确定随机接入无线网络临时标识的方法、用户设备和基站与流程

本发明涉及无线通信技术，更具体地，涉及一种确定随机接入无线网络临时标识(ra-rnti，randomaccessradionetworktemporaryidentity)的方法、用户设备和基站。

背景技术：

在传统的通信系统如长期演进(lte,long-termevolution)系统中，不同的随机接入信道是使用不同的随机接入无线网络临时标识(ra-rnti，randomaccessradionetworktemporaryidentity)进行区别的。用户设备(ue，userequipment)使用和发送随机接入前导的物理随机接入信道(prach,physicalrandomaccesschannel)对应的ra-rnti，在后续的随机接入响应窗内进行随机接入响应(rar，randomaccessresponse)的接收。这个过程中，ue使用的ra-rnti是通过如下公式计算获得的：

ra-rnti＝1+t_id+10*f_id

其中，t_id是发送随机接入前导的prach所在的第一个子帧号(0≤t_id＜10)，f_id是在该子帧发送随机接入前导的prach在频域上的索引(0≤f_id＜6)。对于fdd而言，每个子帧只有一个prach资源，因此f_id固定为0。可见，传统的ra-rnti计算方法是以子帧号和频率偏移序号为参数进行计算的，最多支持一个10ms帧范围内的prach的识别。

本申请发明人在实现本申请所实施技术方案的过程中发现，虽然传统的ra-rnti计算方法可以完全区分开rar响应可能落在同一个rar窗口内的所有可能的prach，但固定使用前70个ra-rnti值来区分所有可能的prach对ra-rnti值的使用有点浪费。因为在实际系统中可能只进行了少量prach的部署。

此外，这种ra-rnti值的计算方法也不适用于影响prach分布的因素较多的系统。以机器间(machinetomachine，以下简称m2m)通信为例。m2m通信是第五代移动通信技术(5g，5^thgeneration)目前研究的一个重要课题，也是未来无线通信的一个重要应用领域。在m2m课题里，针对低成本低吞吐量类型终端的特性，3gpp提出了窄带物联网(nb-iot，narowbandinternetofthings)系统的研究子课题，目标是在200khz的频带内构建一个和长期演进(lte,long-termevolution)相似的系统，为低成本终端提供低吞吐量的无线通讯服务。下行仍然采用正交频分多址(ofdma，orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess)技术，上行采用仍然采用单载波频分多址(sc-fdma,single-carrierfrequencydivisionmultipleaccess)技术，并尽量重用或简化已有的lte系统中规定的功能模块。子载波宽度除了沿用lte系统15khz的子载波宽度外，上行增加3.75khz的子载波宽度以进一步增强上行的大覆盖支持。

当前，相关的技术标准正在3gpp国际标准化组织内进行研究。3gppran2的第92次会议中提出：nb-iot系统中的随机接入前导可以是单载波的，也可以是多载波的，并且nb-iot系统还需要考虑不同的覆盖等级以支持多种覆盖场景。因而nb-iot系统的随机接入信道的类型将会更加复杂。特别是单载波的随机接入前导，其长度可能会比较长，可能会达到甚至超过一个10ms帧的长度。而且，为了支持增强的覆盖场景，随着随机接入响应(rar，randomaccessresponse)需要进行多次重复发送。所以，在nbiot系统中的随机接入响应窗可能会比较长，甚至会超过10ms的帧长。

在nb-iot系统中，随着考虑因素的增多，例如多种覆盖的不同重复次数、prach类型(单子载波和多子载波)等，采用传统的ra－rnti计算方法可能需要大量的ra－rnti值。以重复次数4，类型种类数2为例，传统方法需要560个不同的ra－rnti值。这种设计在ue数很大的nb-iot系统中显得尤其不适用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了以下技术方案。

