本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多波束隨機(jī)接入方法。

背景技術(shù)：

為了大幅度提高系統(tǒng)的頻譜效率，Massive MIMO技術(shù)已經(jīng)成為第五代移動(dòng)通信(The 5^th Generation，簡(jiǎn)稱5G)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。Massive MIMO技術(shù)通過在基站端配備大規(guī)模的天線陣列，利用空分復(fù)用的原理，可以同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶。由于大規(guī)模天線陣列帶來的巨大陣列增益和干擾抑制增益，能夠成倍的提升小區(qū)的總譜效率和邊緣用戶頻譜效率。

在傳統(tǒng)的LTE網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)廣播以及隨機(jī)接入都是基于基站和用戶端的全向或扇區(qū)化天線圖樣。用較粗的波束進(jìn)行廣播來保證小區(qū)中的所有用戶都能夠可靠的接收。在隨機(jī)接入過程中，eNodeB也會(huì)用全向天線來檢測(cè)不同方向用戶發(fā)送的Preamble信號(hào)。但是在Massive MIMO系統(tǒng)中，大規(guī)模天線陣列形成的是高度定向的窄波束，在提升系統(tǒng)性能的同時(shí)會(huì)給廣播信道和隨機(jī)接入過程帶來一定的問題。

Massive MIMO會(huì)在基站端配備數(shù)百根天線的大規(guī)模陣列，為了獲得高的波束賦形增益，Massive MIMO形成的都是高度定向的窄波束，能夠顯著增加接收信號(hào)的信噪比，但是會(huì)對(duì)廣播信道和隨機(jī)接入過程帶來以下兩個(gè)問題：

對(duì)于廣播信道而言：基站面向小區(qū)的所有用戶進(jìn)行廣播，此時(shí)希望小區(qū)的所有用戶都能夠可靠的接收廣播信息，尤其是對(duì)于小區(qū)邊緣用戶。但是，由于大規(guī)模天線陣列的窄波束無法很好的對(duì)整個(gè)小區(qū)進(jìn)行覆蓋，全部小區(qū)或扇區(qū)的用戶無法同時(shí)接收到同一個(gè)方向上發(fā)送的系統(tǒng)的同步和廣播信息，從而對(duì)系統(tǒng)的性能和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃帶來影響。

對(duì)于隨機(jī)接入而言：用戶在初始接入或者切換時(shí)，無法知道與天線的最優(yōu)的收發(fā)波束方向，從而對(duì)隨機(jī)接入性能產(chǎn)生比較大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種多波束隨機(jī)接入方法，包括：UE采用多 波束接收基站發(fā)送的同步信號(hào)和/或系統(tǒng)廣播消息，將其中接收信號(hào)質(zhì)量最好的波束確定為UE側(cè)最佳收發(fā)波束；所述UE發(fā)送Preamble序列；所述基站在多個(gè)接收波束上檢測(cè)所述UE發(fā)送的Preamble序列，將其中接收信號(hào)質(zhì)量最好波束確定為基站側(cè)最佳收發(fā)波束；所述基站向所述UE發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)消息。

進(jìn)一步地，還包括：所述UE采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束接收所述基站后續(xù)發(fā)送的消息；所述基站采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束接收所述UE后續(xù)發(fā)送的消息。

進(jìn)一步地，所述UE發(fā)送Preamble序列采用全向發(fā)送模式，或者采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束進(jìn)行發(fā)送；所述基站向所述UE發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)消息采用全向發(fā)送模式，或者采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步地，還包括：所述UE采用全向發(fā)送模式或者采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束向所述基站發(fā)送后續(xù)消息；所述基站采用全向發(fā)送模式或者采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束向所述UE發(fā)送后續(xù)消息。

進(jìn)一步地，所述基站采用多波束發(fā)送同步信號(hào)和/或系統(tǒng)廣播消息，所述方法還包括：所述UE將其中具有最佳鏈路質(zhì)量的基站波束信號(hào)作為基站側(cè)最佳發(fā)送波束，并在發(fā)送Preamble序列時(shí)將所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息反饋給所述基站；所述基站獲取UE反饋的基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息，并采用所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束向所述UE發(fā)送后續(xù)消息。

進(jìn)一步地，所述UE采用多波束向所述基站發(fā)送Preamble序列，所述方法還包括：所述基站比較來自所述UE的不同波束的信號(hào)質(zhì)量，確定UE側(cè)最佳發(fā)送波束并在隨機(jī)接入響應(yīng)中反饋給所述UE；所述UE獲取基站側(cè)反饋的所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束信息；所述UE采用所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束向所述基站發(fā)送后續(xù)消息。

