本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及基于差分波束的隨機(jī)接入方法、基站設(shè)備及用戶設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是來自移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)(iot,internetofthings)的增長需求，給未來移動(dòng)通信技術(shù)帶來前所未有的挑戰(zhàn)。如根據(jù)國際電信聯(lián)盟itu的報(bào)告itu-rm.[imt.beyond2020.traffic]，可以預(yù)計(jì)到2020年，移動(dòng)業(yè)務(wù)量增長相對2010年(4g時(shí)代)將增長近1000倍，ue(userequipment，用戶設(shè)備)連接數(shù)也將超過170億，隨著海量的iot設(shè)備逐漸滲透到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，連接設(shè)備數(shù)將更加驚人。為了應(yīng)對這前所未有的挑戰(zhàn)，通信產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界已經(jīng)展開了廣泛的第五代移動(dòng)通信技術(shù)研究(5g)，面向2020年代。目前在itu的報(bào)告itu-rm.[imt.vision]中已經(jīng)在討論未來5g的框架和整體目標(biāo)，其中對5g的需求展望、應(yīng)用場景和各項(xiàng)重要性能指標(biāo)做了詳細(xì)說明。針對5g中的新需求，itu的報(bào)告itu-rm.[imt.futuretechnologytrends]提供了針對5g的技術(shù)趨勢相關(guān)的信息，旨在解決系統(tǒng)吞吐量顯著提升、用戶體驗(yàn)一致性、擴(kuò)展性以支持iot、時(shí)延、能效、成本、網(wǎng)絡(luò)靈活性、新興業(yè)務(wù)的支持和靈活的頻譜利用等顯著問題。

隨機(jī)接入(randomaccess)過程是無線通信系統(tǒng)中的重要步驟，用于ue與基站間建立上行同步，以及基站為ue分配用于識別ue的id等。隨機(jī)接入的性能直接影響到ue的用戶使用體驗(yàn)。傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)，如lte以及l(fā)te-advanced中，隨機(jī)接入過程被應(yīng)用于如建立初始鏈接、小區(qū)切換、重新建立上行鏈接、rrc連接重建等多個(gè)場景，并根據(jù)ue是否獨(dú)占前導(dǎo)序列資源劃分為基于競爭的隨機(jī)接入(contention-basedrandomaccess)以及基于非競爭的隨機(jī)接入(contention-freerandomaccess)。由于基于競爭的隨機(jī)接入中，各個(gè)ue在嘗試建立上行鏈接的過程中，從相同的前導(dǎo)序列資源中選擇前導(dǎo)序列，可能會出現(xiàn)多個(gè)ue選擇相同的前導(dǎo)序列發(fā)送給基站，因此沖突解決機(jī)制是隨機(jī)接入中的重要研究方向，如何降低沖突概率、如何快速解決已經(jīng)發(fā)生的沖突，是影響隨機(jī)接入性能的關(guān)鍵指標(biāo)。

lte-a中基于競爭的隨機(jī)接入過程分為四步，如圖2所示。第一步中，ue從前導(dǎo)序列資源池中隨機(jī)選擇一個(gè)前導(dǎo)序列，發(fā)送給基站?；緦尤胄盘栠M(jìn)行相關(guān)性檢測，從而識別出ue所發(fā)送的前導(dǎo)序列；第二步中，基站向ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)(randomaccessresponse,rar)，包含隨機(jī)接入前導(dǎo)序列標(biāo)識符、根據(jù)ue與基站間時(shí)延估計(jì)所確定的定時(shí)提前指令、臨時(shí)小區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(cell-radionetworktemporaryidentifier,c-rnti)，以及為ue下次上行傳輸所分配的時(shí)頻資源；第三步中，ue根據(jù)rar中的信息，向基站發(fā)送消息3(msg3)；msg3中包含用于終端標(biāo)識以及rrc鏈接請求等信息，其中，該終端標(biāo)識是ue唯一的，用于解決沖突；第四步中，基站向ue發(fā)送沖突解決標(biāo)識，包含了沖突解決中勝出的ue的終端標(biāo)識。ue在檢測出其標(biāo)識后，將臨時(shí)c-rnti升級為c-rnti，并向基站發(fā)送ack信號，完成隨機(jī)接入過程，并等待基站的調(diào)度。否則，ue將在一段延時(shí)后開始新的隨機(jī)接入過程。

對于基于非競爭的隨機(jī)接入過程，由于基站已知ue標(biāo)識，可以為ue分配前導(dǎo)序列。因此ue在發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，不需要隨機(jī)選擇序列，而會使用分配好的前導(dǎo)序列?；驹跈z測到分配好的前導(dǎo)序列后，會發(fā)送相應(yīng)隨機(jī)接入響應(yīng)，包括定時(shí)提前以及上行資源分配等信息。ue接收到隨機(jī)接入響應(yīng)后，認(rèn)為已完成上行同步，等待基站的進(jìn)一步調(diào)度。因此，基于非競爭的隨機(jī)接入過程僅包含兩個(gè)步驟：步驟一為發(fā)送前導(dǎo)序列；步驟二為隨機(jī)接入響應(yīng)的發(fā)送。

毫米波通信是5g可能的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。通過提高載波頻率到毫米波頻段，可用帶寬將大大增加，因此能夠極大的提高系統(tǒng)的傳輸速率。為對抗毫米波波段無線信道中高衰落、高損耗等特性，毫米波通信系統(tǒng)一般采用波束賦形(beamforming)技術(shù)，即通過使用加權(quán)因子，將波束能量集中于某一方向。進(jìn)行無線通信時(shí)，基站與ue通過輪詢等方式搜索出最優(yōu)的波束對，從而最大化ue側(cè)的接收信噪比。由于建立初始鏈接時(shí)ue與基站并不知曉最優(yōu)波束對的方向，因此毫米波通信系統(tǒng)中隨機(jī)接入面臨著極大的挑戰(zhàn)。一種可能的方式如文獻(xiàn)[randomaccessinmillimeter-wavebeamformingcellularnetworks:issuesandapproaches]中所述，在第一步ue發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)嘗試全部可能的波束配對，從中找出最優(yōu)的波束對，隨機(jī)接入的后續(xù)步驟中均采用該最優(yōu)的波束對。該方案雖然能夠在隨機(jī)接入過程的第一步就得到最優(yōu)的波束對，但是會導(dǎo)致第一步的前導(dǎo)序列發(fā)送與檢測的時(shí)間變長，因此還有較大的性能提升空間。

綜上所述，為了進(jìn)一步提升毫米波通信系統(tǒng)在5g候選技術(shù)中的競爭力，有必要提出有效的解決毫米波系統(tǒng)中隨機(jī)接入過程的性能的技術(shù)方案，提高毫米波通信系統(tǒng)中隨機(jī)接入過程的性能，最終達(dá)到在ue側(cè)為用戶提供更低的接入延時(shí)和更好的接入體驗(yàn)的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，在基于波束賦形的毫米波通信系統(tǒng)中隨機(jī)接入過程尋找最優(yōu)波束對時(shí)需要較長時(shí)間，導(dǎo)致前導(dǎo)序列發(fā)送時(shí)間過長的問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種隨機(jī)接入方法，該方法包括：

基站設(shè)備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導(dǎo)序列；

基于前導(dǎo)序列，確定基站波束方向角度偏差；

根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束向第一ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號。。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種隨機(jī)接入方法，該方法包括：

基站設(shè)備接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的前導(dǎo)序列；

基于前導(dǎo)序列，確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；

向第二ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種隨機(jī)接入方法，該方法包括：

第二ue通過差分波束發(fā)送方式向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；

接收來自基站設(shè)備的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；

根據(jù)波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的ue波束發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種隨機(jī)接入方法，該方法包括：

第二ue向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；

接收基站設(shè)備通過基于差分波束接收方式調(diào)整后的基站波束方向發(fā)送的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；

通過發(fā)送能量最大的ue波束方向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于隨機(jī)接入的基站設(shè)備，該基站設(shè)備包括：

第一接收模塊，用于通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導(dǎo)序列；

第一偏差檢測模塊，用于基于針對前導(dǎo)序列確定基站波束方向角度偏差；

第一調(diào)整及發(fā)送模塊，用于根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束向第一ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于隨機(jī)接入的基站設(shè)備，該基站設(shè)備包括：

第二接收模塊，用于接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的前導(dǎo)序列；

第二偏差檢測模塊，用于基于前導(dǎo)序列，確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；

第二發(fā)送模塊，用于向第二ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于隨機(jī)接入的用戶設(shè)備，該用戶設(shè)備包括：

第一發(fā)送模塊，用于通過差分波束發(fā)送方式向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；

第三接收模塊，用于接收來自基站設(shè)備的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；

第三調(diào)整及收發(fā)模塊，用于根據(jù)波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的ue波束發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于隨機(jī)接入的用戶設(shè)備，該用戶設(shè)備包括：

第二發(fā)送模塊，用于向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；

第四接收模塊，用于接收基站設(shè)備通過調(diào)整后的基站波束方向發(fā)送的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；

第四收發(fā)模塊，用于通過發(fā)送能量最大的ue波束方向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差，能夠比現(xiàn)有技術(shù)中波束輪詢的方式更快地調(diào)整基站接收波束至最優(yōu)波束，即調(diào)整基站接收波束方向及調(diào)整波束寬度，在最優(yōu)的基站波束方向上采用較窄的波束寬度進(jìn)行后續(xù)信號的接收和發(fā)送；同時(shí)根據(jù)通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差來調(diào)整波束方向，能夠提高后續(xù)步驟的接收信噪比，有利于提高隨機(jī)接入過程的性能；此外，波束方向的調(diào)整還有利于降低沖突概率，因此提高了隨機(jī)接入過程的性能。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，基于差分波束的隨機(jī)接入方式能夠有效降低尋找最優(yōu)發(fā)送-接收波束對所需要的時(shí)間，從而降低隨機(jī)接入過程的延時(shí)，提高ue端的用戶使用體驗(yàn)，隨機(jī)接入過程的效率大大提升。

本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，與傳統(tǒng)的基于波束輪詢的隨機(jī)接入方案相比，在ue側(cè)采用差分波束發(fā)送方式的隨機(jī)接入過程能夠縮短搜索最優(yōu)波束對所需要的時(shí)間。這是由于差分波束發(fā)送方式能夠以較高的精度確定角度偏差，因此ue在發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，可以使用較寬的波束，通過隨機(jī)接入響應(yīng)信號中攜帶的ue波束方向角度偏差調(diào)整ue波束方向，并使用較窄的波束完成后續(xù)步驟信號的接收與發(fā)送。這樣，ue側(cè)發(fā)送前導(dǎo)序列的次數(shù)可以顯著降低。

本發(fā)明提出的上述方案，對現(xiàn)有系統(tǒng)的改動(dòng)很小，不會影響系統(tǒng)的兼容性，而且實(shí)現(xiàn)簡單、高效。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中基于競爭的隨機(jī)接入方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中基于天線陣列的發(fā)射端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中基于天線陣列的接收端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中基于差分波束的隨機(jī)接入過程的基本流程圖；

圖6為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中在基站使用差分波束的方式接收包括前導(dǎo)序列的接入信號的示意圖；

