基于差分波束的隨機接入方法、基站設備及用戶設備與流程
本發明涉及移動通信領域，具體而言，本發明涉及基于差分波束的隨機接入方法、基站設備及用戶設備。
背景技術：
隨著信息產業的快速發展，特別是來自移動互聯網和物聯網(iot,internetofthings)的增長需求，給未來移動通信技術帶來前所未有的挑戰。如根據國際電信聯盟itu的報告itu-rm.[imt.beyond2020.traffic]，可以預計到2020年，移動業務量增長相對2010年(4g時代)將增長近1000倍，ue(userequipment，用戶設備)連接數也將超過170億，隨著海量的iot設備逐漸滲透到移動通信網絡，連接設備數將更加驚人。為了應對這前所未有的挑戰，通信產業界和學術界已經展開了廣泛的第五代移動通信技術研究(5g)，面向2020年代。目前在itu的報告itu-rm.[imt.vision]中已經在討論未來5g的框架和整體目標，其中對5g的需求展望、應用場景和各項重要性能指標做了詳細說明。針對5g中的新需求，itu的報告itu-rm.[imt.futuretechnologytrends]提供了針對5g的技術趨勢相關的信息，旨在解決系統吞吐量顯著提升、用戶體驗一致性、擴展性以支持iot、時延、能效、成本、網絡靈活性、新興業務的支持和靈活的頻譜利用等顯著問題。
隨機接入(randomaccess)過程是無線通信系統中的重要步驟，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。隨機接入的性能直接影響到ue的用戶使用體驗。傳統的無線通信系統，如lte以及lte-advanced中，隨機接入過程被應用于如建立初始鏈接、小區切換、重新建立上行鏈接、rrc連接重建等多個場景，并根據ue是否獨占前導序列資源劃分為基于競爭的隨機接入(contention-basedrandomaccess)以及基于非競爭的隨機接入(contention-freerandomaccess)。由于基于競爭的隨機接入中，各個ue在嘗試建立上行鏈接的過程中，從相同的前導序列資源中選擇前導序列，可能會出現多個ue選擇相同的前導序列發送給基站，因此沖突解決機制是隨機接入中的重要研究方向，如何降低沖突概率、如何快速解決已經發生的沖突，是影響隨機接入性能的關鍵指標。
lte-a中基于競爭的隨機接入過程分為四步，如圖2所示。第一步中，ue從前導序列資源池中隨機選擇一個前導序列，發送給基站。基站對接入信號進行相關性檢測，從而識別出ue所發送的前導序列；第二步中，基站向ue發送隨機接入響應(randomaccessresponse,rar)，包含隨機接入前導序列標識符、根據ue與基站間時延估計所確定的定時提前指令、臨時小區無線網絡臨時標識(cell-radionetworktemporaryidentifier,c-rnti)，以及為ue下次上行傳輸所分配的時頻資源；第三步中，ue根據rar中的信息，向基站發送消息3(msg3)；msg3中包含用于終端標識以及rrc鏈接請求等信息，其中，該終端標識是ue唯一的，用于解決沖突；第四步中，基站向ue發送沖突解決標識，包含了沖突解決中勝出的ue的終端標識。ue在檢測出其標識后，將臨時c-rnti升級為c-rnti，并向基站發送ack信號，完成隨機接入過程，并等待基站的調度。否則，ue將在一段延時后開始新的隨機接入過程。
對于基于非競爭的隨機接入過程，由于基站已知ue標識，可以為ue分配前導序列。因此ue在發送前導序列時，不需要隨機選擇序列，而會使用分配好的前導序列。基站在檢測到分配好的前導序列后，會發送相應隨機接入響應，包括定時提前以及上行資源分配等信息。ue接收到隨機接入響應后，認為已完成上行同步，等待基站的進一步調度。因此，基于非競爭的隨機接入過程僅包含兩個步驟：步驟一為發送前導序列；步驟二為隨機接入響應的發送。
毫米波通信是5g可能的一項關鍵技術。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，毫米波通信系統一般采用波束賦形(beamforming)技術，即通過使用加權因子，將波束能量集中于某一方向。進行無線通信時，基站與ue通過輪詢等方式搜索出最優的波束對，從而最大化ue側的接收信噪比。由于建立初始鏈接時ue與基站并不知曉最優波束對的方向，因此毫米波通信系統中隨機接入面臨著極大的挑戰。一種可能的方式如文獻[randomaccessinmillimeter-wavebeamformingcellularnetworks:issuesandapproaches]中所述，在第一步ue發送前導序列時嘗試全部可能的波束配對，從中找出最優的波束對，隨機接入的后續步驟中均采用該最優的波束對。該方案雖然能夠在隨機接入過程的第一步就得到最優的波束對，但是會導致第一步的前導序列發送與檢測的時間變長，因此還有較大的性能提升空間。
綜上所述，為了進一步提升毫米波通信系統在5g候選技術中的競爭力，有必要提出有效的解決毫米波系統中隨機接入過程的性能的技術方案，提高毫米波通信系統中隨機接入過程的性能，最終達到在ue側為用戶提供更低的接入延時和更好的接入體驗的目的。
技術實現要素：
為了解決現有技術中，在基于波束賦形的毫米波通信系統中隨機接入過程尋找最優波束對時需要較長時間，導致前導序列發送時間過長的問題。
本發明實施例提供了一種隨機接入方法，該方法包括：
基站設備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導序列；
基于前導序列，確定基站波束方向角度偏差；
根據基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，并通過調整后的基站波束向第一ue發送隨機接入響應信號。。本發明實施例還提供了一種隨機接入方法，該方法包括：
基站設備接收第二ue通過差分波束發送方式發送的前導序列；
基于前導序列，確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；
向第二ue發送隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。
本發明實施例還提供了一種隨機接入方法，該方法包括：
第二ue通過差分波束發送方式向基站設備發送前導序列；
接收來自基站設備的隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；
根據波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進行ue波束調整，并通過調整后的ue波束發送和接收數據。
本發明實施例還提供了一種隨機接入方法，該方法包括：
第二ue向基站設備發送前導序列；
