机接入装置，其特征在于，所述随机接入装置包括：网络接口，存储器，处理器；其中，
所述网络接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有接入控制的程序，所述接入控制的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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