一种确定随机接入无线网络临时标识ra-rnti的方法，包括：

用户设备ue通过广播消息获取物理随机接入信道prach分布的信息，选择发送随机接入前导的prach；

所述ue根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

一种用户设备，包括随机接入处理装置，其特征在于，所述随机接入处理装置包括：

信息接收模块，用于通过广播消息获取物理随机接入信道prach分布的信息；

prach选择模块，用于根据所述prach分布的信息，选择发送随机接入前导的prach；

随机接入无线网络临时标识ra-rnti确定模块，用于根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

一种信息发送方法，包括：

基站确定物理随机接入信道prach分布的信息，及用户设备ue确定随机接入无线网络临时标识ra-rnti需要的信息；

所述基站发送广播消息，在所述广播消息中携带所述prach分布的信息及ue确定ra-rnti需要的信息。

一种基站，包括信息发送装置，其特征在于，所述信息发送装置包括：

信息确定模块，用于确定物理随机接入信道prach分布的信息，及用户设备ue确定随机接入无线网络临时标识ra-rnti需要的信息；

消息发送模块，用于发送广播消息，在所述广播消息中携带所述prach分布的信息及ue确定ra-rnti需要的信息。

上述方案可以减少系统所需要的ra-rnti值的个数，节约ra-rnti值 资源。

附图说明

图1为本发明实施例一确定ra-rnti的方法的流程图；

图2为本发明实施例一用户设备中随机接入处理装置的模块图；

图3为本发明实施例二信息发送方法的流程图；

图4为本发明实施例二基站中信息发送装置的模块图；

图5是本发明应用示例一的信令流程图；

图6a和图6b分别是本发明应用示例二parch排序，及parch和ra-rnti值映射的示意图；

图7是本发明应用示例二指示排序基于的prach信息的优先级的信令格式的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

本实施例设计了一种新的确定ra-rnti值的方法，以尽量节约ra-rnti值资源。本实施例用于nbiot系统，但不局限于此，也可以用于其他通信系统以节约ra-rnti值资源。

如图1所示，本实施例确定ra-rnti值的方法包括：

步骤110，用户设备ue通过广播消息获取物理随机接入信道prach分布的信息，选择发送随机接入前导的prach；

本申请中的ue可以是包括物联网在内的各种通信系统的终端设备。

本实施例中，所述prach分布的信息包括以下一种或多种信息：prach 分布的时间周期的起点；prach分布的时间周期的长度；及所述时间周期内部署的prach的信息；其中，所述时间周期内部署的prach的信息包括以下一种或多种信息：prach的类型；prach的起始子帧；prach的结束子帧；prach的长度；prach的起始载波频率；prach的结束载波频率；prach使用的子载波个数；及prach的覆盖等级。prach的类型可以根据prach的长度和/或prach使用的子载波的个数等来划分，例如，分为单子载波类型和多子载波类型。但不局限于此，可以是其他的分类方式。

步骤120，所述ue根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

本实施例中，prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系为prach与ra-rnti值间的一一对应关系。本步骤中，所述ue根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值，包括：根据所述prach分布的信息和设定的排序方式，确定所述prach分布中所述发送随机接入前导的prach的序号；将ra-rnti取值范围内具有相同序号的ra-rnti值，确定为所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

上述设定的排序方式可以根据以下一种或多种信息来确定：排序基于的prach的信息；排序基于的prach的信息的优先级；及同一prach信息下的排序规则，如从小到大或从大到小。这些确定排序方式的信息通过以下方式得到：通过广播消息获取；或者，通过标准协议的方式约定；或者，部分信息通过广播消息获取，部分信息通过标准协议的方式约定。另外，上述ra-rnti取值范围可以通过广播消息获取，或者通过标准协议的方式约定。

例如，prach分布中的prach可以以其起始子帧和起始载波频率作为排序的参考点(但也可以以其结束子帧和结束载波频率作为排序的参考点)。而排序方式则以某一系统帧的第一个子帧为起始点，按起始子帧号从小到大的方式排序，如果存在起始子帧号相同的多个prach，再按起始载波频率从小到大的顺序排序。又如，当存在多种prach类型时，具有相同参考点的不同类型的prach可以按一定的类型顺序进行映射，此时，prach的参考点在排序时的优先级高于prach的类型。或者，当存在多种prach类型时， 可以先对某个类型的prach按照参考点进行排序后，再对下一类型的prach按照参考点进行排序，此时，prach的类型在排序时的优先级高于prach的参考点。