接收基站設備通過基于差分波束接收方式調整后的基站波束方向發送的隨機接入響應信號，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；
通過發送能量最大的ue波束方向發送和接收數據。
本發明實施例還提供了一種用于隨機接入的基站設備，該基站設備包括：
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的前導序列；
第一偏差檢測模塊，用于基于針對前導序列確定基站波束方向角度偏差；
第一調整及發送模塊，用于根據基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，并通過調整后的基站波束向第一ue發送隨機接入響應信號。
本發明實施例還提供了一種用于隨機接入的基站設備，該基站設備包括：
第二接收模塊，用于接收第二ue通過差分波束發送方式發送的前導序列；
第二偏差檢測模塊，用于基于前導序列，確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；
第二發送模塊，用于向第二ue發送隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。
本發明實施例還提供了一種用于隨機接入的用戶設備，該用戶設備包括：
第一發送模塊，用于通過差分波束發送方式向基站設備發送前導序列；
第三接收模塊，用于接收來自基站設備的隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；
第三調整及收發模塊，用于根據波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進行ue波束調整，并通過調整后的ue波束發送和接收數據。
本發明實施例還提供了一種用于隨機接入的用戶設備，該用戶設備包括：
第二發送模塊，用于向基站設備發送前導序列；
第四接收模塊，用于接收基站設備通過調整后的基站波束方向發送的隨機接入響應信號，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；
第四收發模塊，用于通過發送能量最大的ue波束方向發送和接收數據。
本發明的一個實施例中，通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差，能夠比現有技術中波束輪詢的方式更快地調整基站接收波束至最優波束，即調整基站接收波束方向及調整波束寬度，在最優的基站波束方向上采用較窄的波束寬度進行后續信號的接收和發送；同時根據通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差來調整波束方向，能夠提高后續步驟的接收信噪比，有利于提高隨機接入過程的性能；此外，波束方向的調整還有利于降低沖突概率，因此提高了隨機接入過程的性能。
本發明的另一個實施例中，基于差分波束的隨機接入方式能夠有效降低尋找最優發送-接收波束對所需要的時間，從而降低隨機接入過程的延時，提高ue端的用戶使用體驗，隨機接入過程的效率大大提升。
本發明的又一個實施例中，與傳統的基于波束輪詢的隨機接入方案相比，在ue側采用差分波束發送方式的隨機接入過程能夠縮短搜索最優波束對所需要的時間。這是由于差分波束發送方式能夠以較高的精度確定角度偏差，因此ue在發送前導序列時，可以使用較寬的波束，通過隨機接入響應信號中攜帶的ue波束方向角度偏差調整ue波束方向，并使用較窄的波束完成后續步驟信號的接收與發送。這樣，ue側發送前導序列的次數可以顯著降低。
本發明提出的上述方案，對現有系統的改動很小，不會影響系統的兼容性，而且實現簡單、高效。
本發明附加的方面和優點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，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1為本發明一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖；
圖2為現有技術中基于競爭的隨機接入方法的流程示意圖；
圖3為本發明中基于天線陣列的發射端結構示意圖；
圖4為本發明中基于天線陣列的接收端結構示意圖；
圖5為本發明中基于差分波束的隨機接入過程的基本流程圖；
圖6為本發明一個具體實施例中在基站使用差分波束的方式接收包括前導序列的接入信號的示意圖；
圖7為本發明中基于差分波束的隨機接入過程的基本流程圖；
圖8為本發明中和波束與差分波束接收能量的示意圖；
圖9為本發明中差分波束與和波束接收能量比值的示意圖；
圖10為本發明中基站對接入信號的處理流程的示意圖；
圖11為本發明中在多個基站波束方向上接收前導序列的示意圖；
圖12為本發明一個優選實施例中的基站側接收波束掃描方式的示意圖；
圖13為本發明另一優選實施例中的檢測到前導序列的時間的示意圖；
圖14為本發明一個具體實施例中基于差分波束的隨機接入過程的流程圖；
圖15為本發明一個具體實施例中隨機接入信道結構的示意圖；
圖16為本發明中由分量前導序列構成前導序列的示意圖；
圖17為本發明中對分量前導序列構成的前導序列進行檢測的示意圖；
圖18為本發明中根據角速度調整波束寬度的流程示意圖；
圖19為本發明中本發明另一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖；
圖20為本發明中本發明又一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖；
圖21為本發明中采用差分波束發送方式發送前導序列的隨機接入信道結構的示意圖；
圖22為本發明中基站檢測前導序列的流程示意圖；
圖23為本發明中采用不同時頻資源發送前導序列的隨機接入信道結構的示意圖；
圖24為本發明中一個具體實施例中ue端使用差分波束發送方式以及相應幀結構的示意圖；
圖25為本發明一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入的基站設備的設備結構示意圖；
圖26為本發明另一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入的基站設備的設備結構示意圖；
圖27為本發明又一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入的用戶設備的設備結構示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標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施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
