CN102378389B - 一种物理随机接入信道的接入方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理随机接入信道(PRACH)的接入方法，接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；本发明同时还公开了一种PRACH的接入系统，通过本发明的方案，终端可以按照自身的终端特征类别接入PRACH，避免M2M终端的密集接入对H2H终端的接入的影响，保证H2H终端的无线接入服务质量要求。

Description

一种物理随机接入信道的接入方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信中的随机接入技术，尤其涉及一种物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)的接入方法和系统。

背景技术

随着移动通信系统的演进，用户的业务服务质量已成为运营商的首要目标，业务服务质量影响了服务性能，也决定了用户对业务的满意度。提高服务质量的重要方面就是建立连接和信道分配时的时间延迟以及成功率。

为了进一步增强通讯系统的应用范围，引入了物联网的概念，并在通讯业标准会议上获得广泛推动。广义的物联网既包括传统的人到人的通讯(H2H，human to human)，也包括机器到机器(M2M，Machine to Machine)的通讯，在第三代合作伙伴计划(3GPP)会议中，M2M又被立项为“Machine TypeCommunication”，简称MTC。引入M2M概念后，通讯业务被扩展了各行各业的方方面面。例如智能家居，包括家庭电器的远程控制、家庭安防的远程监控等等；智能交通，包括交通流量的监控、事故监控、车辆监控等；智能计量，包括工业仪表的监控和远程控制、远程抄表等。

M2M业务将覆盖到生活和工作、生产的各个领域，M2M的终端数量相比起现有的H2H通讯终端，将大大的超越。这就对现有的无线接入网构成了新的压力。其中最可能形成瓶颈的就是现有的无线接入能力很可能无法满足大量M2M终端接入的要求。

M2M终端和H2H终端发起呼叫的行为特征有很大的区别，H2H终端的呼叫到达通常密度较小，而M2M终端的呼叫到达密度通常较大。以智能电网抄表业务为例，在城区人口密集的地区，一个基站小区所覆盖区域内包括的智能电表数量可以达到上万个，当到达电表数据上报时间时，上万个电表会在很短时间内(例如10秒内)一起发起无线接入，这样会导致在这段时间内无线接入网的接入能力达到上限，从而严重影响普通H2H终端用户的接入，用户体验的现象就是H2H呼叫无法成功，或者需要等待很长时间才能呼叫成功，这会严重影响到H2H终端用户的感受度。而对于M2M设备来说，其服务质量(QoS，Quality of Serivce)要求和H2H终端是不同的，对于很大一部分的M2M业务来说(例如智能电表)，较长的无线接入的延时是可以接受的。

此外M2M引入的业务类型还有其他很多类型，例如火警报警，其对接入延迟的要求就可能比H2H终端更加严格；对于这种类型的M2M终端或者业务，很明显也需要和QoS要求较低的终端或者业务区别对待。一般是，针对接入延迟的不同要求，不同终端或者不同的业务具有不同的接入优先级。

M2M还引入了终端分组(Group)的概念，对于相同类型的终端、或者同处于某个区域内的终端，将其按组进行管理，可以大大节省空口的开销，例如执行按组寻呼，比起普通的按单个终端寻呼，可极大节省寻呼信令开销。

考虑到上述因素，如何使M2M终端的密集接入行为对H2H终端造成的影响减小甚至消除，是一个目前需要解决的重要问题。

以UMTS系统为例，现有协议规定的用于表征PRACH的信元有：扰码(scrambling code)号和签名(signature)。不同的扰码可以用于区分不同的PRACH，在使用相同扰码的情况下，也可以使用的不同的签名来区分不同的PRACH。目前的UMTS系统，当M2M终端大量接入时，扰码资源和签名资源被大量占用；此时如果有H2H终端接入，就会有很大的概率发生接入冲突，导致H2H终端不断重新发起接入，从而产生很大的接入时延，甚至接入失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种PRACH的接入方法和系统，避免M2M终端的密集接入对H2H终端接入的影响，保证H2H终端的无线接入满足QoS要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供的一种PRACH的接入方法，该方法包括：