進(jìn)一步地，所述基站和/或UE的多波束分別具有各自的唯一標(biāo)識(shí)，各發(fā)送波束在其發(fā)送的消息中攜帶所述標(biāo)識(shí)。

進(jìn)一步地，所述基站在各發(fā)送波束中攜帶所述標(biāo)識(shí)的方式包括：用所述標(biāo)識(shí)對(duì)輔同步信號(hào)SSS進(jìn)行加擾；用所述標(biāo)識(shí)對(duì)CRS進(jìn)行加擾；在MIB的10個(gè)預(yù)留比特中標(biāo)注所述標(biāo)識(shí)；在SIB信息標(biāo)注所述標(biāo)識(shí)。

進(jìn)一步地，所述UE通過以下方式獲取所述標(biāo)識(shí)：通過對(duì)SSS的成功解碼獲取；通過對(duì)CRS的成功解碼獲??；通過解碼MIB信息來直接獲取；通過解 碼SIB信息來直接獲取。

本發(fā)明不僅使得同步和系統(tǒng)廣播信息能夠覆蓋整個(gè)小區(qū)或扇區(qū)，同時(shí)在隨機(jī)接入過程中也能夠利用Massive MIMO較高的波束賦形增益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提出方法的流程框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1給出的的多波束接入示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明實(shí)施例中提出一種多波束隨機(jī)接入方法，請(qǐng)參考圖1，包括：UE采用多波束接收基站發(fā)送的同步信號(hào)和/或系統(tǒng)廣播消息，將其中接收信號(hào)質(zhì)量最好的波束確定為UE側(cè)最佳收發(fā)波束；所述UE發(fā)送Preamble序列；所述基站在多個(gè)接收波束上檢測(cè)所述UE發(fā)送的Preamble序列，將其中接收信號(hào)質(zhì)量最好波束確定為基站側(cè)最佳收發(fā)波束；所述基站向所述UE發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)消息。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，還包括：所述UE采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束接收所述基站后續(xù)發(fā)送的消息；所述基站采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束接收所述UE后續(xù)發(fā)送的消息。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述UE發(fā)送Preamble序列采用全向發(fā)送模式，或者采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束進(jìn)行發(fā)送；所述基站向所述UE發(fā)送隨機(jī)接入 響應(yīng)消息采用全向發(fā)送模式，或者采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束進(jìn)行發(fā)送。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，還包括：所述UE采用全向發(fā)送模式或者采用所述UE側(cè)最佳收發(fā)波束向所述基站發(fā)送后續(xù)消息；所述基站采用全向發(fā)送模式或者采用所述基站側(cè)最佳收發(fā)波束向所述UE發(fā)送后續(xù)消息。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述基站采用多波束發(fā)送同步信號(hào)和/或系統(tǒng)廣播消息，所述方法還包括：所述UE將其中具有最佳鏈路質(zhì)量的基站波束信號(hào)作為基站側(cè)最佳發(fā)送波束，并在發(fā)送Preamble序列時(shí)將所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息反饋給所述基站；所述基站獲取UE反饋的基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息，并采用所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束向所述UE發(fā)送后續(xù)消息。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述UE采用多波束向所述基站發(fā)送Preamble序列，所述方法還包括：所述基站比較來自所述UE的不同波束的信號(hào)質(zhì)量，確定UE側(cè)最佳發(fā)送波束并在隨機(jī)接入響應(yīng)中反饋給所述UE；所述UE獲取基站側(cè)反饋的所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束信息；所述UE采用所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束向所述基站發(fā)送后續(xù)消息。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述基站和/或UE的多波束分別具有各自的唯一標(biāo)識(shí)，各發(fā)送波束在其發(fā)送的消息中攜帶所述標(biāo)識(shí)。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述基站在各發(fā)送波束中攜帶所述標(biāo)識(shí)的方式包括：用所述標(biāo)識(shí)對(duì)輔同步信號(hào)SSS進(jìn)行加擾；用所述標(biāo)識(shí)對(duì)CRS進(jìn)行加擾；在MIB的10個(gè)預(yù)留比特中標(biāo)注所述標(biāo)識(shí)；在SIB信息標(biāo)注所述標(biāo)識(shí)。

在一個(gè)可選實(shí)施例中，所述UE通過以下方式獲取所述標(biāo)識(shí)：通過對(duì)SSS的成功解碼獲?。煌ㄟ^對(duì)CRS的成功解碼獲?。煌ㄟ^解碼MIB信息來直接獲??；通過解碼SIB信息來直接獲取。