圖1為本發明一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖。
步驟s110：基站設備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的前導序列；步驟s120：基于前導序列，確定基站波束方向角度偏差；步驟s130：根據基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，并通過調整后的基站波束向第一ue發送隨機接入響應信號。
優選地，在步驟s110中，基站設備在多個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的前導序列。
優選地，步驟s110包括步驟s111和步驟s112；步驟s111：基站設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：對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定接入信號包括任一前導序列。
優選地，在步驟s120中，基于針對前導序列的相關性檢測結果進行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差。
優選地，在步驟s112中，在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測。
優選地，和波束采用和波束權重系數作為波束賦形權重系數，且差分波束采用差分波束權重系數作為波束賦形權重系數。
更優選地，和波束權重系數分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權重系數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元素為第二和波束部分中相應元素的相反數。
優選地，和波束權重系數通過下式表示：
其中，nsum為采用和波束權重系數的接收陣列所用的天線數，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為發送信號波長；和波束權重系數為nsum維向量，其中第n個元素為
1≤n≤nsum；
差分波束權重系數通過下式表示：
其中，ndif為采用差分波束權重系數的發送陣列所用的天線數，nsum＝ndif；
差分波束權重系數為ndif維向量，其中，差分波束權重系數的前ndif/2個元素與和波束權重系數的前nsum/2個元素相同，差分波束權重系數的后ndif/2個元素為和波束權重系數的后nsum/2個元素的相反數。
優選地，在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，包括：
在多個基站波束方向上通過和波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第一相關性檢測結果；在多個基站波束方向上通過差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定針對任一前導序列的第二相關性檢測結果；若判斷在至少一個基站波束方向上第一相關性檢測結果和/或第二相關性檢測結果滿足第一判定條件時，確定在至少一個基站波束方向上檢測到接入信號包括任一前導序列。
其中，第一判定條件包括以下至少任一項：
第一相關性檢測結果大于第一閾值，且第二相關性檢測結果大于第一閾值；
第一相關性檢測結果大于第二閾值；
第二相關性檢測結果大于第二閾值；
其中，第一閾值小于第二閾值。
其中，基于針對前導序列的相關性檢測結果進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：
在接收到任一前導序列的至少一個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性檢測結果及第二相關性檢測結果來確定基站波束方向角度偏差。
其中，根據基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，包括：
根據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行調整。
其中，在基站波束方向上使用第一波束寬度進行前導序列的接收與相關性檢測；在調整后的基站波束方向上使用第二波束寬度進行隨機接入響應信號的發送；第一波束寬度不小于第二波束寬度。
優選地，該方法還包括步驟s140；步驟140：通過調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整后的ue波束發送的消息3，并通過調整后的基站波束發送相應的沖突解決方案。
優選地，該方法還包括步驟s100；步驟s100：基站設備發送波束配置信息；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送方式的指示信息；ue發送前導序列所采用的波束寬度以及ue發送后續數據所采用的波束寬度；ue波束掃描周期；基站波束掃描周期。
優選地，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。
本發明的實施例中，在工作于毫米波段的系統中，基站和ue均采用如圖3所示的基于天線陣列的發射機結構及如圖4所示的基于天線陣列的接收機結構。如圖3所示，經過基帶處理后的每條鏈路經過上變頻與dac(digital-to-analogconverter,數字-模擬轉換器)與一個由nst個天線單元組成的天線陣列相連，天線陣列中的各個天線僅能調整相位。通過調整相位，天線陣列可以形成合適方向的波束，完成毫米波系統的波束賦形。圖4所示的接收機結構與圖3相似，每個基帶鏈路與一個由nsr個天線單元組成的天線陣列相連，天線單元僅能調整相位，通過調整相位，天線陣列可以將接收波束調整到合適的方向，以增強接收信噪比。對于工作于毫米波波段的通信系統依賴于波束賦形，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來說，隨機接入除要完成上行同步與定時提前的估計外，還需要確定最優的發送、接收的波束對，即確定相應的波束賦形系數。
圖5為本發明中基于差分波束的隨機接入過程的基本流程圖。
如圖5所示，隨機接入過程分為四個步驟：