接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；

终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入。

上述方案中，所述接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息为：接入网网元按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每种分类配置一个或一个以上PRACH，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息。

上述方案中，所述按照至少一种终端特征类别进行分类为：至少包括以下一种：按照终端类型分类、按照呼叫业务类型分类、按照终端分组分类、按照接入优先级分类。

上述方案中，所述将所述PRACH分类信息发送到终端为：将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播；或者，将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端。

上述方案中，所述将所述PRACH分类信息添加到系统信息中为：将所述PRACH分类信息在现有的系统信息中添加；或者定义新的系统信息，在所述新的系统信息中放置所述PRACH分类信息。

上述方案中，该方法进一步包括：接入网网元对每个PRACH配置专用的扰码。

上述方案中，所述终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入为：终端在需要发起随机接入时，按照与接入网网元约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，终端从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入。

本发明提供的一种PRACH的接入系统，该系统包括：接入网网元、终端；其中，

接入网网元，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；

终端，用于根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入。

上述方案中，所述接入网网元包括：设置单元、发送单元；其中，

设置单元，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并通知发送单元；

发送单元，用于将所述PRACH分类信息发送到终端。

上述方案中，所述设置单元按照终端特征类别设置PRACH分类信息为：所述设置单元按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每种分类配置一个或一个以上PRACH，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息。

上述方案中，所述设置单元，进一步用于对每个PRACH配置专用的扰码。

上述方案中，所述发送单元将所述PRACH分类信息发送到终端为：

发送单元将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播；或者，发送单元将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端。

上述方案中，所述终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入为：终端在需要发起随机接入时，按照与接入网网元约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据所述PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入。

本发明提供的PRACH的接入方法和系统，接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；如此，终端可以按照自身的终端特征类别接入PRACH，避免M2M终端的密集接入对H2H终端接入的影响，保证H2H终端的无线接入满足QoS要求。

附图说明

图1为本发明实现一种PRACH的接入方法的流程示意图；

图2为本发明实现一种PRACH的接入系统的结构示意图；

图3为本发明以UMTS系统为例，实现一种PRACH的接入方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入。

下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明实现一种PRACH的接入方法，如图1所示，该方法包括以下几个步骤：

步骤101：接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息；

具体的，接入网网元按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每一种分类配置一个或多个PRACH，该PRACH为这个分类专用，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息；

本步骤中，所述接入网网元一般是基站，或称NodeB；

所述终端特征类别包括：终端类型、呼叫业务类型、终端分组(group)、接入优先级等；

所述终端类型，例如是M2M终端、或H2H终端、或者是除M2M终端和H2H终端以外的其他类型终端；

所述呼叫业务类型，例如是普通呼叫、或紧急呼叫、或属于M2M的新的呼叫业务类型；

所述终端分组，指发起随机接入的终端属于的终端分组；

所述接入优先级，指发起随机接入的终端或者呼叫业务所具有的接入优先级；

本步骤进一步包括，接入网网元对每个PRACH配置专用的扰码，每个PRACH所对应的扰码可以是相同，也可以是不同的；若两个PRACH所对应的扰码相同，则所述两个PRACH的随机接入的隔离性就弱；若两个PRACH所对应的扰码不同，则所述两个PRACH的隔离性就强，利用这两个扰码发起的随机接入就不会相互冲突。

步骤102：接入网网元将所述PRACH分类信息发送到终端；

具体的，接入网网元将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播，终端通过读取系统信息获得所述PRACH分类信息；

进一步的，所述PRACH分类信息可以在现有的系统信息中添加；也可以定义新的系统信息，在所述新的系统信息中放置所述PRACH分类信息；

或者，接入网网元将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端；

进一步的，接入网网元可以通过分组寻呼(group paging)将所述PRACH分类信息发送给分组终端，这样可以降低信令开销。

步骤103：终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；

具体的，终端在需要发起随机接入时，按照与接入网网元约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，终端从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据所述PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入；