實(shí)施例1：請(qǐng)參考圖2。

由于空間角擴(kuò)散的對(duì)稱性，對(duì)于某一個(gè)UE，eNodeB的最佳收發(fā)波束方向是一致的；若UE采用定向傳輸方式時(shí)，該結(jié)論也是成立的。因此僅僅需要確定各自的最佳發(fā)送波束ID或者最佳接收波束ID即可。

eNodeB端的大規(guī)模天線需要N＝9個(gè)波束對(duì)120°扇區(qū)進(jìn)行有效覆蓋?；镜纳漕l鏈路可以支持同時(shí)發(fā)射3個(gè)方向的波束，eNodeB就需要三次掃描來覆蓋整個(gè)扇區(qū)，每次掃描采用三個(gè)波束。

UE端的天線能夠形成M個(gè)不同方向的波束。在接收同步信息和系統(tǒng)廣播 信息的時(shí)候，UE會(huì)比較不同波束方向上的接收信號(hào)質(zhì)量，將接收信號(hào)質(zhì)量最好的波束最為UE的最佳收發(fā)波束，記為

在發(fā)起隨機(jī)接入時(shí)，UE首先從用于競(jìng)爭(zhēng)接入的Preamble序列集合中隨機(jī)選擇一個(gè)，通過進(jìn)行發(fā)送，同樣需要重復(fù)發(fā)送3次。當(dāng)然也可采用全向發(fā)送模式進(jìn)行發(fā)送。

eNodeB可能在多個(gè)波束方向上檢測(cè)到UE發(fā)送的Preamble。同樣,eNodeB會(huì)比較不同波束方向上的接收信號(hào)質(zhì)量，將接收信號(hào)質(zhì)量最好的波束作為eNodeB的最佳收發(fā)波束，記為

之后eNodeB會(huì)采用發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)消息，UE則采用的進(jìn)行接收。在接收到隨機(jī)接入響應(yīng)之后，UE會(huì)通過發(fā)送RRC信息，eNodeB同樣通過進(jìn)行接收。并用發(fā)送競(jìng)爭(zhēng)決策消息，當(dāng)UE通過接收到成功接入消息時(shí)，完成隨機(jī)接入過程。

實(shí)施例2：

與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中不利用波束空間對(duì)稱性。UE和基站側(cè)確定出各自的最佳接收波束，使用該波束進(jìn)行接收；此外，UE和基站還分別確定出對(duì)方的最佳發(fā)送波束并將相應(yīng)的信息反饋給對(duì)方，UE和基站從反饋中得到自己的最佳發(fā)送波束信息并采用該波束發(fā)送后續(xù)消息，具體如下：

1、基站采用多波束發(fā)送同步信號(hào)和/或系統(tǒng)廣播消息；所述UE將其中具有最佳鏈路質(zhì)量的基站波束信號(hào)作為基站側(cè)最佳發(fā)送波束，并在發(fā)送Preamble序列時(shí)將所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息反饋給所述基站；所述基站獲取UE反饋的基站側(cè)最佳發(fā)送波束信息，并采用所述基站側(cè)最佳發(fā)送波束向所述UE發(fā)送后續(xù)消息。

2、UE采用多波束向所述基站發(fā)送Preamble序列，基站比較來自所述UE的不同波束的信號(hào)質(zhì)量，確定UE側(cè)最佳發(fā)送波束并在隨機(jī)接入響應(yīng)中反饋給所述UE；所述UE獲取基站側(cè)反饋的所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束信息；所述UE采用所述UE側(cè)最佳發(fā)送波束向所述基站發(fā)送后續(xù)消息。

在上述過程中，基站可以通過以下4種方式在發(fā)送波束中攜帶各自的波束ID：1)用波束ID對(duì)輔同步信號(hào)SSS進(jìn)行加擾；2)用波束ID對(duì)CRS進(jìn)行加擾；3)在MIB的10個(gè)預(yù)留比特中標(biāo)注波束ID；4)在SIB信息標(biāo)注波束ID。對(duì)于方式1，UE通過對(duì)SSS的成功解碼獲取波束ID。對(duì)于方式2，僅僅用波 束ID對(duì)PBCH占據(jù)的中心1.08MHz帶寬內(nèi)的CRS進(jìn)行加擾，UE通過對(duì)CRS的成功解碼來獲取波束ID。對(duì)于方式3和方式4則是通過解碼MIB信息和SIB信息來直接獲取波束ID。

通過上述各實(shí)施例可以看出，通過這樣的廣播和隨機(jī)接入過程，UE不僅能夠成功得接入到網(wǎng)絡(luò)中，還能夠和eNodeB訓(xùn)練好最優(yōu)的收發(fā)波束方向，用于之后的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。