[发明专利]一种随机接入方法和装置

说明书

本发明公开了一种随机接入方法，应用于机器类通信MTC用户设备，该方法包括：接入小区后，与基站商定随机接入时间；根据商定的随机接入时间在基站为本设备分配的随机接入资源上进行随机接入。本发明能够优化机器类通信的随机接入性能，降低碰撞概率，提高接入成功率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及的是一种随机接入方法和装置。

背景技术

随着移动运营商提供的移动业务范围及移动无线网覆盖范围不断扩大，以及泛在网络的推行，机器类通信(Machine Type Communication，MTC)得以迅速发展。预计2020年联网移动终端用户数将增至约500亿，而很大一部分增加是由于大量MTC设备的引入。机器类通信拥有广泛的潜在应用场景，也是物联网、智慧城市的支撑。机器类通信的应用场景涉及各个行业，由于其广泛的业务类型及其巨大的市场需求，机器类通信在未来将成为移动通信业务的重要组成部分。

相比人与人之间的通信，机器类通信具有更广的应用范围，具有业务模式多样、终端数量巨大、小数据包、上行利用度高、受时间控制等典型特征。这使得影响机器类通信接入性能的因素与人与人之间通信不同。机器类通信采用原有的专为人与人之间通信设计的LTE(Long Term Evolution，长期演进)随机接入过程进行接入时，由于机器类通信的一个显著特性就是巨量用户，因此机器类通信设备同时进行随机接入时现有资源不能满足其接入需求，将产生以下几方面的问题：

(一)PRACH(Physical Random Access Channel，物理随机接入信道)资源受限。

以FDD(Frequency Division Dual，频分双工)模式为例，考虑接入资源最大时的情形，即在PRACH的密度配置为每帧10个(PRACH容量最多的情况)，且有54个前导序列preamble用于MTC设备基于竞争的接入(其它的10个preamble序列用于非竞争接入)时，每秒一共可提供的接入机会数是54000。根据接入碰撞概率计算公式P_c＝1-e^-γ/L，其中，P_c是接入碰撞概率，γ是随机接入强度，L是随机接入机会总数(每秒)，可以计算出当碰撞概率限定在1％时，每秒的接入强度只有542个用户。考虑用户密度仅为3万用户每小区时，按3GPP的MTC业务模型2(10秒内Beta分布)，那么一秒内需接入的用户超过6000个。可见，机器类通信对PRACH资源的需求得不到满足。

但是，如果MTC终端使用非竞争的随机接入方式，同样有54个Preamble用来MTC设备基于非竞争接入使用。那么每个子帧都有54个不同的Preamble序列，可以分给54个不同的用户接入使用，且不会发生碰撞。如果同一个Preamble序列需10ms释放掉，那么一个Preamble每秒可以供100个不同的用户使用，总共54个Preamble可以分给5400用户进行非竞争接入时使用，且每个用户使用的Preamble序列号及PRACH信道资源是由基站指示的，不会发生碰撞现象。因此，非竞争接入的容量要比基于竞争的随机接入的容量大很多。

(二)PDCCH(Physical Downlink Control Channel，物理下行控制信道)资源受限。

LTE协议基于竞争的随机接入过程中，发送Msg2及Msg4都需要PDCCH资源，而在非竞争的随机接入过程中，Msg1和Msg3也都需要PDCCH资源。当用户数大时，PDCCH资源受限。

巨量机器类通信设备同时发起随机接入时，LTE随机接入资源受限，这将导致大量前导序列发生碰撞，碰撞概率高，而接入成功率低，并且成功接入用户的接入时延大。为此，迫切需要提出一个有效的随机接入机制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种随机接入方法和装置，能够优化机器类通信的随机接入性能，降低碰撞概率，提高接入成功率。