其中，在所述PRACH分类信息中的终端特征类别对应多个PRACH时，可以任意选择其中一个可用的PRACH。

为了实现上述方法，本发明还提供了一种PRACH的接入系统，如图2所示，该系统包括：接入网网元21、终端22；其中，

接入网网元21，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端22；

所述接入网网元21包括：设置单元211、发送单元212；其中，

设置单元211，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并通知发送单元212；

发送单元212，用于将所述PRACH分类信息发送到终端22；

上述中，所述接入网网元21一般是基站；

所述终端特征类别包括：终端类型、呼叫业务类型、终端分组、接入优先级等；

所述终端类型，例如是M2M终端、或H2H终端、或者是除M2M终端和H2H终端以外的其他类型终端；

所述呼叫业务类型，例如是普通呼叫、或紧急呼叫、或属于M2M的新的呼叫业务类型；

所述终端分组，指发起随机接入的终端属于的终端分组；

所述接入优先级，指发起随机接入的终端或者呼叫业务所具有的接入优先级；

所述设置单元211按照终端特征类别设置PRACH分类信息，具体的，所述设置单元211按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每一种分类配置一个或多个PRACH，该PRACH为这个分类专用，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息；

所述设置单元211，进一步用于对每个PRACH配置专用的扰码，每个PRACH所对应的扰码可以是相同，也可以是不同的；

所述发送单元212将所述PRACH分类信息发送到终端22，具体的，发送单元212将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播，终端22通过读取系统信息获得所述PRACH分类信息；

进一步的，所述PRACH分类信息可以在现有的系统信息中添加；也可以定义新的系统信息，在所述新的系统信息中放置所述PRACH分类信息；

或者，发送单元212将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端22；

进一步的，发送单元212可以通过分组寻呼(group paging)将所述PRACH分类信息发送给分组终端22，这样可以降低信令开销。

终端22，用于根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；

具体的，终端22在需要发起随机接入时，按照与接入网网元21约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，终端22从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据所述PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入。

下面结合具体实施例详细说明本发明的方法的实现过程和原理。

本实施例中，以UMTS系统为例，实现PRACH的接入方法，如图3所示，该方法包括以下几个步骤：

步骤301：NodeB按照终端特征类别设置PRACH分类信息；

具体的，NodeB按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每一种分类配置一个或多个PRACH，该PRACH为这个分类专用，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息；

本步骤进一步包括，NodeB对每个PRACH配置专用的扰码，每个PRACH所对应的扰码可以是相同，也可以是不同的；

所述终端特征类别包括：终端类型、呼叫业务类型、终端分组、接入优先级等；

所述终端类型，例如是M2M终端、或H2H终端、或者是除M2M终端和H2H终端以外的其他类型终端；

所述呼叫业务类型，例如是普通呼叫、或紧急呼叫、或属于M2M的新的呼叫业务类型；

所述终端分组，指发起随机接入的终端属于的终端分组；

所述接入优先级，指发起随机接入的终端或者呼叫业务所具有的接入优先级；

本步骤若按照终端类型分类，则所述PRACH分类信息如表1所示，每一种终端类型，可以对应一个或多个PRACH，如表1中，可以采用16位长度的比特位图(bitmap)来表示对应的PRACH，其中比特位图的相应位的比特为1，则表示其对应的PRACH分配给了该终端类型；例如：若比特位图＝0001000010000000，则表示序号为3和8的2个PRACH分配给了对应的终端类型，这里的比特位图之所以用16位长度，是因为在UMTS系统中，能够支持配置的最大PRACH个数是16。

终端类别序号	对应的PRACH序号
		0(H2H终端)	Bit map[16]
1(M2M终端)	Bit map[16]

表1

类似的，若按照业务类型分类，则所述PRACH分类信息可以如表2所示；

业务类型序号	对应的PRACH序号
		0(业务类型0)	Bit map[16]
1(业务类型1)	Bit map[16]
		2(业务类型2)	Bit map[16]
3(业务类型3)	Bit map[16]
		……	……

表2

若按照终端分组分类，则所述PRACH分类信息可以如表3所示；

终端分组序号	对应的PRACH序号
		0(分组0)	Bit map[16]
1(分组1)	Bit map[16]
		2(分组2)	Bit map[16]
3(分组3)	Bit map[16]
		……	……