圖7為本發(fā)明中基于差分波束的隨機(jī)接入過程的基本流程圖；

圖8為本發(fā)明中和波束與差分波束接收能量的示意圖；

圖9為本發(fā)明中差分波束與和波束接收能量比值的示意圖；

圖10為本發(fā)明中基站對接入信號的處理流程的示意圖；

圖11為本發(fā)明中在多個(gè)基站波束方向上接收前導(dǎo)序列的示意圖；

圖12為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的基站側(cè)接收波束掃描方式的示意圖；

圖13為本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例中的檢測到前導(dǎo)序列的時(shí)間的示意圖；

圖14為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中基于差分波束的隨機(jī)接入過程的流程圖；

圖15為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中隨機(jī)接入信道結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖16為本發(fā)明中由分量前導(dǎo)序列構(gòu)成前導(dǎo)序列的示意圖；

圖17為本發(fā)明中對分量前導(dǎo)序列構(gòu)成的前導(dǎo)序列進(jìn)行檢測的示意圖；

圖18為本發(fā)明中根據(jù)角速度調(diào)整波束寬度的流程示意圖；

圖19為本發(fā)明中本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖；

圖20為本發(fā)明中本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖；

圖21為本發(fā)明中采用差分波束發(fā)送方式發(fā)送前導(dǎo)序列的隨機(jī)接入信道結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖22為本發(fā)明中基站檢測前導(dǎo)序列的流程示意圖；

圖23為本發(fā)明中采用不同時(shí)頻資源發(fā)送前導(dǎo)序列的隨機(jī)接入信道結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖24為本發(fā)明中一個(gè)具體實(shí)施例中ue端使用差分波束發(fā)送方式以及相應(yīng)幀結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖25為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入的基站設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖26為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入的基站設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖27為本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入的用戶設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖。

步驟s110：基站設(shè)備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導(dǎo)序列；步驟s120：基于前導(dǎo)序列，確定基站波束方向角度偏差；步驟s130：根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束向第一ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號。

優(yōu)選地，在步驟s110中，基站設(shè)備在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束來接收來自第一ue的前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，步驟s110包括步驟s111和步驟s112；步驟s111：基站設(shè)備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的接入信號；步驟s112：對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，在步驟s120中，基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，在步驟s112中，在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測。

優(yōu)選地，和波束采用和波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，且差分波束采用差分波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)。

更優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權(quán)重系數(shù)分為第一差分波束部分及第二差分波束部分；其中，第一和波束部分與第一差分波束部分相同，且第二差分波束部分中的多個(gè)元素為第二和波束部分中相應(yīng)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，nsum為采用和波束權(quán)重系數(shù)的接收陣列所用的天線數(shù)，θ為和波束中心方向，d為和波束陣列天線陣元間的間距，λ為發(fā)送信號波長；和波束權(quán)重系數(shù)為nsum維向量，其中第n個(gè)元素為

1≤n≤nsum；

差分波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，ndif為采用差分波束權(quán)重系數(shù)的發(fā)送陣列所用的天線數(shù)，nsum＝ndif；

差分波束權(quán)重系數(shù)為ndif維向量，其中，差分波束權(quán)重系數(shù)的前ndif/2個(gè)元素與和波束權(quán)重系數(shù)的前nsum/2個(gè)元素相同，差分波束權(quán)重系數(shù)的后ndif/2個(gè)元素為和波束權(quán)重系數(shù)的后nsum/2個(gè)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，包括：

在多個(gè)基站波束方向上通過和波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第一相關(guān)性檢測結(jié)果；在多個(gè)基站波束方向上通過差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定針對任一前導(dǎo)序列的第二相關(guān)性檢測結(jié)果；若判斷在至少一個(gè)基站波束方向上第一相關(guān)性檢測結(jié)果和/或第二相關(guān)性檢測結(jié)果滿足第一判定條件時(shí)，確定在至少一個(gè)基站波束方向上檢測到接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

其中，第一判定條件包括以下至少任一項(xiàng)：

第一相關(guān)性檢測結(jié)果大于第一閾值，且第二相關(guān)性檢測結(jié)果大于第一閾值；

第一相關(guān)性檢測結(jié)果大于第二閾值；

第二相關(guān)性檢測結(jié)果大于第二閾值；

其中，第一閾值小于第二閾值。

其中，基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差，包括：

在接收到任一前導(dǎo)序列的至少一個(gè)基站波束方向中選擇接收能量最大的基站波束方向；基于在接收能量最大的基站波束方向上第一相關(guān)性檢測結(jié)果及第二相關(guān)性檢測結(jié)果來確定基站波束方向角度偏差。

其中，根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，包括：

根據(jù)基站波束方向角度偏差對基站波束方向及基站波束寬度進(jìn)行調(diào)整。

其中，在基站波束方向上使用第一波束寬度進(jìn)行前導(dǎo)序列的接收與相關(guān)性檢測；在調(diào)整后的基站波束方向上使用第二波束寬度進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)信號的發(fā)送；第一波束寬度不小于第二波束寬度。

優(yōu)選地，該方法還包括步驟s140；步驟140：通過調(diào)整后的基站波束接收第一ue通過基于波束指示信息及ue波束方向角度偏差調(diào)整后的ue波束發(fā)送的消息3，并通過調(diào)整后的基站波束發(fā)送相應(yīng)的沖突解決方案。

優(yōu)選地，該方法還包括步驟s100；步驟s100：基站設(shè)備發(fā)送波束配置信息；其中，波束配置信息至少包括以下之一：ue是否采用差分波束發(fā)送方式的指示信息；ue發(fā)送前導(dǎo)序列所采用的波束寬度以及ue發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)所采用的波束寬度；ue波束掃描周期；基站波束掃描周期。

優(yōu)選地，波束配置信息還包括：基站是否采用差分波束接收送方式的指示信息。

本發(fā)明的實(shí)施例中，在工作于毫米波段的系統(tǒng)中，基站和ue均采用如圖3所示的基于天線陣列的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)及如圖4所示的基于天線陣列的接收機(jī)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，經(jīng)過基帶處理后的每條鏈路經(jīng)過上變頻與dac(digital-to-analogconverter,數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器)與一個(gè)由nst個(gè)天線單元組成的天線陣列相連，天線陣列中的各個(gè)天線僅能調(diào)整相位。通過調(diào)整相位，天線陣列可以形成合適方向的波束，完成毫米波系統(tǒng)的波束賦形。圖4所示的接收機(jī)結(jié)構(gòu)與圖3相似，每個(gè)基帶鏈路與一個(gè)由nsr個(gè)天線單元組成的天線陣列相連，天線單元僅能調(diào)整相位，通過調(diào)整相位，天線陣列可以將接收波束調(diào)整到合適的方向，以增強(qiáng)接收信噪比。對于工作于毫米波波段的通信系統(tǒng)依賴于波束賦形，相互匹配的波束賦形能夠提供最大的接收信噪比。因此，對于毫米波通信系統(tǒng)來說，隨機(jī)接入除要完成上行同步與定時(shí)提前的估計(jì)外，還需要確定最優(yōu)的發(fā)送、接收的波束對，即確定相應(yīng)的波束賦形系數(shù)。

圖5為本發(fā)明中基于差分波束的隨機(jī)接入過程的基本流程圖。

如圖5所示，隨機(jī)接入過程分為四個(gè)步驟：

步驟一，ue向基站發(fā)送前導(dǎo)序列，ue采用差分波束發(fā)送方式，基站使用差分波束接收方式?；灸軌蚋鶕?jù)差分波束接收能量與和波束接收能量的比值計(jì)算結(jié)果確定基站波束方向角度偏差，并依據(jù)該基站波束方向角度偏差調(diào)整基站波束方向用于后續(xù)步驟的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收；同時(shí)根據(jù)接收到的ue所發(fā)送的差分波束能量與和波束能量，確定ue波束方向角度偏差，用于ue波束方向的調(diào)整。

基站計(jì)算和接收波束和差分接收波束接收到的ue所發(fā)送的差分波束的能量與和波束的能量；其中，接收能量可以用前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測值表征；從而得到ue發(fā)送的差分波束能量與和波束能量比值。通過查表等方式得到ue實(shí)際發(fā)送方向與該ue使用波束方向間的偏差。

步驟二，基站根據(jù)步驟一中確定的基站波束方向角度偏差來調(diào)整基站波束，并通過調(diào)整后的基站波束來發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)(rar)，其中，調(diào)整后的基站波束為最優(yōu)基站波束；此外，基站將步驟一中得到的發(fā)送能量最大的ue波束方向，即最優(yōu)ue波束方向以及ue波束方向角度偏差與rar一起發(fā)送給ue。

步驟三，ue根據(jù)接收到的最優(yōu)ue波束方向以及ue波束方向角度偏差來調(diào)整ue波束，發(fā)送msg3，其中，調(diào)整后的ue波束為最優(yōu)ue波束；基站根據(jù)步驟一中所確定的調(diào)整后的基站波束接收msg3。

步驟四，基站根據(jù)步驟一中所確定的調(diào)整后的基站波束發(fā)送沖突解決方案，ue根據(jù)步驟二中的所確定的調(diào)整后的ue波束接收沖突解決方案。

在上述步驟中，最優(yōu)ue波束與最優(yōu)基站波束組成最優(yōu)ue-基站波束對。

上述步驟中，ue與基站均使用了差分波束方案。需要說明的是，可以僅在基站或ue一端使用差分波束方案，另一側(cè)仍然可以使用傳統(tǒng)的波束輪詢的方案。由于使用了差分波束方案，上述隨機(jī)接入過程能夠縮短最優(yōu)波束對選擇的過程，同時(shí)降低沖突發(fā)生的概率，從而能夠提高基于波束賦形的毫米波通信系統(tǒng)中隨機(jī)接入過程的性能。

圖5所示隨機(jī)接入流程適用于基于競爭的隨機(jī)接入過程。對于基于非競爭的隨機(jī)接入過程，雖然ue所發(fā)送的前導(dǎo)序列是基站所分配的，但是仍然需要確定基站與ue之前的最優(yōu)ue-基站波束對，因此在確定最優(yōu)ue-基站波束對時(shí)，仍然可以采用本方案所提供的基于差分波束的方式來完成。

在本發(fā)明的第一具體應(yīng)用場景中，圖6為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中基站側(cè)用差分波束的方式接收包括前導(dǎo)序列的接入信號的示意圖。

第一ue向基站發(fā)送接入信號，基站在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束來接收來自第一ue的接入信號；隨后，在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測；當(dāng)檢測到接入信號包括前導(dǎo)序列，則基于前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差；根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束方向調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束方向向第一ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號。

本實(shí)施例中的前導(dǎo)序列在隨機(jī)接入信道中傳輸?？紤]到毫米波系統(tǒng)的可用帶寬普遍較大，為便于基站檢測，隨機(jī)接入信道放置于上行可用帶寬的中間，頻域上占用6個(gè)資源塊(resourceblock，rb)，時(shí)間上持續(xù)一個(gè)或數(shù)個(gè)子幀。隨機(jī)接入信道由序列本身、循環(huán)前綴與保護(hù)間隔三部分組成。圖7所示為持續(xù)一個(gè)子幀的隨機(jī)接入信道的示意圖。