本步骤ue确定的ra-rnti值在后续rar接收时使用。

在另一实施例中，通信系统可以兼容多种ra-rnti值确定方式，例如，传统的基于计算的ra-rnti确定方式和本实施例的基于映射的ra-rnti确定方式。此时，所述ue根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值之前，还包括：所述ue从广播消息中获取ra-rnti确定方式的指示信息，根据所述指示信息确定应采用基于映射的ra-rnti确定方式时，再根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。其中，所述指示信息可以包括：指示是否采用基于映射的ra-rnti确定方式的信息；或者，包括针对不同类型的prach分别指示的是否采用基于映射的ra-rnti确定方式的信息。

本实施例还提供了一种用户设备，包括随机接入处理装置，如图2所示，所述随机接入处理装置包括：

信息接收模块10，用于通过广播消息获取物理随机接入信道prach分布的信息；

prach选择模块20，用于根据所述prach分布的信息，选择发送随机接入前导的prach；

随机接入无线网络临时标识ra-rnti确定模块30，用于根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

可选地，

所述信息接收模块获取的prach分布的信息包括以下一种或多种信息：

prach分布的时间周期的起点；

prach分布的时间周期的长度；及

所述时间周期内部署的prach的信息；

其中，所述时间周期内部署的prach的信息包括以下一种或多种信息：

prach的类型；

prach的起始子帧；

prach的结束子帧；

prach的长度；

prach的起始载波频率；

prach的结束载波频率；

prach使用的子载波个数；

prach的覆盖等级。

可选地，

所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系为prach与ra-rnti值间的一一对应关系。

可选地，

所述ra-rnti确定模块包括：

序号确定单元，用于根据所述prach分布的信息和设定的排序方式，确定所述prach分布中所述发送随机接入前导的prach的序号；

ra-rnti确定单元，用于将ra-rnti取值范围内具有相同序号的ra-rnti值，确定为所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

可选地，

所述序号确定单元根据所述prach分布的信息和设定的排序方式，确定所述prach分布中所述发送随机接入前导的prach的序号；其中，所述排序方式根据以下一种或多种信息来确定：

排序基于的prach的信息；

排序基于的prach的信息的优先级；

同一prach信息下的排序规则；

其中，所述确定排序方式的信息通过以下方式得到：通过广播消息获取；或者，通过标准协议的方式约定；或者，部分信息通过广播消息获取，部分信息通过标准协议的方式约定；所述ra-rnti取值范围通过广播消息获取，或者通过标准协议的方式约定。

可选地，

所述信息接收模块还用于从广播消息中获取ra-rnti确定方式的指示信息；

所述ra-rnti确定模块还用于根据所述指示信息确定是否采用基于映射的ra-rnti确定方式，如是，再根据所述prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定所述发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值。

可选地，

所述用户设备为用于窄带物联网nb-iot系统的用户设备。

如上所述，本实施例根据实际配置的prach分布在一定范围内进行prach和ra-rnti的一对一映射。在这种ra-rnti确定机制中，ra-rnti值不再由公式通过不同计算因子直接计算获得，而是按照ue在广播消息中获得的prach在一个或几个系统帧上的实际分布，按一定的顺序和事先定义的一定取值范围内的ra-rnti值进行一一对应获得。为了与传统通信系统如lte系统兼容，基站可以在系统的广播消息中指示ra－rnti确定方式为传统的计算方式或基于映射的方式。而用户设备可以通过广播消息和/或标准协议中的约定获取确定排序方式所需要的信息。

本实施例方案可以减少系统所需要的ra-rnti值的个数，节约ra-rnti值资源，特别适应nbiot系统的多ue，多类别，多覆盖的随机接入支持。

实施例二

本实施例提供一种信息发送方法，如图3所示，包括：

步骤210，基站确定物理随机接入信道prach分布的信息，及用户设备ue基于prach与ra-rnti值的映射确定随机接入无线网络临时标识ra-rnti需要的信息；