步驟一，ue向基站發送前導序列，ue采用差分波束發送方式，基站使用差分波束接收方式。基站能夠根據差分波束接收能量與和波束接收能量的比值計算結果確定基站波束方向角度偏差，并依據該基站波束方向角度偏差調整基站波束方向用于后續步驟的數據發送與接收；同時根據接收到的ue所發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波束方向的調整。
基站計算和接收波束和差分接收波束接收到的ue所發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序列的相關性檢測值表征；從而得到ue發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實際發送方向與該ue使用波束方向間的偏差。
步驟二，基站根據步驟一中確定的基站波束方向角度偏差來調整基站波束，并通過調整后的基站波束來發送隨機接入響應(rar)，其中，調整后的基站波束為最優基站波束；此外，基站將步驟一中得到的發送能量最大的ue波束方向，即最優ue波束方向以及ue波束方向角度偏差與rar一起發送給ue。
步驟三，ue根據接收到的最優ue波束方向以及ue波束方向角度偏差來調整ue波束，發送msg3，其中，調整后的ue波束為最優ue波束；基站根據步驟一中所確定的調整后的基站波束接收msg3。
步驟四，基站根據步驟一中所確定的調整后的基站波束發送沖突解決方案，ue根據步驟二中的所確定的調整后的ue波束接收沖突解決方案。
在上述步驟中，最優ue波束與最優基站波束組成最優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，另一側仍然可以使用傳統的波束輪詢的方案。由于使用了差分波束方案，上述隨機接入過程能夠縮短最優波束對選擇的過程，同時降低沖突發生的概率，從而能夠提高基于波束賦形的毫米波通信系統中隨機接入過程的性能。
圖5所示隨機接入流程適用于基于競爭的隨機接入過程。對于基于非競爭的隨機接入過程，雖然ue所發送的前導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ue-基站波束對，因此在確定最優ue-基站波束對時，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。
在本發明的第一具體應用場景中，圖6為本發明一個具體實施例中基站側用差分波束的方式接收包括前導序列的接入信號的示意圖。
第一ue向基站發送接入信號，基站在多個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，在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測；當檢測到接入信號包括前導序列，則基于前導序列相關性檢測結果進行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差；根據基站波束方向角度偏差進行基站波束方向調整，并通過調整后的基站波束方向向第一ue發送隨機接入響應信號。
本實施例中的前導序列在隨機接入信道中傳輸。考慮到毫米波系統的可用帶寬普遍較大，為便于基站檢測，隨機接入信道放置于上行可用帶寬的中間，頻域上占用6個資源塊(resourceblock，rb)，時間上持續一個或數個子幀。隨機接入信道由序列本身、循環前綴與保護間隔三部分組成。圖7所示為持續一個子幀的隨機接入信道的示意圖。
其中，第一ue在多個ue波束方向上發送相同或不相同的前導序列。若發送不相同的前導序列，將可用前導序列集合分為多個不相交的子集，每個ue波束從一個子集中選擇一個前導序列進行發送。如圖6所示，第一ue在三個ue波束方向上進行前導序列的發送，則將可用前導序列集合∑劃分為三個不相交的子集∑1，∑2，∑3，滿足：
σ1uσ2uσ3＝σ公式2)；
優選地，可以對公式2)進行調整，將各個子集的并集作為前導序列集合∑的子集，可預留一部分前導序列用于例如基于非競爭的隨機接入過程。
第一ue使用第一個方向的波束發送前導序列時，從子集σ1中隨機選擇；使用第二個方向的波束發送前導序列時，從子集σ2中隨機選擇；使用第三個方向的波束發送前導序列時，從子集σ3中隨機選擇。
在本實施例中，使用相同的前導序列時，ue每次隨機接入僅需選擇一個前導序列，前導序列的利用率較高，同時基站對每個前導序列做相關性檢測的復雜度較低，但前導序列較長。使用不同的前導序列時，基站的檢測復雜度較高，但前導序列較短。
隨后，基站在多個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，基站采用兩個陣列進行檢測，其中一個陣列采用和波束權重系數作為波束賦形權重系數，和波束權重系數如下所示：
其中，nsum為采用和波束權重系數的接收陣列所用的天線數，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。
另一個陣列采用差分波束權重系數作為波束賦形權重系數，差分波束權重系數如下所示：
其中，ndif為使用差分波束權重系數的接收陣列所用的天線數。兩個陣列的天線數nsum和ndif可相同或不同，本實施例中假設nsum＝ndif＝n，即兩個陣列使用的天線數是相同的。通過調整每個接收陣列的天線個數n，能夠調整波束的寬度，從而調整波束的覆蓋范圍。需要說明的是，圖5中的基站側和波束接收陣列與差分波束接收陣列均可以由圖4中的接收機結構中多個天線陣列組成。
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，但兩個波束的能量分布并不相同，故可使用兩個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。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，角度偏差與接收能量比值是一一對應的。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，可以依據接收能量比值與對應角度偏差制作查找表，根據接收能量比值從查找表中查詢確定相應的角度偏差。
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系不同，所使用的查找表也不相同。
接著，在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測；具體地，圖10為本發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行前導序列相關性檢測，并將和波束陣列與差分波束陣列的相關性檢測的結果相結合作為最終結果來判斷是否檢測出前導序列。其中，相關性檢測的結果具體可為檢測到某一前導序列的接收能量大小。