其中，第一ue在多個(gè)ue波束方向上發(fā)送相同或不相同的前導(dǎo)序列。若發(fā)送不相同的前導(dǎo)序列，將可用前導(dǎo)序列集合分為多個(gè)不相交的子集，每個(gè)ue波束從一個(gè)子集中選擇一個(gè)前導(dǎo)序列進(jìn)行發(fā)送。如圖6所示，第一ue在三個(gè)ue波束方向上進(jìn)行前導(dǎo)序列的發(fā)送，則將可用前導(dǎo)序列集合∑劃分為三個(gè)不相交的子集∑1，∑2，∑3，滿足：

公式1)，

σ1uσ2uσ3＝σ公式2)；

優(yōu)選地，可以對公式2)進(jìn)行調(diào)整，將各個(gè)子集的并集作為前導(dǎo)序列集合∑的子集，可預(yù)留一部分前導(dǎo)序列用于例如基于非競爭的隨機(jī)接入過程。

第一ue使用第一個(gè)方向的波束發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，從子集σ1中隨機(jī)選擇；使用第二個(gè)方向的波束發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，從子集σ2中隨機(jī)選擇；使用第三個(gè)方向的波束發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，從子集σ3中隨機(jī)選擇。

在本實(shí)施例中，使用相同的前導(dǎo)序列時(shí)，ue每次隨機(jī)接入僅需選擇一個(gè)前導(dǎo)序列，前導(dǎo)序列的利用率較高，同時(shí)基站對每個(gè)前導(dǎo)序列做相關(guān)性檢測的復(fù)雜度較低，但前導(dǎo)序列較長。使用不同的前導(dǎo)序列時(shí)，基站的檢測復(fù)雜度較高，但前導(dǎo)序列較短。

隨后，基站在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束來接收來自第一ue的接入信號；具體地，基站采用兩個(gè)陣列進(jìn)行檢測，其中一個(gè)陣列采用和波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，和波束權(quán)重系數(shù)如下所示：

其中，nsum為采用和波束權(quán)重系數(shù)的接收陣列所用的天線數(shù)，θ為和波束中心方向，d為接收陣列天線陣元間的間距，λ為接收信號波長。

另一個(gè)陣列采用差分波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，差分波束權(quán)重系數(shù)如下所示：

其中，ndif為使用差分波束權(quán)重系數(shù)的接收陣列所用的天線數(shù)。兩個(gè)陣列的天線數(shù)nsum和ndif可相同或不同，本實(shí)施例中假設(shè)nsum＝ndif＝n，即兩個(gè)陣列使用的天線數(shù)是相同的。通過調(diào)整每個(gè)接收陣列的天線個(gè)數(shù)n，能夠調(diào)整波束的寬度，從而調(diào)整波束的覆蓋范圍。需要說明的是，圖5中的基站側(cè)和波束接收陣列與差分波束接收陣列均可以由圖4中的接收機(jī)結(jié)構(gòu)中多個(gè)天線陣列組成。

在此，以第一ue配備8根天線為例，圖8為和波束與差分波束接收能量的示意圖。如圖8所示，和波束和差分波束的指向方向是相同的，但兩個(gè)波束的能量分布并不相同，故可使用兩個(gè)波束接收能量的比值作為判別與中心波束方向偏差的依據(jù)。圖9為差分波束與和波束接收能量比值的示意圖。如圖9所述，在一定角度偏差范圍內(nèi)，角度偏差與接收能量比值是一一對應(yīng)的。在圖9所示示例中，該角度偏差范圍約為[-15°,15°]。若角度偏差在此范圍內(nèi)，可以依據(jù)接收能量比值與對應(yīng)角度偏差制作查找表，根據(jù)接收能量比值從查找表中查詢確定相應(yīng)的角度偏差。

需要說明的是，通過使用和波束接收能量與差分波束接收能量的比值也能夠獲得類似的效果，但是所得到的能量比值與波束方向偏差的關(guān)系不同，所使用的查找表也不相同。

接著，在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測；具體地，圖10為本發(fā)明中基站對接入信號的處理流程的示意圖，如圖10所示，和波束陣列與差分波束陣列都對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，并將和波束陣列與差分波束陣列的相關(guān)性檢測的結(jié)果相結(jié)合作為最終結(jié)果來判斷是否檢測出前導(dǎo)序列。其中，相關(guān)性檢測的結(jié)果具體可為檢測到某一前導(dǎo)序列的接收能量大小。

例如，基站在連續(xù)的時(shí)域上通過多個(gè)基站波束是進(jìn)行接入信號的接收及相關(guān)性檢測；在某一時(shí)刻通過和波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對某個(gè)前導(dǎo)序列的第一相關(guān)性檢測結(jié)果，即針對某個(gè)前導(dǎo)序列的和波束接收能量為rsum；在同一時(shí)刻通過差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定針對該前導(dǎo)序列的第二相關(guān)性檢測結(jié)果，即針對某個(gè)前導(dǎo)序列的差分波束接收能量rdif；若判斷rsum＞η1且rsum＞η1，或rsum＞η2，或rdif＞η2,可確定檢測到接入信號包括該前導(dǎo)序列；否則沒有檢測出該前導(dǎo)序列。其中，η1與η2分別為第一閾值和第二閾值，η1≤η2。

如圖8所示，和波束與差分波束的能量分布是互補(bǔ)的，即和波束接收能量最大時(shí)，差分波束接收能量為零；和波束接收能量為零時(shí)，差分波束接收能量最大，該兩種情況分別對應(yīng)于和波束的峰值方向?qū)?zhǔn)ue和差分波束的峰值方向?qū)?zhǔn)ue。故對差分波束與和波束分別使用較大的第二閾值作為判別前導(dǎo)序列檢測的依據(jù)。否則，應(yīng)使用較小的第一閾值同時(shí)對差分波束與和波束做判別。第一閾值η1與第二閾值η2根據(jù)小區(qū)半徑、前導(dǎo)序列發(fā)送過程中ue與基站用于波束賦形的天線數(shù)量、前導(dǎo)序列長度等因素共同決定。

若相關(guān)性檢測的最終結(jié)果是未檢測出任何前導(dǎo)序列，則不進(jìn)行后續(xù)的步驟；若相關(guān)性檢測的最終結(jié)果檢測出一個(gè)或多個(gè)前導(dǎo)序列，則分別對檢測出的每個(gè)前導(dǎo)序列做波束方向偏差檢測，即根據(jù)和波束陣列相關(guān)性檢測結(jié)果和差分波束陣列相關(guān)性檢測結(jié)果的比值得到接收方向與陣列波束方向間的偏差。

例如，若檢測到在多個(gè)基站波束方向中接收到某一前導(dǎo)序列時(shí)，根據(jù)在每個(gè)基站波束方向上針對該前導(dǎo)序列檢測到的相關(guān)性檢測結(jié)果，從中選擇相關(guān)性檢測結(jié)果最大，即接收能量最大的基站波束方向；通過計(jì)算在接收能量最大的基站波束方向上第一相關(guān)性檢測結(jié)果及第二相關(guān)性檢測結(jié)果的比值來確定基站波束方向角度偏差，如針對該前導(dǎo)序列的和波束接收能量為rsum，針對該前導(dǎo)序列的差分波束接收能量rdif，計(jì)算rsum與rdif的比值來確定基站波束方向角度偏差。其中，可制作差分波束接收能量與和波束接收能量比值與對應(yīng)波束方向角度偏差的查找表，根據(jù)rsum與rdif的比值在查找表中進(jìn)行查詢以確定基站波束方向角度偏差。該基站波束方向角度偏差將用于隨機(jī)接入過程后續(xù)步驟的波束方向調(diào)整修正。

為降低搜索時(shí)間，同時(shí)保證波束覆蓋，基站采用一個(gè)或多個(gè)較寬的和波束/差分波束的陣列對不同的方向進(jìn)行掃描。圖11為在多個(gè)基站波束方向上接收前導(dǎo)序列的示意圖，采用多個(gè)基站波束進(jìn)行掃描以提高前導(dǎo)序列檢測成功率。如圖11所示，一個(gè)小區(qū)被分為三個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)覆蓋120°的范圍，不同分區(qū)間相互獨(dú)立。對分區(qū)1所覆蓋的120°范圍來說，采用四個(gè)波束寬度為30°的基站波束對進(jìn)行覆蓋接收；每個(gè)基站波束對均包含和波束與相同基站波束方向的差分波束。

不同的基站波束方向的基站波束對通過時(shí)分的方式區(qū)分，例如，每個(gè)基站波束方向持續(xù)掃描時(shí)間為τ，接收掃描時(shí)序如圖12所示。其中，波束1-4表示用于覆蓋一個(gè)分區(qū)的4個(gè)接收波束方向，即相應(yīng)的和波束方向。每個(gè)波束方向的基站波束對持續(xù)掃描時(shí)間為τ，以用于掃描每個(gè)波束方向，4個(gè)波束方向均完成掃描接收后，開始下一個(gè)周期的掃描。每一波束方向的基站波束接收一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)接入子信道。

在檢測確定某一前導(dǎo)序列的發(fā)送，且確定接收該前導(dǎo)序列的接收能量最大的基站波束方向以及相應(yīng)的基站波束方向角度偏差。在后續(xù)的隨機(jī)接入過程中，可采用波束寬度較窄的波束作為發(fā)送以及接收波束。例如，圖11所示示例中，在基站波束方向上，使用第一波束寬度為30°進(jìn)行前導(dǎo)序列的接收與相關(guān)性檢測，隨機(jī)接入的后續(xù)過程中，使用更窄的第二波束寬度進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)信號的發(fā)送，例如通過增加基站天線陣元數(shù)量，將第一波束寬度調(diào)整為第二波束寬度，進(jìn)行后續(xù)rar的發(fā)送，msg3的接收以及沖突解決方案的發(fā)送。

優(yōu)選地，基站檢測到前導(dǎo)序列后，能夠根據(jù)前導(dǎo)序列的接收信號強(qiáng)度確定基站波束方向角度偏差，從而調(diào)整波束方向至最優(yōu)波束方向，并通過下行控制信道或是下行共享信道，或是下行廣播信道通知第一ue。更優(yōu)選地，基站通知第一ue的方式為固定基站波束方向，第一ue根據(jù)其波束賦形系數(shù)碼本遍歷搜索所有方向，直到找到接收強(qiáng)度最大的方向?yàn)橹?。隨機(jī)接入的后續(xù)步驟中，第一ue使用該方向波束進(jìn)行信號的接收與發(fā)送。

本發(fā)明的實(shí)施例中，采用較寬的第一波束寬度的基站波束來檢測前導(dǎo)序列，同時(shí)通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差，能夠比現(xiàn)有技術(shù)中波束輪詢的方式更快的確定到基站側(cè)的最優(yōu)波束；后續(xù)使用較窄的第二波束寬度的基站波束，同時(shí)根據(jù)通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差來調(diào)整波束方向，能夠提高后續(xù)步驟的接收信噪比，有利于提高隨機(jī)接入過程的性能；此外，波束方向的調(diào)整還有利于降低沖突概率，因此提高了隨機(jī)接入過程的性能。