本实施例中，所述prach分布的信息包括以下一种或多种信息：prach分布的时间周期的起点；prach分布的时间周期的长度；及所述时间周期内部署的prach的信息；其中，所述时间周期内部署的prach的信息包括以下一种或多种信息：prach的类型；prach的起始子帧；prach的结束子帧；prach的长度；prach的起始载波频率；prach的结束载波频率；prach使用的子载波个数；及prach的覆盖等级。

本实施例中，所述ue基于prach与ra-rnti值的映射确定ra-rnti需要的信息包括以下一种或多种信息：排序基于的prach的信息；排序基于的prach的信息的优先级；同一prach信息下的排序规则；ra-rnti确定方式的指示信息，及ra-rnti取值范围的信息。基站可以划出一组rnti值作为备选的用于一对一映射的ra-rnti并广播给所有ue，ra-rnti取值范围即该组rnti值的集合，ra-rnti取值范围可以用ra-rnti最小值和ra-rnti最大值限定的区间来表示，也可以ra-rnti最小值和ra-rnti值的个数来表示。其中，所述指示信息可以包括：指示是否采用基于映射的ra-rnti确定方式的信息；或者，包括针对不同类型的prach分别指示的是否采用基于映射的ra-rnti确定方式的信息。

步骤220，所述基站发送广播消息，在所述广播消息中携带所述prach分布的信息及所述ue基于prach与ra-rnti值的映射确定ra-rnti需要的信息。

本实施例的方法用于窄带物联网nb-iot系统，但不局限于此，也可以用于其他通信系统。

本实施例的基站包括信息发送装置，其特征在于，所述信息发送装置包括：

信息确定模块50，用于确定物理随机接入信道prach分布的信息，及用户设备ue基于prach与ra-rnti值的映射确定随机接入无线网络临时标识ra-rnti需要的信息；

消息发送模块60，用于发送广播消息，在所述广播消息中携带所述prach分布的信息及所述ue基于prach与ra-rnti值的映射确定ra-rnti需要的信息。

可选地，

所述信息确定模块确定的prach分布的信息包括以下一种或多种信息：prach分布的时间周期的起点；prach分布的时间周期的长度；及所述时间周期内部署的prach的信息；其中，所述时间周期内部署的prach的信息包括以下一种或多种信息：prach的类型；prach的起始子帧；prach的结束子帧；prach的长度；prach的起始载波频率；prach的结束载波频率；prach使用的子载波个数；及prach的覆盖等级。

可选地，

所述信息确定模块基于prach与ra-rnti值的映射确定的ue确定ra-rnti需要的信息包括以下一种或多种信息：排序基于的prach的信息；排序基于的prach的信息的优先级；同一prach信息下的排序规则；ra-rnti确定方式的指示信息；及ra-rnti取值范围的信息。

本实施例的基站为窄带物联网nb-iot系统的基站，但不局限于此，也可以是其他通信系统的基站。

本实施例的信息发送方法可以向ue发送其基于prach与ra-rnti值的映射确定ra-rnti所需要的信息，使ue可以基于prach与ra-rnti值的映射来确定ra-rnti，节约ra-rnti资源。

下面再通过几个应用中的示例对本发明进行说明。

示例一

图5为本示例基于映射的方式确定ra-rnti值的信令流程。如图所示，包括：

步骤一，基站除了广播prach分布信息之外，还通过广播消息发送ra-rnti确定方式的指示信息，及确定排序方式的信息；

例如，该指示信息可以用1bit表示，当该bit的值为‘1’时，表示ra-rnti值采用基于映射的方式确定；当该bit的值为‘0’时，表示ra-rnti值按传统的计算方式确定，本示例假定该bit的值为‘1’。对不同类型或格式的prach，可以分别设置ra-rnti确定方式的指示信息；或者，对所有prach，也可以共用相同的ra-rnti确定方式的指示信息。