例如，基站在連續的時域上通過多個基站波束是進行接入信號的接收及相關性檢測；在某一時刻通過和波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對某個前導序列的第一相關性檢測結果，即針對某個前導序列的和波束接收能量為rsum；在同一時刻通過差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定針對該前導序列的第二相關性檢測結果，即針對某個前導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序列；否則沒有檢測出該前導序列。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的，即和波束接收能量最大時，差分波束接收能量為零；和波束接收能量為零時，差分波束接收能量最大，該兩種情況分別對應于和波束的峰值方向對準ue和差分波束的峰值方向對準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序列檢測的依據。否則，應使用較小的第一閾值同時對差分波束與和波束做判別。第一閾值η1與第二閾值η2根據小區半徑、前導序列發送過程中ue與基站用于波束賦形的天線數量、前導序列長度等因素共同決定。
若相關性檢測的最終結果是未檢測出任何前導序列，則不進行后續的步驟；若相關性檢測的最終結果檢測出一個或多個前導序列，則分別對檢測出的每個前導序列做波束方向偏差檢測，即根據和波束陣列相關性檢測結果和差分波束陣列相關性檢測結果的比值得到接收方向與陣列波束方向間的偏差。
例如，若檢測到在多個基站波束方向中接收到某一前導序列時，根據在每個基站波束方向上針對該前導序列檢測到的相關性檢測結果，從中選擇相關性檢測結果最大，即接收能量最大的基站波束方向；通過計算在接收能量最大的基站波束方向上第一相關性檢測結果及第二相關性檢測結果的比值來確定基站波束方向角度偏差，如針對該前導序列的和波束接收能量為rsum，針對該前導序列的差分波束接收能量rdif，計算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波束方向角度偏差的查找表，根據rsum與rdif的比值在查找表中進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接入過程后續步驟的波束方向調整修正。
為降低搜索時間，同時保證波束覆蓋，基站采用一個或多個較寬的和波束/差分波束的陣列對不同的方向進行掃描。圖11為在多個基站波束方向上接收前導序列的示意圖，采用多個基站波束進行掃描以提高前導序列檢測成功率。如圖11所示，一個小區被分為三個分區，每個分區覆蓋120°的范圍，不同分區間相互獨立。對分區1所覆蓋的120°范圍來說，采用四個波束寬度為30°的基站波束對進行覆蓋接收；每個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分的方式區分，例如，每個基站波束方向持續掃描時間為τ，接收掃描時序如圖12所示。其中，波束1-4表示用于覆蓋一個分區的4個接收波束方向，即相應的和波束方向。每個波束方向的基站波束對持續掃描時間為τ，以用于掃描每個波束方向，4個波束方向均完成掃描接收后，開始下一個周期的掃描。每一波束方向的基站波束接收一個或多個隨機接入子信道。
在檢測確定某一前導序列的發送，且確定接收該前導序列的接收能量最大的基站波束方向以及相應的基站波束方向角度偏差。在后續的隨機接入過程中，可采用波束寬度較窄的波束作為發送以及接收波束。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°進行前導序列的接收與相關性檢測，隨機接入的后續過程中，使用更窄的第二波束寬度進行隨機接入響應信號的發送，例如通過增加基站天線陣元數量，將第一波束寬度調整為第二波束寬度，進行后續rar的發送，msg3的接收以及沖突解決方案的發送。
優選地，基站檢測到前導序列后，能夠根據前導序列的接收信號強度確定基站波束方向角度偏差，從而調整波束方向至最優波束方向，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根據其波束賦形系數碼本遍歷搜索所有方向，直到找到接收強度最大的方向為止。隨機接入的后續步驟中，第一ue使用該方向波束進行信號的接收與發送。
本發明的實施例中，采用較寬的第一波束寬度的基站波束來檢測前導序列，同時通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差，能夠比現有技術中波束輪詢的方式更快的確定到基站側的最優波束；后續使用較窄的第二波束寬度的基站波束，同時根據通過差分波束接收方式檢測基站波束方向角度偏差來調整波束方向，能夠提高后續步驟的接收信噪比，有利于提高隨機接入過程的性能；此外，波束方向的調整還有利于降低沖突概率，因此提高了隨機接入過程的性能。
由于在前導序列檢測的過程中，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，故在小區覆蓋上將會比傳統的波束方向輪詢方案略低。為增加小區覆蓋，可以采用更長的前導序列。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，同時使用相同的前導序列長度，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半徑更大，但同時完成一個分區的波束方向掃描是圖11所示示例的4倍。為彌補本實施例在小區覆蓋上的劣勢，其前導序列的長度可設置為與傳統方案中前導序列的長度相比較長，如可設置為傳統方案的2倍，此時波束掃描周期上，傳統方案仍然是本實施例的1.5倍，由于本實施例采用了兩個陣列做相關性檢測，因此增加前導序列長度后，小區覆蓋上將會與傳統方案近似，甚至擁有更好的性能。可以采用如下多種方式加長前導序列：如重復相同的前導序列；設計更長的前導序列。
需要說明的是，雖然本實施例中所提出的方案適用于基于競爭的隨機接入過程，但是通過在基站采用差分接收的方式確定基站側的最優波束方向也同樣適用于基于非競爭的隨機接入過程。即第一ue發送基站預分配的前導序列，基站通過和波束陣列與差分波束陣列進行接入信號的接收及前導序列的相關性檢測，確定相應的基站波束方向角度偏差；根據基站波束方向角度偏差，基站來調整波束方向，并使用較窄的基站波束進行隨機接入響應的發送；第一ue接收到隨機接入響應之后，完成基于非競爭的隨機接入過程，等待基站的進一步調度。
對于基于非競爭的隨機接入過程，在某些場景下，例如小區切換等場景中，基站通過基站間通信等方式會獲得包含ue可能方向在內的一些先驗信息，根據這些先驗信息，基站可以減少波束掃描的方向，從而進一步降低基于差分波束的隨機接入過程的所需時間。