由于在前導(dǎo)序列檢測的過程中，為提高檢測的速度，采用了較寬的第一波束寬度的基站波束，故在小區(qū)覆蓋上將會比傳統(tǒng)的波束方向輪詢方案略低。為增加小區(qū)覆蓋，可以采用更長的前導(dǎo)序列。例如，若波束方向輪詢方案使用波束寬度為10°的波束來覆蓋120°的分區(qū)，同時(shí)使用相同的前導(dǎo)序列長度，則與圖11所示示例相比，由于寬度較窄的波束能量更為集中，因此其所能支持的小區(qū)半徑更大，但同時(shí)完成一個(gè)分區(qū)的波束方向掃描是圖11所示示例的4倍。為彌補(bǔ)本實(shí)施例在小區(qū)覆蓋上的劣勢，其前導(dǎo)序列的長度可設(shè)置為與傳統(tǒng)方案中前導(dǎo)序列的長度相比較長，如可設(shè)置為傳統(tǒng)方案的2倍，此時(shí)波束掃描周期上，傳統(tǒng)方案仍然是本實(shí)施例的1.5倍，由于本實(shí)施例采用了兩個(gè)陣列做相關(guān)性檢測，因此增加前導(dǎo)序列長度后，小區(qū)覆蓋上將會與傳統(tǒng)方案近似，甚至擁有更好的性能?？梢圆捎萌缦露喾N方式加長前導(dǎo)序列：如重復(fù)相同的前導(dǎo)序列；設(shè)計(jì)更長的前導(dǎo)序列。

需要說明的是，雖然本實(shí)施例中所提出的方案適用于基于競爭的隨機(jī)接入過程，但是通過在基站采用差分接收的方式確定基站側(cè)的最優(yōu)波束方向也同樣適用于基于非競爭的隨機(jī)接入過程。即第一ue發(fā)送基站預(yù)分配的前導(dǎo)序列，基站通過和波束陣列與差分波束陣列進(jìn)行接入信號的接收及前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測，確定相應(yīng)的基站波束方向角度偏差；根據(jù)基站波束方向角度偏差，基站來調(diào)整波束方向，并使用較窄的基站波束進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)的發(fā)送；第一ue接收到隨機(jī)接入響應(yīng)之后，完成基于非競爭的隨機(jī)接入過程，等待基站的進(jìn)一步調(diào)度。

對于基于非競爭的隨機(jī)接入過程，在某些場景下，例如小區(qū)切換等場景中，基站通過基站間通信等方式會獲得包含ue可能方向在內(nèi)的一些先驗(yàn)信息，根據(jù)這些先驗(yàn)信息，基站可以減少波束掃描的方向，從而進(jìn)一步降低基于差分波束的隨機(jī)接入過程的所需時(shí)間。

具體來說，結(jié)合差分波束的基于非競爭的隨機(jī)接入過程流程為：1.基站獲知ue包括可能方向在內(nèi)的一些先驗(yàn)信息；2.基站在由步驟1確定的可能的波束方向上進(jìn)行前導(dǎo)序列的檢測；3.若基站檢測到前導(dǎo)序列的發(fā)送，則進(jìn)一步根據(jù)差分波束相關(guān)性檢測結(jié)果與和波束相關(guān)性檢測結(jié)果確定波束方向偏差，并在隨機(jī)接入響應(yīng)發(fā)送中調(diào)整波束方向與波束寬度，使用波束寬度較窄的波束進(jìn)行發(fā)送。

優(yōu)選地，若檢測到來自多個(gè)波束方向的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列時(shí)，還包括：確定多個(gè)基站波束方向的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級；選擇優(yōu)先級最高的基站波束方向的前導(dǎo)序列進(jìn)行波束方向偏差檢測。其中，確定多個(gè)基站波束方向上多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級的方式，包括但不限于：

依據(jù)多個(gè)基站波束方向上與各個(gè)前導(dǎo)序列相應(yīng)的接收能量的大小順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級；

依據(jù)多個(gè)基站波束方向上檢測到各個(gè)前導(dǎo)序列的時(shí)間的先后順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級。

在本發(fā)明的第二具體應(yīng)用場景中，基站設(shè)備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的接入信號，并相應(yīng)的進(jìn)行前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測。對于隨機(jī)接入過程來說，同時(shí)發(fā)送相同前導(dǎo)序列的ue可能有多個(gè)，因此基站在一個(gè)掃描周期內(nèi)可能檢測出來自不同ue的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列，此時(shí)多個(gè)ue間會產(chǎn)生沖突。具體地，在采用差分波束接收方式的隨機(jī)接入過程中，在多個(gè)接收波束方向可均檢測到相同的前導(dǎo)序列，則依據(jù)預(yù)定準(zhǔn)則來確定多個(gè)基站波束方向的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級，隨后選擇優(yōu)先級最高的基站波束方向的前導(dǎo)序列進(jìn)行波束方向偏差檢測。預(yù)定準(zhǔn)則包括至少包括：

能量準(zhǔn)則，即依據(jù)多個(gè)基站波束方向上與各個(gè)前導(dǎo)序列相應(yīng)的接收能量的大小順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級；由于前次接入失敗的ue再次接入時(shí)會使用更高的前導(dǎo)序列發(fā)送能量，故基站檢測到相同的前導(dǎo)序列時(shí)，根據(jù)和波束陣列與差分波束陣列的接收能量之和，確定前導(dǎo)序列的總接收能量；基站將多個(gè)相同前導(dǎo)序列的總接收能量按照降序排列，選擇能量最高的前導(dǎo)序列，確定發(fā)明該前導(dǎo)序列的ue具有最高的服務(wù)優(yōu)先級。

時(shí)間先后準(zhǔn)則，即依據(jù)多個(gè)基站波束方向上檢測到各個(gè)前導(dǎo)序列的時(shí)間的先后順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級：通過比較每個(gè)基站波束方向檢測到前導(dǎo)序列的時(shí)間，選擇最早檢測到的ue進(jìn)行服務(wù)。例如，將每個(gè)基站波束方向所持續(xù)的時(shí)間進(jìn)一步分為時(shí)隙，如圖13所示。

如圖13所示，每個(gè)基站波束方向被劃分為l個(gè)時(shí)隙。若多個(gè)基站波束方向上均檢測到相同的前導(dǎo)序列，則比較相關(guān)性檢測結(jié)果的峰值所出現(xiàn)的時(shí)隙位置，根據(jù)時(shí)隙位置判定哪個(gè)波束方向先檢測到前導(dǎo)序列。波束方向2與波束方向k均檢測到了相同的前導(dǎo)序列，但是波束方向2中，相關(guān)峰值1出現(xiàn)于時(shí)隙l，而波束方向k中，相關(guān)峰值2出現(xiàn)于時(shí)隙2，并且這兩個(gè)峰值是針對相同前導(dǎo)序列檢測的結(jié)果。此時(shí)，雖然相關(guān)峰值1出現(xiàn)于相關(guān)峰值2之前，但是仍然認(rèn)為峰值2具有較高優(yōu)先級，將會優(yōu)先服務(wù)。

更優(yōu)選地，將以上兩種預(yù)定準(zhǔn)則相結(jié)合地來確定多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級。例如，首先根據(jù)時(shí)間先后準(zhǔn)則判定優(yōu)先級；若多個(gè)ue發(fā)送的前導(dǎo)序列在時(shí)間先后準(zhǔn)則下具有相同的優(yōu)先級，則再根據(jù)能量準(zhǔn)則判定優(yōu)先級，選擇優(yōu)先級最高的ue先接入。

又例如，首先根據(jù)能量準(zhǔn)則判定優(yōu)先級，若多個(gè)ue發(fā)送的前導(dǎo)序列在能量準(zhǔn)則下具有相同的優(yōu)先級，則再根據(jù)時(shí)間先后準(zhǔn)則判定優(yōu)先級。在該種方式中，由于和波束和差分波束在能量峰值上有所差異，如圖2所示八天線示例中，和波束的最高接收能量大致是差分波束最高接收能量的1.3倍，約1.25db，故在確定優(yōu)先級時(shí)，兩個(gè)相鄰優(yōu)先級能量判定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合和波束接收陣列與差分波束接收陣列的能量差。如圖2所示的示例中，相鄰優(yōu)先級能量判定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該相差1.25db。

在確定相同的多個(gè)前導(dǎo)序列的優(yōu)先級排序后，可以選擇優(yōu)先級最高的前導(dǎo)序列所在的基站波束方向，并確定相應(yīng)的基站波束方向角度偏差，并根據(jù)基站波束方向角度偏差，調(diào)整接收波束方向，并選擇較窄的波束寬度進(jìn)行后續(xù)步驟信號的發(fā)送與接收。

若存在多個(gè)基站波束方向上前導(dǎo)序列具有相同的優(yōu)先級，選擇多個(gè)不相鄰的基站波束方向進(jìn)行基站波束方向角度偏差的檢測，根據(jù)相應(yīng)的基站波束方向角度偏差，調(diào)整各個(gè)基站波束方向，并使用較窄的波束寬度進(jìn)行后續(xù)步驟信號的發(fā)送與接收。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中(參照圖1)，該方法還包括步驟s150(圖中未示出)，當(dāng)前導(dǎo)序列是第一ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的，步驟s150：基于接收到的第一ue通過和波束及差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。

其中，步驟s160具體包括步驟s161(圖中未示出)和s162(圖中未示出)；步驟s161：在發(fā)送前導(dǎo)序列的至少一個(gè)ue波束方向中選擇發(fā)送能量最大的ue波束方向；步驟s162：基于在接收能量最大的ue波束方向上的和波束及差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，通過和波束及差分波束對在發(fā)送能量最大的ue波束方向上的和波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定第三相關(guān)性檢測結(jié)果；通過和波束及差分波束對在發(fā)送能量最大的ue波束方向上的差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定第四相關(guān)性檢測結(jié)果；基于第三相關(guān)性檢測結(jié)果及第四相關(guān)性檢測結(jié)果來確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，當(dāng)接收到第一ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的包括由多個(gè)相同的分量前導(dǎo)序列組成的前導(dǎo)序列的接入信號時(shí)，包括：

將對多個(gè)分量前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果求和作為前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果。

優(yōu)選地，該方法還包括：基于多個(gè)相同的分量前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定每一分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差；基于各個(gè)分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束方向的變化值的平均值計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定第一ue的移動(dòng)角速度。

優(yōu)選地，該方法還包括：根據(jù)第一ue的移動(dòng)角速度來調(diào)整基站波束寬度。

優(yōu)選地，該方法還包括：基于最后一個(gè)分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差估計(jì)ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，隨機(jī)接入響應(yīng)信號至少包括：用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息及ue波束方向角度偏差。

在本發(fā)明的第三具體應(yīng)用場景中，基站及第一ue作為收發(fā)兩端采用差分波束接收方法及差分波束發(fā)送方法的隨機(jī)接入過程。基站及第一ue均采用基于天線陣列的傳輸結(jié)構(gòu)，且基站及第一ue均采用差分波束的傳輸結(jié)構(gòu)。圖14為基于差分波束的隨機(jī)接入過程的流程圖。