表3

若按照接入优先级分类，则所述PRACH分类信息可以如表4所示。

接入优先级序号	对应的PRACH序号
		0(优先级0)	Bit map[16]
1(优先级1)	Bitmap[16]
		2(优先级2)	Bit map[16]
3(优先级3)	Bit map[16]
		……	……

表4

步骤302：NodeB将所述PRACH分类信息发送到终端；

具体的，NodeB将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播，终端通过读取系统信息获得所述PRACH分类信息；

进一步的，所述PRACH分类信息可以在现有的系统信息中添加；也可以定义新的系统信息，在所述新的系统信息中放置所述PRACH分类信息；

或者，NodeB将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端；

进一步的，NodeB可以通过分组寻呼(group paging)将所述PRACH分类信息发送给分组终端，这样可以降低信令开销。

步骤303：终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；

具体的，终端在需要发起随机接入时，按照与NodeB约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，终端从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据所述PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入；

其中，在所述PRACH分类信息中的终端特征类别对应多个PRACH时，可以任意选择其中一个可用的PRACH。

综上所述，通过按照终端特征类别对PRACH进行分类，可以对具有不同终端特征类别的终端分配不同的PRACH，避免M2M终端的密集接入对H2H终端接入的影响，保证H2H终端的无线接入满足QoS要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种物理随机接入信道(PRACH)的接入方法，其特征在于，该方法包括：

接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；

终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；

所述终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入为：终端在需要发起随机接入时，按照与接入网网元约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，终端从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入。

2.根据权利要求1所述的接入方法，其特征在于，所述接入网网元按照终端特征类别设置PRACH分类信息为：接入网网元按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每种分类配置一个或一个以上PRACH，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息。

3.根据权利要求2所述的接入方法，其特征在于，所述按照至少一种终端特征类别进行分类为：至少包括以下一种：按照终端类型分类、按照呼叫业务类型分类、按照终端分组分类、按照接入优先级分类。

4.根据权利要求1所述的接入方法，其特征在于，所述将所述PRACH分类信息发送到终端为：将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播；或者，将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端。

5.根据权利要求4所述的接入方法，其特征在于，所述将所述PRACH分类信息添加到系统信息中为：将所述PRACH分类信息在现有的系统信息中添加；或者定义新的系统信息，在所述新的系统信息中放置所述PRACH分类信息。

6.根据权利要求1所述的接入方法，其特征在于，该方法进一步包括：接入网网元对每个PRACH配置专用的扰码。

7.一种PRACH的接入系统，其特征在于，该系统包括：接入网网元、终端；其中，

接入网网元，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并将所述PRACH分类信息发送到终端；

终端，用于根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入；

所述终端根据自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中选择相应的PRACH发起随机接入为：终端在需要发起随机接入时，按照与接入网网元约定使用的终端特征类别，查询自身的终端特征类别在所述PRACH分类信息中所属的分类，按照所述分类查找到对应的PRACH，从系统消息中读取所述PRACH的配置信息，根据所述PRACH的配置信息中的扰码和签名构造前缀发起随机接入。

8.根据权利要求7所述的接入系统，其特征在于，所述接入网网元包括：设置单元、发送单元；其中，

设置单元，用于按照终端特征类别设置PRACH分类信息，并通知发送单元；

发送单元，用于将所述PRACH分类信息发送到终端。

9.根据权利要求8所述的接入系统，其特征在于，所述设置单元按照终端特征类别设置PRACH分类信息为：所述设置单元按照至少一种终端特征类别进行分类，分别对每种分类配置一个或一个以上PRACH，将所述终端特征类别及对应的PRACH信息作为PRACH分类信息。

10.根据权利要求8所述的接入系统，其特征在于，所述设置单元，进一步用于对每个PRACH配置专用的扰码。

11.根据权利要求8所述的接入系统，其特征在于，所述发送单元将所述PRACH分类信息发送到终端为：

发送单元将所述PRACH分类信息添加到系统信息中进行广播；或者，发送单元将所述PRACH分类信息通过寻呼发送给终端。