具體來說，結合差分波束的基于非競爭的隨機接入過程流程為：1.基站獲知ue包括可能方向在內的一些先驗信息；2.基站在由步驟1確定的可能的波束方向上進行前導序列的檢測；3.若基站檢測到前導序列的發送，則進一步根據差分波束相關性檢測結果與和波束相關性檢測結果確定波束方向偏差，并在隨機接入響應發送中調整波束方向與波束寬度，使用波束寬度較窄的波束進行發送。
優選地，若檢測到來自多個波束方向的多個相同的前導序列時，還包括：確定多個基站波束方向的多個相同的前導序列的優先級；選擇優先級最高的基站波束方向的前導序列進行波束方向偏差檢測。其中，確定多個基站波束方向上多個相同的前導序列的優先級的方式，包括但不限于：
依據多個基站波束方向上與各個前導序列相應的接收能量的大小順序來確定相應的優先級；
依據多個基站波束方向上檢測到各個前導序列的時間的先后順序來確定相應的優先級。
在本發明的第二具體應用場景中，基站設備通過差分波束接收方式接收來自第一ue的接入信號，并相應的進行前導序列的相關性檢測。對于隨機接入過程來說，同時發送相同前導序列的ue可能有多個，因此基站在一個掃描周期內可能檢測出來自不同ue的多個相同的前導序列，此時多個ue間會產生沖突。具體地，在采用差分波束接收方式的隨機接入過程中，在多個接收波束方向可均檢測到相同的前導序列，則依據預定準則來確定多個基站波束方向的多個相同的前導序列的優先級，隨后選擇優先級最高的基站波束方向的前導序列進行波束方向偏差檢測。預定準則包括至少包括：
能量準則，即依據多個基站波束方向上與各個前導序列相應的接收能量的大小順序來確定相應的優先級；由于前次接入失敗的ue再次接入時會使用更高的前導序列發送能量，故基站檢測到相同的前導序列時，根據和波束陣列與差分波束陣列的接收能量之和，確定前導序列的總接收能量；基站將多個相同前導序列的總接收能量按照降序排列，選擇能量最高的前導序列，確定發明該前導序列的ue具有最高的服務優先級。
時間先后準則，即依據多個基站波束方向上檢測到各個前導序列的時間的先后順序來確定相應的優先級：通過比較每個基站波束方向檢測到前導序列的時間，選擇最早檢測到的ue進行服務。例如，將每個基站波束方向所持續的時間進一步分為時隙，如圖13所示。
如圖13所示，每個基站波束方向被劃分為l個時隙。若多個基站波束方向上均檢測到相同的前導序列，則比較相關性檢測結果的峰值所出現的時隙位置，根據時隙位置判定哪個波束方向先檢測到前導序列。波束方向2與波束方向k均檢測到了相同的前導序列，但是波束方向2中，相關峰值1出現于時隙l，而波束方向k中，相關峰值2出現于時隙2，并且這兩個峰值是針對相同前導序列檢測的結果。此時，雖然相關峰值1出現于相關峰值2之前，但是仍然認為峰值2具有較高優先級，將會優先服務。
更優選地，將以上兩種預定準則相結合地來確定多個相同的前導序列的優先級。例如，首先根據時間先后準則判定優先級；若多個ue發送的前導序列在時間先后準則下具有相同的優先級，則再根據能量準則判定優先級，選擇優先級最高的ue先接入。
又例如，首先根據能量準則判定優先級，若多個ue發送的前導序列在能量準則下具有相同的優先級，則再根據時間先后準則判定優先級。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，故在確定優先級時，兩個相鄰優先級能量判定標準應結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，相鄰優先級能量判定標準應該相差1.25db。
在確定相同的多個前導序列的優先級排序后，可以選擇優先級最高的前導序列所在的基站波束方向，并確定相應的基站波束方向角度偏差，并根據基站波束方向角度偏差，調整接收波束方向，并選擇較窄的波束寬度進行后續步驟信號的發送與接收。
若存在多個基站波束方向上前導序列具有相同的優先級，選擇多個不相鄰的基站波束方向進行基站波束方向角度偏差的檢測，根據相應的基站波束方向角度偏差，調整各個基站波束方向，并使用較窄的波束寬度進行后續步驟信號的發送與接收。
在一個優選實施例中(參照圖1)，該方法還包括步驟s150(圖中未示出)，當前導序列是第一ue通過差分波束發送方式發送的，步驟s150：基于接收到的第一ue通過和波束及差分波束發送的前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定發送能量最大的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：在發送前導序列的至少一個ue波束方向中選擇發送能量最大的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送的前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定ue波束方向角度偏差。
優選地，通過和波束及差分波束對在發送能量最大的ue波束方向上的和波束發送的前導序列進行前導序列相關性檢測，確定第三相關性檢測結果；通過和波束及差分波束對在發送能量最大的ue波束方向上的差分波束發送的前導序列進行前導序列相關性檢測，確定第四相關性檢測結果；基于第三相關性檢測結果及第四相關性檢測結果來確定ue波束方向角度偏差。
優選地，當接收到第一ue通過差分波束發送方式發送的包括由多個相同的分量前導序列組成的前導序列的接入信號時，包括：
將對多個分量前導序列的相關性檢測結果求和作為前導序列的相關性檢測結果。
優選地，該方法還包括：基于多個相同的分量前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定每一分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差；基于各個分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差進行ue波束方向的變化值的平均值計算，并根據計算結果確定第一ue的移動角速度。
優選地，該方法還包括：根據第一ue的移動角速度來調整基站波束寬度。
優選地，該方法還包括：基于最后一個分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差估計ue波束方向角度偏差。
優選地，隨機接入響應信號至少包括：用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息及ue波束方向角度偏差。
在本發明的第三具體應用場景中，基站及第一ue作為收發兩端采用差分波束接收方法及差分波束發送方法的隨機接入過程。基站及第一ue均采用基于天線陣列的傳輸結構，且基站及第一ue均采用差分波束的傳輸結構。圖14為基于差分波束的隨機接入過程的流程圖。