如圖14所示，隨機(jī)接入過程之前，基站將隨機(jī)接入信息配置通過下行控制信道或下行共享信道或下行廣播信道發(fā)送給第一ue；隨機(jī)接入信息配置包括現(xiàn)有技術(shù)中的隨機(jī)接入信道配置基本信息、前導(dǎo)序列配置信息、ue是否采用差分波束發(fā)送方式的指示信息、ue發(fā)送數(shù)據(jù)所采用的波束寬度、ue波束掃描周期、基站波束掃描周期等波束賦形參數(shù)。其中，ue波束掃描周期與基站波束掃描周期以子幀數(shù)為單位，來確定第一ue傳輸前導(dǎo)序列的隨機(jī)接入信道結(jié)構(gòu)。例如，若ue波束掃描周期為nu，即ue在nu個(gè)波束方向上掃描以完成全部空間的覆蓋；基站波束掃描周期為nb，即基站在nb個(gè)波束方向上掃描以完成全部空間的覆蓋。如圖15所示，ue將隨機(jī)接入信道劃分為nbnu個(gè)隨機(jī)接入子信道。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于接收端與發(fā)送端使用了差分波束接收及差分波束發(fā)送的方式，基站與第一ue的掃描周期都可以降低，同時(shí)使用更寬的波束進(jìn)行覆蓋，從而降低了基站與ue波束配對選擇的時(shí)間以及發(fā)送前導(dǎo)序列所需要的時(shí)間。為了提高所支持的小區(qū)半徑，可以采用在同一個(gè)前導(dǎo)序列中重復(fù)傳輸相同的子序列的方式。

第一步驟中，第一ue接收到隨機(jī)接入配置信息后，隨機(jī)選擇前導(dǎo)序列并根據(jù)配置在隨機(jī)接入信道中發(fā)送。發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，ue采用差分波束發(fā)送方式，如將前導(dǎo)序列等分為兩部分，第一部分采用和波束發(fā)送，第二部分采用差分波束發(fā)送；或是在相互正交的時(shí)間頻率資源上通過兩個(gè)不同的天線端口分別采用和波束與差分波束發(fā)送相同的前導(dǎo)序列；其中，采用和波束發(fā)送的序列稱為和波束序列，采用差分波束發(fā)送的序列稱為差分波束序列；和波束序列與差分波束序列可以使用相同的序列，即同一序列重復(fù)生成前導(dǎo)序列，或是將前導(dǎo)序列分為兩部分。

基站通過差分波束接收方式，即采用兩個(gè)天線陣列進(jìn)行接收，如第一天線陣列采用和波束接收，第二天線陣列采用差分波束接收；基站首先對前導(dǎo)序列進(jìn)行相關(guān)性檢測，若檢測到前導(dǎo)序列的發(fā)送，則確定接收能量最大的發(fā)送接收波束對；其中，接收能量最大的發(fā)送接收波束對包括接收能量最大的基站波束方向和發(fā)送能量最大的ue波束方向；隨后，估計(jì)基站波束方向角度偏差與ue波束方向角度偏差。

其中，基站對前導(dǎo)序列進(jìn)行相關(guān)性檢測時(shí)，分別在和波束接收陣列與差分波束接收陣列上進(jìn)行相關(guān)性檢測，將和波束的相關(guān)性檢測結(jié)果與差分波束的相關(guān)性檢測結(jié)果相結(jié)合來判定是否檢測到前導(dǎo)序列的發(fā)送。計(jì)算差分波束接收陣列的相關(guān)性檢測結(jié)果與和波束接收陣列的相關(guān)性檢測結(jié)果的比值，通過制作查找表查表確定基站波束方向角度偏差。隨后，計(jì)算和波束接收陣列及差分波束接收陣列接收到的和波束序列的相關(guān)性檢測值，即第三相關(guān)性檢測結(jié)果，與和波束接收陣列及差分波束接收陣列接收到的差分波束序列的相關(guān)性檢測值的比值，即第四相關(guān)性檢測結(jié)果，通過制作查找表查表確定ue波束方向角度偏差。

第二步驟中，基站根據(jù)第一步驟中確定的接收能量最大的基站波束方向以及基站波束方向角度偏差，選擇波束寬度較窄的基站波束進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)的發(fā)送。隨機(jī)接入響應(yīng)包含前導(dǎo)序列標(biāo)識符、根據(jù)第一ue與基站間時(shí)延估計(jì)所確定的定時(shí)提前指令、c-rnti，以及為第一ue下次上行傳輸所分配的時(shí)頻資源、接收能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。其中，接收能量最大的ue波束方向通過波束id指示，ue波束方向角度偏差可通過發(fā)送相應(yīng)索引，第一ue通過索引查找確定ue波束方向角度偏差。

第三步驟中，第一ue根據(jù)基站發(fā)送的隨機(jī)接入響應(yīng)，調(diào)整ue波束方向，并使用波束寬度較窄的ue波束進(jìn)行msg3的發(fā)送?；臼褂玫谝徊襟E中所確定的基站波束方向角度偏差調(diào)整基站波束方向，并使用波束寬度較窄的基站波束進(jìn)行接收。

第四步驟中，基站使用調(diào)整后的基站波束方向，使用波束寬度較窄的基站波束發(fā)送沖突解決方案。第一ue使用調(diào)整后的ue波束方向進(jìn)行接收，完成隨機(jī)接入過程，等待基站的上行資源分配。

與現(xiàn)有技術(shù)中基于波束輪詢的隨機(jī)接入方式相比，本具體實(shí)施例所提出的基于差分波束的隨機(jī)接入方式能夠有效降低尋找最優(yōu)發(fā)送-接收波束對所需要的時(shí)間，從而降低隨機(jī)接入過程的延時(shí)，提高ue端的用戶使用體驗(yàn)。具體地，在使用最優(yōu)發(fā)送-接收波束對進(jìn)行發(fā)送與接收時(shí)，需要波束寬度為10°的波束，可以使用由16根天線陣元組成的均勻線陣實(shí)現(xiàn)；若采用差分方式進(jìn)行接收與發(fā)送時(shí)使用由8根天線陣元組成的均勻線陣，其可分辨范圍為30°。與基于波束輪詢的隨機(jī)接入方案相比，其基站掃描周期與ue掃描周期均可以降低三倍。用于前導(dǎo)序列傳輸與最優(yōu)波束對搜索的時(shí)間降低了九倍。即使為彌補(bǔ)小區(qū)覆蓋上的劣勢，基于差分波束的方案需要使用重復(fù)的前導(dǎo)序列，例如由于天線數(shù)的減少兩倍，接收能量會降低四倍，為彌補(bǔ)能量上的差距，前導(dǎo)序列需要重復(fù)四次進(jìn)行傳輸。這種情況下，前導(dǎo)序列傳輸與最優(yōu)波束配對搜索的時(shí)間仍然只有波束輪詢方案的4/9，隨機(jī)接入過程的效率大大提升了。

本優(yōu)選實(shí)施例提出的基于差分波束接收方式及差分波束發(fā)送方式的隨機(jī)接入過程，能夠使得在發(fā)送沖突時(shí)，具有較低優(yōu)先級的ue更快地觸發(fā)失敗。例如，同一個(gè)接收掃描波束方向中，若有不同的ue發(fā)送了相同的前導(dǎo)序列，而其中一個(gè)ue由于多次嘗試接入失敗而具有較高的發(fā)射功率，另一個(gè)ue嘗試次數(shù)較少因而發(fā)射功率較低，此時(shí)，基于差分波束接收方式的基站仍然會檢測出兩個(gè)相應(yīng)的前導(dǎo)序列，但是確定得到的基站波束方向角度偏差會更加偏向于高功率的ue方向。功率差距越大，差分波束接收方式所確定的波束方向就越靠近功率較大的ue方向。經(jīng)過波束方向調(diào)整，并使用較窄的基站波束發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)時(shí)，低功率ue的波束賦形增益較低，因此接收到的能量也較低，會導(dǎo)致低功率ue隨機(jī)接入響應(yīng)接收性能較差甚至接收不到。若低功率ue接收隨機(jī)響應(yīng)超時(shí)，會提高發(fā)射功率重新發(fā)送前導(dǎo)序列開始新的隨機(jī)接入過程。故基于差分波束的隨機(jī)接入過程能夠更快的解決沖突，提高沖突解決的效率。

需要說明的是，上述實(shí)施例所提出的方案適用于基于競爭的隨機(jī)接入過程，但是本實(shí)施例中步驟一與步驟二所用方案仍然適用于基于非競爭的隨機(jī)接入過程。區(qū)別在于，ue發(fā)送經(jīng)過基站指定的前導(dǎo)序列；ue在接收到基站的隨機(jī)接入響應(yīng)以及波束調(diào)整信息后，隨機(jī)接入過程結(jié)束；ue與基站仍然會根據(jù)基站波束方向角度偏差及ue波束方向角度偏差調(diào)整基站波束方向及ue波束方向，用于后續(xù)的通信。

需要說明的是，ue與基站是否使用差分波束發(fā)送方式與差分波束接收方式進(jìn)行前導(dǎo)序列的發(fā)送與接收可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景來調(diào)整。ue是否使用差分波束發(fā)送方式由基站確定，即通過隨機(jī)接入信道配置信息中的ue是否采用差分波束發(fā)送方式的指示信息來指示ue；基站是否使用差分波束接收方式并不告知ue，但由于會影響隨機(jī)接入信道結(jié)構(gòu)，仍然會通過基站波束掃描周期告知ue。即基站采用差分波束接收方式時(shí)，基站波束掃描周期較小；而若基站不采用差分波束接收方式，則基站波束掃描周期較大。基站也可以顯式的告知ue是否使用差分波束接收方式，即向ue發(fā)送基站是否采用差分波束接收送方式的指示信息。

在本發(fā)明的第四具體應(yīng)用場景中，第一ue在移動(dòng)情況下采用差分波束方案的隨機(jī)接入過程。第一ue與基站均采用基于天線陣列的傳輸結(jié)構(gòu)?；静捎貌罘植ㄊl(fā)送方式。

優(yōu)選地，第一ue可使用較長的前導(dǎo)序列進(jìn)行發(fā)送，以提高基站檢測前導(dǎo)序列的檢測時(shí)間。

優(yōu)選地，采用重復(fù)相同的前導(dǎo)序列的方式來增加前導(dǎo)序列的長度。圖16為由分量前導(dǎo)序列構(gòu)成前導(dǎo)序列的示意圖。

如圖16所示，k個(gè)相同較短的分量前導(dǎo)序列重復(fù)得到了一個(gè)較長的序列，對該序列添加循環(huán)前綴和保護(hù)間隔，得到最終的前導(dǎo)序列。在檢測該較長的前導(dǎo)序列時(shí)，基站使用長度與分量前導(dǎo)序列長度一致的窗對分量前導(dǎo)序列做檢測，并重復(fù)檢測k次，如圖17所示。將k個(gè)檢測窗內(nèi)的對分量前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果相疊加，得到前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果。