所述确定排序方式的信息可以包括以下一种或多种信息：排序基于的prach的信息；排序基于的prach的信息的优先级；同一prach信息下的排序规则。其中，排序基于的prach的信息可以是prach类型、prach所在子帧、prach使用的频率、prach覆盖等级等。这些信息的优先级可以在广播消息中通知或者在标准协议中约定。

指示信息和确定排序方式的信息是可选的。基站还可以划出一组rnti值作为备选的用于一对一映射的ra-rnti，并广播给所有ue。

步骤二，ue根据广播消息获得prach分布的信息，从中选择一个prach发送随机接入前导；

步骤三，ue从广播消息中获取ra-rnti确定方式的指示信息，根据该指示信息的值确定应采用的ra-rnti值确定方式，在本示例中，ue确定采用基于映射的ra-rnti值确定方式；

如果指示信息指示采用传统的计算方式，则ue将采用传统的计算方式确定ra-rnti值，用于后续rar接收。

步骤四，ue采用基于映射的ra-rnti值确定方式，根据prach分布中prach与ra-rnti值的映射关系，确定发送随机接入前导的prach对应的ra-rnti值，用于后续rar接收。

示例二

本示例是一个具体的进行ra-rnti映射的示例。其中图6a为一个简单的按照不同类型依时间顺序进行prach排序的示意图；图6b为一个简单的 以一对一映射的方式，根据prach的序号获得相应ra－rnti值的示意图。如图6a所示，在示出的该parch的时间周期(共10个子帧)内，包括3种类型的parch：10个短prach(长度小于一个子帧)，1个长prach(长度大于一个子帧)及一个频域比较宽的prach(使用多个子频波)。本示例中，parch的类型优先级最高，而这3个类型的顺序是：使用1个子载波的短parch，使用1个子载波的长parch，使用多个载波的parch。类型相同的parch，本示例再按照起始子帧从小到大的顺序排序，因此，图中的12个parch排序后的序号如图所示，包括prach1～prach10，prach11和prach12。如图6b所示，将不同序号的prach依次和ra-rnti取值范围内的ra-rnti值进行一对一映射，每一个prach对应于相同序号的一个ra-rnti值，ra-rnti取值范围内的ra-rnti值的序号可以按照ra-rnti值从小到大的方式排序而确定，也可以按照ra-rnti值从大到小的方式排序而确定，或者直接按照已定义好的序号确定。由于ue和基站都按照相同的方式映射，所以ue和基站都能根据prach分布的信息、ra-rnti取值范围和确定排序方式的信息等找到正确的ra-rnti值。

需要说明的是，本示例虽然是将parch的类型作为最高优先级的对parch排序的信息，但并不局限于此。也可以将其他信息如parch的起始子帧、起始频率等的优先级定为最高优先级。图7为提供了一种指示排序基于的prach的信息的优先级的信令格式。如图所示，一个字节可以指示4个排序优先级参数，其中每个优先级占2比特，从前到后分别指示4种参数：prach类型、parch的起始子帧、parch的起始频率和parch的覆盖等级(可以用重复次数表示)。而该2比特的值可以取00、01、10和11，表示的优先级从高到低。如图所示，本示例的优先级的信令值为：0001xxxx(x表示为0或1)，表示先按parch类型排序，对同一类型，再按parch的起始子帧排序，因为不存在parch类型和起始子帧均相同的多个parch，因此ue对后4个bit的值并不关心。所示优先级的顺序也可以固定下来，并通过标准协议进行事先约定。此外，对于同一种优先级的信息，排序方法也是灵活多变的。例如，时间上既可以从早到晚(具体可以为起始子帧从小到大)，也可以从晚到早(具体可以为起始子帧从大到小)；频率上既可以从高频到低频，也可以从低频到高频。这些，可以通过广播消息进行通知，或 通过标准协议进行事先约定。

本发明所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也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)执行本发明所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。相应的，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序用于执行本发明提供的实施方法。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。