如圖14所示，隨機接入過程之前，基站將隨機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送給第一ue；隨機接入信息配置包括現有技術中的隨機接入信道配置基本信息、前導序列配置信息、ue是否采用差分波束發送方式的指示信息、ue發送數據所采用的波束寬度、ue波束掃描周期、基站波束掃描周期等波束賦形參數。其中，ue波束掃描周期與基站波束掃描周期以子幀數為單位，來確定第一ue傳輸前導序列的隨機接入信道結構。例如，若ue波束掃描周期為nu，即ue在nu個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將隨機接入信道劃分為nbnu個隨機接入子信道。與現有技術相比，由于接收端與發送端使用了差分波束接收及差分波束發送的方式，基站與第一ue的掃描周期都可以降低，同時使用更寬的波束進行覆蓋，從而降低了基站與ue波束配對選擇的時間以及發送前導序列所需要的時間。為了提高所支持的小區半徑，可以采用在同一個前導序列中重復傳輸相同的子序列的方式。
第一步驟中，第一ue接收到隨機接入配置信息后，隨機選擇前導序列并根據配置在隨機接入信道中發送。發送前導序列時，ue采用差分波束發送方式，如將前導序列等分為兩部分，第一部分采用和波束發送，第二部分采用差分波束發送；或是在相互正交的時間頻率資源上通過兩個不同的天線端口分別采用和波束與差分波束發送相同的前導序列；其中，采用和波束發送的序列稱為和波束序列，采用差分波束發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，即同一序列重復生成前導序列，或是將前導序列分為兩部分。
基站通過差分波束接收方式，即采用兩個天線陣列進行接收，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；基站首先對前導序列進行相關性檢測，若檢測到前導序列的發送，則確定接收能量最大的發送接收波束對；其中，接收能量最大的發送接收波束對包括接收能量最大的基站波束方向和發送能量最大的ue波束方向；隨后，估計基站波束方向角度偏差與ue波束方向角度偏差。
其中，基站對前導序列進行相關性檢測時，分別在和波束接收陣列與差分波束接收陣列上進行相關性檢測，將和波束的相關性檢測結果與差分波束的相關性檢測結果相結合來判定是否檢測到前導序列的發送。計算差分波束接收陣列的相關性檢測結果與和波束接收陣列的相關性檢測結果的比值，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性檢測值，即第三相關性檢測結果，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性檢測值的比值，即第四相關性檢測結果，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行隨機接入響應的發送。隨機接入響應包含前導序列標識符、根據第一ue與基站間時延估計所確定的定時提前指令、c-rnti，以及為第一ue下次上行傳輸所分配的時頻資源、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送相應索引，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根據基站發送的隨機接入響應，調整ue波束方向，并使用波束寬度較窄的ue波束進行msg3的發送。基站使用第一步驟中所確定的基站波束方向角度偏差調整基站波束方向，并使用波束寬度較窄的基站波束進行接收。
第四步驟中，基站使用調整后的基站波束方向，使用波束寬度較窄的基站波束發送沖突解決方案。第一ue使用調整后的ue波束方向進行接收，完成隨機接入過程，等待基站的上行資源分配。
與現有技術中基于波束輪詢的隨機接入方式相比，本具體實施例所提出的基于差分波束的隨機接入方式能夠有效降低尋找最優發送-接收波束對所需要的時間，從而降低隨機接入過程的延時，提高ue端的用戶使用體驗。具體地，在使用最優發送-接收波束對進行發送與接收時，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現；若采用差分方式進行接收與發送時使用由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。用于前導序列傳輸與最優波束對搜索的時間降低了九倍。即使為彌補小區覆蓋上的劣勢，基于差分波束的方案需要使用重復的前導序列，例如由于天線數的減少兩倍，接收能量會降低四倍，為彌補能量上的差距，前導序列需要重復四次進行傳輸。這種情況下，前導序列傳輸與最優波束配對搜索的時間仍然只有波束輪詢方案的4/9，隨機接入過程的效率大大提升了。
本優選實施例提出的基于差分波束接收方式及差分波束發送方式的隨機接入過程，能夠使得在發送沖突時，具有較低優先級的ue更快地觸發失敗。例如，同一個接收掃描波束方向中，若有不同的ue發送了相同的前導序列，而其中一個ue由于多次嘗試接入失敗而具有較高的發射功率，另一個ue嘗試次數較少因而發射功率較低，此時，基于差分波束接收方式的基站仍然會檢測出兩個相應的前導序列，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。經過波束方向調整，并使用較窄的基站波束發送隨機接入響應時，低功率ue的波束賦形增益較低，因此接收到的能量也較低，會導致低功率ue隨機接入響應接收性能較差甚至接收不到。若低功率ue接收隨機響應超時，會提高發射功率重新發送前導序列開始新的隨機接入過程。故基于差分波束的隨機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，上述實施例所提出的方案適用于基于競爭的隨機接入過程，但是本實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接入過程。區別在于，ue發送經過基站指定的前導序列；ue在接收到基站的隨機接入響應以及波束調整信息后，隨機接入過程結束；ue與基站仍然會根據基站波束方向角度偏差及ue波束方向角度偏差調整基站波束方向及ue波束方向，用于后續的通信。
需要說明的是，ue與基站是否使用差分波束發送方式與差分波束接收方式進行前導序列的發送與接收可根據實際應用場景來調整。ue是否使用差分波束發送方式由基站確定，即通過隨機接入信道配置信息中的ue是否采用差分波束發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，但由于會影響隨機接入信道結構，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，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發送基站是否采用差分波束接收送方式的指示信息。