具體地，檢測第一ue移動(dòng)角速度的方式包括：

首先，對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列的檢測，即使用分量前導(dǎo)序列進(jìn)行前導(dǎo)序列的檢測，將連續(xù)k個(gè)檢測窗內(nèi)的相關(guān)性檢測結(jié)果相結(jié)合得到前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果，并利用和波束陣列與差分波束陣列的檢測結(jié)果判別是否檢測到前導(dǎo)序列。由于檢測一個(gè)長前導(dǎo)序列將會出現(xiàn)k個(gè)相關(guān)性檢測結(jié)果，當(dāng)基站使用差分波束的方案進(jìn)行前導(dǎo)序列的檢測時(shí)，可以利用上述性質(zhì)檢測第一ue相對于基站的角速度，并調(diào)整后續(xù)信號發(fā)送與接收所用的波束寬度。上述根據(jù)角速度調(diào)整波束寬度的流程如圖18所示。

若在前導(dǎo)序列檢測步驟中檢測到了前導(dǎo)序列的發(fā)送，則根據(jù)k個(gè)連續(xù)檢測窗內(nèi)和波束陣列與差分波束陣列的相關(guān)性檢測結(jié)果計(jì)算k個(gè)基站接收方向角度偏差，根據(jù)k個(gè)基站接收方向角度偏差來計(jì)算檢測前導(dǎo)序列期間內(nèi)第一ue的平均角速度，并以最后一個(gè)檢測窗內(nèi)確定的基站接收方向角度偏差作為最終的基站接收方向角度偏差。具體來說，第k個(gè)檢測窗內(nèi)，由差分波束陣列與和波束陣列相關(guān)性檢測結(jié)果得到基站接收方向角度偏差為θk，則第k個(gè)檢測窗內(nèi)第一ue的平均角速度為vk＝(θk-θk-1)/t，其中，t為兩個(gè)檢測窗的時(shí)間差。結(jié)合k個(gè)檢測窗內(nèi)的平均角速度，得到第一ue在前導(dǎo)序列檢測階段的平均角速度為選擇θk，即最后一個(gè)檢測窗內(nèi)的基站接收方向角度偏差作為最終的基站接收方向角度偏差。

基站檢測確定基站接收方向角度偏差與第一ue的平均角速度后，選擇合適的波束進(jìn)行后續(xù)信號的發(fā)送與接收。具體地，較低的ue角速度對應(yīng)較窄的波束寬度；較高的ue角速度對應(yīng)較寬的波束寬度。根據(jù)前述方法確定的平均角速度，基站選取合適的波束寬度。隨機(jī)接入過程中，基站根據(jù)已確定的基站接收方向角度偏差θk調(diào)整基站波束方向，并使用上述過程得到的波束寬度選擇波束賦形系數(shù)，以用于后續(xù)步驟的信號發(fā)送與接收。

圖19為本發(fā)明中本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖。

步驟s210：基站設(shè)備接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的前導(dǎo)序列；步驟s220：基于前導(dǎo)序列，確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；步驟s230：向第二ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。

步驟s210具體包括步驟s211和步驟s212；步驟s211：基站設(shè)備接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的接入信號；步驟s212：對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

在步驟s220中，基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。

在步驟s212中，對接收到的第二ue在多個(gè)ue發(fā)送波束上通過和波束及差分波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測。

優(yōu)選地，對接收到的在多個(gè)ue波束方向上通過和波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第五相關(guān)性檢測結(jié)果；對接收到的在多個(gè)ue波束方向上通過差分波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第六相關(guān)性檢測結(jié)果；若判斷在接收到的至少一個(gè)ue波束方向上第五相關(guān)性檢測結(jié)果和/或第六相關(guān)性檢測結(jié)果滿足第二判定條件時(shí)，確定在接收到的至少一個(gè)ue波束方向上檢測到接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

其中，第二判定條件包括以下至少任一項(xiàng)：

第五相關(guān)性檢測結(jié)果大于第三閾值，且第六相關(guān)性檢測結(jié)果大于第三閾值；

第五相關(guān)性檢測結(jié)果大于第四閾值；

第六相關(guān)性檢測結(jié)果大于第四閾值；

其中，第三閾值小于第四閾值。

優(yōu)選地，基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差，包括：

在發(fā)送前導(dǎo)序列的至少一個(gè)ue發(fā)送波束中選擇發(fā)送能量最大的ue波束方向；在發(fā)送能量最大的ue波束方向上，基于第五相關(guān)性檢測結(jié)果及第六相關(guān)性檢測結(jié)果來確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，該方法還包括步驟s240(圖中未示出)，步驟s240：接收第二ue通過基于波束指示信息及ue波束方向角度偏差調(diào)整后的ue波束發(fā)送的消息3，并發(fā)送相應(yīng)的沖突解決方案。

圖20為本發(fā)明中本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入方法的流程示意圖。

步驟s310：第二ue通過差分波束發(fā)送方式向基站設(shè)備發(fā)送包括前導(dǎo)序列的接入信號；步驟s320：接收來自基站設(shè)備的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括發(fā)送能量最大的ue波束方向的標(biāo)識以及ue波束方向角度偏差；步驟s330：根據(jù)發(fā)送能量最大的ue波束方向的標(biāo)識以及ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的ue波束發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

具體地，第二ue在多個(gè)ue波束方向上通過和波束及差分波束發(fā)送包括前導(dǎo)序列的接入信號。

其中，和波束采用和波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，且差分波束采用差分波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)。

優(yōu)選地，在步驟s330中，根據(jù)發(fā)送能量最大的ue波束方向的標(biāo)識以及ue波束方向角度偏差對ue波束方向及ue波束寬度進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選地，在ue波束方向上使用第三波束寬度進(jìn)行前導(dǎo)序列的發(fā)送；在調(diào)整后的ue波束方向上使用第四波束寬度進(jìn)行mgs3的發(fā)送；第三波束寬度不小于第四波束寬度。

優(yōu)選地，在步驟s310中，通過差分波束發(fā)送方式在隨機(jī)接入信道中向基站設(shè)備發(fā)送包括前導(dǎo)序列的接入信號。

更優(yōu)選地，隨機(jī)接入信道包括多個(gè)隨機(jī)接入子信道，每個(gè)隨機(jī)接入子信道對應(yīng)于一個(gè)ue波束方向。

更優(yōu)選地，前導(dǎo)序列由第一部分序列及第二部分序列組成，在一個(gè)隨機(jī)接入子信道中通過和波束發(fā)送第一部分序列，且通過差分波束發(fā)送第二部分序列。

更優(yōu)選地，在兩個(gè)相鄰的隨機(jī)接入子信道中分別通過和波束發(fā)送前導(dǎo)序列。

可選地，通過預(yù)定的時(shí)頻資源在隨機(jī)接入信道中通過和波束及差分波束發(fā)送前導(dǎo)序列。

其中，預(yù)定的時(shí)間頻率資源至少包括：

不同的時(shí)域資源；不同的頻域資源；相互正交的碼字在相同的時(shí)頻資源。

在本發(fā)明的第五具體應(yīng)用場景中，基站與第二ue采用基于天線陣列的傳輸結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中將描述第二ue采用差分波束發(fā)送方式而基站采用傳統(tǒng)的輪詢方式的隨機(jī)接入過程。

第二ue通過差分波束發(fā)送方式向基站設(shè)備發(fā)送包括前導(dǎo)序列的接入信號；其中，前導(dǎo)序列在隨機(jī)接入信道中發(fā)送。第二ue在發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，采用差分波束發(fā)送方式進(jìn)行發(fā)送。

具體地，將前導(dǎo)序列分為兩部分，第一部分序列使用和波束發(fā)送，即和波束序列，第二部分序列使用差分波束發(fā)送，即差分波束序列；相應(yīng)的隨機(jī)接入信道如圖21所示。

如圖21所示的結(jié)構(gòu)中，和波束序列與差分波束序列屬于同一前導(dǎo)序列，但和波束序列，即圖21中前導(dǎo)序列的前半部分，采用和波束發(fā)送，其波束賦形權(quán)重系數(shù)為：

其中，nue表示ue波束賦形所用的天線數(shù)量，表示波束賦形指向的方向，d為接收陣列天線陣元間的間距，λ為接收信號波長；和波束權(quán)重系數(shù)為nue維向量，其中第n個(gè)元素為1≤n≤nue；

圖21中的后半部分，采用差分波束發(fā)送，其波束賦形權(quán)重系數(shù)為：

即差分波束權(quán)重系數(shù)為nue維向量，差分波束權(quán)重系數(shù)的前nue/2個(gè)元素與和波束權(quán)重系數(shù)向量的前nue/2個(gè)元素相同，差分波束權(quán)重系數(shù)的后nue/2個(gè)元素為和波束權(quán)重系數(shù)向量的后nue/2個(gè)元素的相反數(shù)。

對和波束序列進(jìn)行相關(guān)性檢測得到相關(guān)性檢測結(jié)果，即和波束接收能量；對差分序列進(jìn)行相關(guān)性檢測結(jié)果得到相關(guān)性檢測結(jié)果，即差分波束接收能量。

具體地，如圖22所示，基站對接入信號做相關(guān)性檢測，得到和波束序列部分的相關(guān)性檢測結(jié)果與差分波束序列的相關(guān)性檢測結(jié)果。一種優(yōu)選的判定方式為：若和波束序列部分與某一前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果為rs，即針對該前導(dǎo)序列的第五相關(guān)性檢測結(jié)果，差分波束序列部分與該前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果為rd，即針對該前導(dǎo)序列的第六相關(guān)性檢測結(jié)果，則滿足如下條件之一時(shí)，認(rèn)為檢測到該前導(dǎo)序列：a.rs＞η3，rd＞η3；b.rs＞η4；c.rd＞η4。其中，η3與η4分別為第三閾值與第四閾值，并滿足η3≤η4。第三閾值η3與第四閾值η4根據(jù)小區(qū)半徑、前導(dǎo)序列發(fā)送過程中第二ue與基站用于波束賦形的天線數(shù)量、前導(dǎo)序列長度等因素共同決定。

若檢測到某前導(dǎo)序列，則將該前導(dǎo)序列相應(yīng)的相關(guān)性檢測結(jié)果作為和波束能量與差分波束能量，計(jì)算能量比值，從而得到第二ue的ue波束方向角度偏差。

可選地，采用將相同的前導(dǎo)序列使用不同的時(shí)間資源進(jìn)行發(fā)送。例如，使用連續(xù)的兩個(gè)隨機(jī)接入子信道進(jìn)行相同的前導(dǎo)序列的發(fā)送。其中，第一個(gè)隨機(jī)接入子信道使用和波束進(jìn)行發(fā)送；第二個(gè)隨機(jī)接入子信道使用差分波束進(jìn)行發(fā)送。如圖23所示，第一隨機(jī)接入子信道使用和波束傳輸，第二隨機(jī)接入子信道使用差分波束傳輸。

優(yōu)選地，采用將相同的前導(dǎo)序列使用不同的頻率資源進(jìn)行發(fā)送，或是使用相互正交的碼字在相同的時(shí)頻資源發(fā)送和波束序列與差分波束序列。

基站通過輪詢方式檢測最優(yōu)的基站波束方向與相應(yīng)前導(dǎo)序列后，進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)信號的發(fā)送。隨機(jī)接入響應(yīng)信號包含的隨機(jī)接入前導(dǎo)序列標(biāo)識符、定時(shí)提前指令、c-rnti，以及為第二ue下次上行傳輸所分配的時(shí)頻資源等外，還包含基站檢測出的ue波束方向角度偏差，以便于第二ue調(diào)整ue波束方向。ue波束方向角度偏差可以以使用查找表方式完成，即將可能出現(xiàn)的角度偏差值量化，并制作相應(yīng)的查找表?；驹跈z測出ue波束方向角度偏差后，將該角度偏差量化，從查找表中找到相應(yīng)的索引，并在隨機(jī)接入響應(yīng)信號中一同發(fā)送給第二ue。

第二ue接收到了相應(yīng)的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，并根據(jù)查找表以及角度偏差索引確定相應(yīng)的ue波束方向角度偏差。根據(jù)ue波束方向角度偏差調(diào)整ue波束方向，并使用波束寬度較窄的波束發(fā)送msg3。第二ue在接收基站發(fā)送的沖突解決方案時(shí)，通過調(diào)整后ue波束方向且較窄的波束進(jìn)行信號接收，以增加接收信噪比。

在本發(fā)明的第六具體應(yīng)用場景中，基站與第二ue均配備基于天線陣列的傳輸結(jié)構(gòu)，并且第二ue使用差分波束發(fā)送方式完成隨機(jī)接入過程。

當(dāng)?shù)诙e端配備的天線陣列由較多天線陣元組成時(shí)，第二ue端能夠產(chǎn)生波束寬度較窄的波束。為了保證波束覆蓋，需要依次使用不同指向的多個(gè)ue波束完成前導(dǎo)序列的發(fā)送，如圖24所示。

如圖24所述，兩個(gè)重疊的波束表示一對方向相同的和/差分波束。第二ue使用六對和/差分波束對完成空間的覆蓋。發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，第二ue以波束方向1至波束方向6的順序使用每一對和/差分波束發(fā)送前導(dǎo)序列。若基站側(cè)也使用多個(gè)波束方向，則第二ue按照波束方向1到波束方向6的順序重復(fù)發(fā)送多次。

使用不同方向的波束對發(fā)送的前導(dǎo)序列可以相同或不同。發(fā)送相同的前導(dǎo)序列時(shí)，第二ue從可用前導(dǎo)序列資源池中隨機(jī)選擇一個(gè)前導(dǎo)序列，進(jìn)行發(fā)送；不同波束方向發(fā)送不同的前導(dǎo)序列時(shí)，將可用前導(dǎo)序列資源池劃分為互不相交的幾個(gè)資源池子集，每個(gè)波束方向?qū)?yīng)一個(gè)資源池子集。第二ue發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，從每個(gè)資源池子集中隨機(jī)選擇一個(gè)前導(dǎo)序列，分別用對應(yīng)的波束對依次發(fā)送。

基站在檢測到前導(dǎo)序列的發(fā)送后，會將能量最強(qiáng)的ue波束方向以及相應(yīng)的ue波束方向角度偏差通過隨機(jī)接入響應(yīng)信號發(fā)送給第二ue。

具體地，若第二ue使用不同方向的ue波束發(fā)送相同的前導(dǎo)序列，基站確定每個(gè)ue波束方向的發(fā)送能量，并得到發(fā)送能量最大的時(shí)隙，估計(jì)該時(shí)隙上第二ue的ue波束方向角度偏差，將時(shí)隙的索引與ue波束方向角度偏差的量化值通過隨機(jī)接入響應(yīng)信號發(fā)送給第二ue。第二ue接收到隨機(jī)接入響應(yīng)信號后，根據(jù)時(shí)隙索引得知發(fā)送能量最大的波束方向，并通過ue波束方向角度偏差調(diào)整并選擇最優(yōu)的窄波束進(jìn)行后續(xù)信號的發(fā)送與接收。

若第二ue使用不同方向的ue波束發(fā)送不同的前導(dǎo)序列，基站確定每個(gè)ue波束方向的發(fā)送能量，得到發(fā)送能量最大的前導(dǎo)序列，并估計(jì)該前導(dǎo)序列對應(yīng)ue波束方向的ue波束方向角度偏差?；就ㄟ^隨機(jī)接入響應(yīng)信號發(fā)送前導(dǎo)序列標(biāo)識符以及ue波束方向角度偏差的量化值。第二ue接收到rar后，根據(jù)前導(dǎo)序列得到發(fā)送能量最大的ue波束方向，并通過ue波束方向角度偏差選擇最優(yōu)的窄波束進(jìn)行后續(xù)信號的發(fā)送與接收。

隨機(jī)接入過程中，第二ue需要接收基站發(fā)送的隨機(jī)接入響應(yīng)信號。具體地，第二ue通過兩種方式進(jìn)行rar的接收：1)、第二ue使用全向天線接收，通過隨機(jī)接入響應(yīng)信號內(nèi)的發(fā)送能量最大的ue波束以及ue波束方向角度偏差調(diào)整后續(xù)信號發(fā)送與接收時(shí)所使用的波束；2)、第二ue掃描全部波束方向，獲取隨機(jī)接入響應(yīng)信號的信息。

本實(shí)施例中，與傳統(tǒng)的基于波束輪詢的隨機(jī)接入方案相比，在ue側(cè)采用差分波束發(fā)送方式的隨機(jī)接入過程能夠縮短搜索最優(yōu)波束對所需要的時(shí)間。這是由于差分波束發(fā)送方式能夠以較高的精度確定角度偏差，因此ue在發(fā)送前導(dǎo)序列時(shí)，可以使用較寬的波束，通過隨機(jī)接入響應(yīng)信號中攜帶的ue波束方向角度偏差調(diào)整ue波束方向，并使用較窄的波束完成后續(xù)步驟信號的接收與發(fā)送。這樣，ue側(cè)發(fā)送前導(dǎo)序列的次數(shù)可以顯著降低。

需要說明的是，具體應(yīng)用場景五和六所述的方式適用于基于競爭的隨機(jī)接入過程，其中ue端采用差分方式發(fā)送前導(dǎo)序列，基站檢測前導(dǎo)序列并確定ue波束方向角度偏差，并通過隨機(jī)接入響應(yīng)信息指示ue的方式仍然適用于基于非競爭的隨機(jī)接入過程。不同之處在于，ue所發(fā)送的前導(dǎo)序列由基站分配；ue接收到隨機(jī)接入響應(yīng)信息以及ue波束方向角度偏差等信息后，隨機(jī)接入過程結(jié)束，ue后續(xù)會調(diào)整波束寬度以及波束方向，用于進(jìn)行后續(xù)與基站的通信。

圖25為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的基于差分波束的隨機(jī)接入的基站設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

基站設(shè)備包括第一接收模塊410、第一偏差檢測模塊420和第一調(diào)整及發(fā)送模塊430；第一接收模塊410通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導(dǎo)序列；第一偏差檢測模塊420基于針對前導(dǎo)序列確定基站波束方向角度偏差；第一調(diào)整及發(fā)送模塊430根據(jù)基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束向第一ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號。

優(yōu)選地，第一接收模塊410在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束來接收來自第一ue的前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第一接收模塊410具體用于通過差分波束接收方式接收來自第一ue的接入信號；對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第一偏差檢測模塊420具體用于基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，第一接收模塊410對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測的方式，包括：在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測。

優(yōu)選地，和波束采用和波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，且差分波束采用差分波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)。

優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權(quán)重系數(shù)分為第一差分波束部分及第二差分波束部分；其中，第一和波束部分與第一差分波束部分相同，且第二差分波束部分中的多個(gè)元素為第二和波束部分中相應(yīng)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，nsum為采用和波束權(quán)重系數(shù)的接收陣列所用的天線數(shù)，θ為和波束中心方向，d為和波束陣列天線陣元間的間距，λ為發(fā)送信號波長；和波束權(quán)重系數(shù)為nsum維向量，其中第n個(gè)元素為

1≤n≤nsum；

差分波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，ndif為采用差分波束權(quán)重系數(shù)的發(fā)送陣列所用的天線數(shù)，nsum＝ndif；

差分波束權(quán)重系數(shù)為ndif維向量，其中，差分波束權(quán)重系數(shù)的前ndif/2個(gè)元素與和波束權(quán)重系數(shù)的前nsum/2個(gè)元素相同，差分波束權(quán)重系數(shù)的后ndif/2個(gè)元素為和波束權(quán)重系數(shù)的后nsum/2個(gè)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，在多個(gè)基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，包括：

在多個(gè)基站波束方向上通過和波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第一相關(guān)性檢測結(jié)果；

在多個(gè)基站波束方向上通過差分波束對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定針對任一前導(dǎo)序列的第二相關(guān)性檢測結(jié)果；

若判斷在至少一個(gè)基站波束方向上第一相關(guān)性檢測結(jié)果和/或第二相關(guān)性檢測結(jié)果滿足第一判定條件時(shí)，確定在至少一個(gè)基站波束方向上檢測到接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第一判定條件包括以下至少任一項(xiàng)：

第一相關(guān)性檢測結(jié)果大于第一閾值，且第二相關(guān)性檢測結(jié)果大于第一閾值；

第一相關(guān)性檢測結(jié)果大于第二閾值；

第二相關(guān)性檢測結(jié)果大于第二閾值；

其中，第一閾值小于第二閾值。

優(yōu)選地，基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差，包括：

在接收到任一前導(dǎo)序列的至少一個(gè)基站波束方向中選擇接收能量最大的基站波束方向；

基于在接收能量最大的基站波束方向上第一相關(guān)性檢測結(jié)果及第二相關(guān)性檢測結(jié)果來確定基站波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，第一偏差檢測模塊420根據(jù)基站波束方向角度偏差對基站波束方向及基站波束寬度進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選地，在基站波束方向上使用第一波束寬度進(jìn)行前導(dǎo)序列的接收與相關(guān)性檢測；在調(diào)整后的基站波束方向上使用第二波束寬度進(jìn)行隨機(jī)接入響應(yīng)信號的發(fā)送；第一波束寬度不小于第二波束寬度。

優(yōu)選地，當(dāng)前導(dǎo)序列是第一ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的，該基站設(shè)備還包括第三偏差檢測模塊；第三偏差檢測模塊基于接收到的第一ue通過和波束及差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，在發(fā)送前導(dǎo)序列的至少一個(gè)ue波束方向中選擇發(fā)送能量最大的ue波束方向；基于在接收能量最大的ue波束方向上的和波束及差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，通過和波束及差分波束對在發(fā)送能量最大的ue波束方向上的和波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定第三相關(guān)性檢測結(jié)果；通過和波束及差分波束對在發(fā)送能量最大的ue波束方向上的差分波束發(fā)送的前導(dǎo)序列進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定第四相關(guān)性檢測結(jié)果；基于第三相關(guān)性檢測結(jié)果及第四相關(guān)性檢測結(jié)果來確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，第三偏差檢測模塊包括檢測結(jié)果獲取單元；檢測結(jié)果獲取單元將對多個(gè)分量前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果求和作為前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括角度偏差確定模塊和移動(dòng)角速度確定模塊；角度偏差確定模塊基于多個(gè)相同的分量前導(dǎo)序列進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以確定每一分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差；移動(dòng)角速度確定模塊基于各個(gè)分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束方向的變化值的平均值計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定第一ue的移動(dòng)角速度。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括波束寬度調(diào)整模塊；波束寬度調(diào)整模塊根據(jù)第一ue的移動(dòng)角速度來調(diào)整基站波束寬度。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括角度偏差估計(jì)模塊；角度偏差估計(jì)模塊基于最后一個(gè)分量前導(dǎo)序列的分量ue波束方向角度偏差估計(jì)ue波束方向角度偏差。

其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號至少包括：用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息及ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括第三調(diào)整及發(fā)送模塊；第三調(diào)整及發(fā)送模塊通過調(diào)整后的基站波束接收第一ue通過基于波束指示信息及ue波束方向角度偏差調(diào)整后的ue波束發(fā)送的消息3，并通過調(diào)整后的基站波束發(fā)送相應(yīng)的沖突解決方案。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括配置信息發(fā)送模塊；配置信息發(fā)送模塊用于基站設(shè)備發(fā)送波束配置信息；

其中，波束配置信息至少包括但不限于以下之一：ue是否采用差分波束發(fā)送方式的指示信息；ue發(fā)送前導(dǎo)序列所采用的波束寬度以及ue發(fā)送后續(xù)數(shù)據(jù)所采用的波束寬度；ue波束掃描周期；基站波束掃描周期。

其中，波束配置信息還包括：基站是否采用差分波束接收送方式的指示信息。

優(yōu)選地，若檢測到來自多個(gè)波束方向的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列時(shí)，該基站設(shè)備還包括優(yōu)先級確定模塊和第四偏差檢測模塊；優(yōu)先級確定模塊確定多個(gè)基站波束方向的多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級；第四偏差檢測模塊選擇優(yōu)先級最高的基站波束方向的前導(dǎo)序列進(jìn)行波束方向偏差檢測。

其中，確定多個(gè)基站波束方向上多個(gè)相同的前導(dǎo)序列的優(yōu)先級的方式，包括但不限于以下至少任一項(xiàng)：

依據(jù)多個(gè)基站波束方向上與各個(gè)前導(dǎo)序列相應(yīng)的接收能量的大小順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級；

依據(jù)多個(gè)基站波束方向上檢測到各個(gè)前導(dǎo)序列的時(shí)間的先后順序來確定相應(yīng)的優(yōu)先級。

圖26為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的隨機(jī)接入的基站設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

基站設(shè)備包括第二接收模塊510、第二偏差檢測模塊520和第二發(fā)送模塊530；第二接收模塊510接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的前導(dǎo)序列；第二偏差檢測模塊520基于前導(dǎo)序列，確定發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；第二發(fā)送模塊530向第二ue發(fā)送隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，第二接收模塊具體包括接收單元和相關(guān)性檢測單元：接收單元接收第二ue通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送的接入信號；相關(guān)性檢測單元對接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，以確定接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第二偏差檢測模塊具體包括偏差檢測單元；偏差檢測單元基于針對前導(dǎo)序列的相關(guān)性檢測結(jié)果進(jìn)行ue波束方向偏差檢測，以發(fā)送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，相關(guān)性檢測單元具體用于對接收到的第二ue在多個(gè)ue發(fā)送波束上通過和波束及差分波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測。

優(yōu)選地，相關(guān)性檢測單元包括第一檢測子單元、第二檢測子單元和判斷子單元；第一檢測子單元對接收到的在多個(gè)ue波束方向上通過和波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第五相關(guān)性檢測結(jié)果；第二檢測子單元對接收到的在多個(gè)ue波束方向上通過差分波束發(fā)送的接入信號進(jìn)行前導(dǎo)序列相關(guān)性檢測，確定針對任一前導(dǎo)序列的第六相關(guān)性檢測結(jié)果；判斷子單元若判斷在接收到的至少一個(gè)ue波束方向上第五相關(guān)性檢測結(jié)果和/或第六相關(guān)性檢測結(jié)果滿足第二判定條件時(shí)，確定在接收到的至少一個(gè)ue波束方向上檢測到接入信號包括任一前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第二判定條件包括但不限于以下至少任一項(xiàng)：

第五相關(guān)性檢測結(jié)果大于第三閾值，且第六相關(guān)性檢測結(jié)果大于第三閾值；

第五相關(guān)性檢測結(jié)果大于第四閾值；

第六相關(guān)性檢測結(jié)果大于第四閾值；

其中，第三閾值小于第四閾值。

優(yōu)選地，偏差檢測單元包括選擇發(fā)送子單元和角度偏差確定子單元；選擇發(fā)送子單元在發(fā)送前導(dǎo)序列的至少一個(gè)ue發(fā)送波束中選擇發(fā)送能量最大的ue波束方向；角度偏差確定子單元在發(fā)送能量最大的ue波束方向上，基于第五相關(guān)性檢測結(jié)果及第六相關(guān)性檢測結(jié)果來確定ue波束方向角度偏差。

優(yōu)選地，該基站設(shè)備還包括第四調(diào)整及發(fā)送模塊；第四調(diào)整及發(fā)送模塊接收第二ue通過基于波束指示信息及ue波束方向角度偏差調(diào)整后的ue波束發(fā)送的消息3，并發(fā)送相應(yīng)的沖突解決方案。

圖27為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的隨機(jī)接入的用戶設(shè)備的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

用戶設(shè)備包括第一發(fā)送模塊610、第三接收模塊620和第二調(diào)整及收發(fā)模塊630；第一發(fā)送模塊610通過差分波束發(fā)送方式向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；第三接收模塊620接收來自基站設(shè)備的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；第二調(diào)整及收發(fā)模塊630根據(jù)波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進(jìn)行ue波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的ue波束發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，第一發(fā)送模塊包括第一發(fā)送單元；第一發(fā)送單元在多個(gè)ue波束方向上通過和波束及差分波束發(fā)送前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，和波束采用和波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)，且差分波束采用差分波束權(quán)重系數(shù)作為波束賦形權(quán)重系數(shù)。

優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權(quán)重系數(shù)分為第一差分波束部分及第二差分波束部分；其中，第一和波束部分與第一差分波束部分相同，且第二差分波束部分中的多個(gè)元素為第二和波束部分中相應(yīng)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，和波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，nsum為采用和波束權(quán)重系數(shù)的接收陣列所用的天線數(shù)，θ為和波束中心方向，d為接收陣列天線陣元間的間距，λ為接收信號波長；和波束權(quán)重系數(shù)為nsum維向量，其中第n個(gè)元素為

1≤n≤nsum；

差分波束權(quán)重系數(shù)通過下式表示：

其中，ndif為采用差分波束權(quán)重系數(shù)的發(fā)送陣列所用的天線數(shù)，nsum＝ndif；

差分波束權(quán)重系數(shù)為ndif維向量，其中，差分波束權(quán)重系數(shù)的前ndif/2個(gè)元素與和波束權(quán)重系數(shù)的前nsum/2個(gè)元素相同，差分波束權(quán)重系數(shù)的后ndif/2個(gè)元素為和波束權(quán)重系數(shù)的后nsum/2個(gè)元素的相反數(shù)。

優(yōu)選地，第一發(fā)送模塊具體包括第二發(fā)送單元；第二發(fā)送單元在多個(gè)ue波束方向上通過差分波束發(fā)送方式發(fā)送相同或不同的前導(dǎo)序列。

其中，第二發(fā)送單元在多個(gè)ue波束方向上發(fā)送相同的前導(dǎo)序列時(shí)采用的序列長度大于發(fā)送不同的前導(dǎo)序列時(shí)采用的序列長度。

優(yōu)選地，前導(dǎo)序列集合包括多個(gè)互不相交的子集，第二發(fā)送單元具體用于各個(gè)ue波束方向從互不相同的子集中選擇任一前導(dǎo)序列，并通過差分波束發(fā)送方式進(jìn)行發(fā)送。

優(yōu)選地，第二調(diào)整及收發(fā)模塊具體包括調(diào)整單元；調(diào)整單元根據(jù)波束指示信息以及ue波束方向角度偏差對ue波束方向及ue波束寬度進(jìn)行調(diào)整。

其中，在ue波束方向上使用第三波束寬度進(jìn)行前導(dǎo)序列的發(fā)送；在調(diào)整后的ue波束方向上使用第四波束寬度進(jìn)行消息3的發(fā)送；第三波束寬度不小于第四波束寬度。

優(yōu)選地，第一發(fā)送模塊包括第三發(fā)送單元；第三發(fā)送單元通過差分波束發(fā)送方式在隨機(jī)接入信道中向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列。

其中，隨機(jī)接入信道包括多個(gè)隨機(jī)接入子信道，每個(gè)隨機(jī)接入子信道對應(yīng)一個(gè)ue-基站波束方向?qū)Α?/p>

優(yōu)選地，前導(dǎo)序列由第一部分序列及第二部分序列組成，第三發(fā)送單元包括第一發(fā)送子單元；第一發(fā)送子單元在一個(gè)隨機(jī)接入子信道中通過和波束發(fā)送第一部分序列，且通過差分波束發(fā)送第二部分序列。

優(yōu)選地，第三發(fā)送單元包括第二發(fā)送子單元；第二發(fā)送子單元在兩個(gè)相鄰的隨機(jī)接入子信道中分別通過和波束發(fā)送前導(dǎo)序列。

優(yōu)選地，第三發(fā)送單元包括第三發(fā)送子單元；第三發(fā)送子單元通過預(yù)定的時(shí)頻資源在隨機(jī)接入信道中通過和波束及差分波束發(fā)送前導(dǎo)序列。

其中，預(yù)定的時(shí)間頻率資源至少包括但不限于以下任一項(xiàng)：

不同的時(shí)域資源；不同的頻域資源；相互正交的碼字在相同的時(shí)頻資源。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供了一種用于隨機(jī)接入的用戶設(shè)備，該用戶設(shè)備包括：第二發(fā)送模塊、第四接收模塊和第四收發(fā)模塊；第二發(fā)送模塊向基站設(shè)備發(fā)送前導(dǎo)序列；第四接收模塊接收基站設(shè)備通過調(diào)整后的基站波束方向發(fā)送的隨機(jī)接入響應(yīng)信號，隨機(jī)接入響應(yīng)信號包括用于指示發(fā)送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；第四收發(fā)模塊通過發(fā)送能量最大的ue波束方向發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，第二發(fā)送模塊具體包括第四發(fā)送單元；第四發(fā)送單元在多個(gè)ue波束方向上發(fā)送相同或不同的前導(dǎo)序列。

其中，在多個(gè)ue波束方向上發(fā)送相同的前導(dǎo)序列時(shí)采用的序列長度大于發(fā)送不同的前導(dǎo)序列時(shí)采用的序列長度。

優(yōu)選地，前導(dǎo)序列集合包括多個(gè)互不相交的子集，第四發(fā)送單元具體用于各個(gè)ue波束方向從互不相同的子集中選擇任一前導(dǎo)序列進(jìn)行發(fā)送。

其中，前導(dǎo)序列是基站設(shè)備通過和波束及差分波束來接收的。

其中，隨機(jī)接入響應(yīng)信號是基站根據(jù)檢測到的基站波束方向角度偏差進(jìn)行基站波束調(diào)整，并通過調(diào)整后的基站波束發(fā)送的。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。