在本發明的第四具體應用場景中，第一ue在移動情況下采用差分波束方案的隨機接入過程。第一ue與基站均采用基于天線陣列的傳輸結構。基站采用差分波束發送方式。
優選地，第一ue可使用較長的前導序列進行發送，以提高基站檢測前導序列的檢測時間。
優選地，采用重復相同的前導序列的方式來增加前導序列的長度。圖16為由分量前導序列構成前導序列的示意圖。
如圖16所示，k個相同較短的分量前導序列重復得到了一個較長的序列，對該序列添加循環前綴和保護間隔，得到最終的前導序列。在檢測該較長的前導序列時，基站使用長度與分量前導序列長度一致的窗對分量前導序列做檢測，并重復檢測k次，如圖17所示。將k個檢測窗內的對分量前導序列的相關性檢測結果相疊加，得到前導序列的相關性檢測結果。
具體地，檢測第一ue移動角速度的方式包括：
首先，對接入信號進行前導序列的檢測，即使用分量前導序列進行前導序列的檢測，將連續k個檢測窗內的相關性檢測結果相結合得到前導序列的相關性檢測結果，并利用和波束陣列與差分波束陣列的檢測結果判別是否檢測到前導序列。由于檢測一個長前導序列將會出現k個相關性檢測結果，當基站使用差分波束的方案進行前導序列的檢測時，可以利用上述性質檢測第一ue相對于基站的角速度，并調整后續信號發送與接收所用的波束寬度。上述根據角速度調整波束寬度的流程如圖18所示。
若在前導序列檢測步驟中檢測到了前導序列的發送，則根據k個連續檢測窗內和波束陣列與差分波束陣列的相關性檢測結果計算k個基站接收方向角度偏差，根據k個基站接收方向角度偏差來計算檢測前導序列期間內第一ue的平均角速度，并以最后一個檢測窗內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個檢測窗內，由差分波束陣列與和波束陣列相關性檢測結果得到基站接收方向角度偏差為θk，則第k個檢測窗內第一ue的平均角速度為vk＝(θk-θk-1)/t，其中，t為兩個檢測窗的時間差。結合k個檢測窗內的平均角速度，得到第一ue在前導序列檢測階段的平均角速度為
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，選擇合適的波束進行后續信號的發送與接收。具體地，較低的ue角速度對應較窄的波束寬度；較高的ue角速度對應較寬的波束寬度。根據前述方法確定的平均角速度，基站選取合適的波束寬度。隨機接入過程中，基站根據已確定的基站接收方向角度偏差θk調整基站波束方向，并使用上述過程得到的波束寬度選擇波束賦形系數，以用于后續步驟的信號發送與接收。
圖19為本發明中本發明另一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖。
步驟s210：基站設備接收第二ue通過差分波束發送方式發送的前導序列；步驟s220：基于前導序列，確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；步驟s230：向第二ue發送隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的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：基站設備接收第二ue通過差分波束發送方式發送的接入信號；步驟s212：對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定接入信號包括任一前導序列。
在步驟s220中，基于針對前導序列的相關性檢測結果進行ue波束方向偏差檢測，以發送能量最大的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ue發送波束上通過和波束及差分波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測。
優選地，對接收到的在多個ue波束方向上通過和波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第五相關性檢測結果；對接收到的在多個ue波束方向上通過差分波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第六相關性檢測結果；若判斷在接收到的至少一個ue波束方向上第五相關性檢測結果和/或第六相關性檢測結果滿足第二判定條件時，確定在接收到的至少一個ue波束方向上檢測到接入信號包括任一前導序列。
其中，第二判定條件包括以下至少任一項：
第五相關性檢測結果大于第三閾值，且第六相關性檢測結果大于第三閾值；
第五相關性檢測結果大于第四閾值；
第六相關性檢測結果大于第四閾值；
其中，第三閾值小于第四閾值。
優選地，基于針對前導序列的相關性檢測結果進行ue波束方向偏差檢測，以確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差，包括：
在發送前導序列的至少一個ue發送波束中選擇發送能量最大的ue波束方向；在發送能量最大的ue波束方向上，基于第五相關性檢測結果及第六相關性檢測結果來確定ue波束方向角度偏差。
優選地，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整后的ue波束發送的消息3，并發送相應的沖突解決方案。
圖20為本發明中本發明又一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入方法的流程示意圖。
步驟s310：第二ue通過差分波束發送方式向基站設備發送包括前導序列的接入信號；步驟s320：接收來自基站設備的隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括發送能量最大的ue波束方向的標識以及ue波束方向角度偏差；步驟s330：根據發送能量最大的ue波束方向的標識以及ue波束方向角度偏差進行ue波束調整，并通過調整后的ue波束發送和接收數據。
具體地，第二ue在多個ue波束方向上通過和波束及差分波束發送包括前導序列的接入信號。
其中，和波束采用和波束權重系數作為波束賦形權重系數，且差分波束采用差分波束權重系數作為波束賦形權重系數。
優選地，在步驟s330中，根據發送能量最大的ue波束方向的標識以及ue波束方向角度偏差對ue波束方向及ue波束寬度進行調整。
優選地，在ue波束方向上使用第三波束寬度進行前導序列的發送；在調整后的ue波束方向上使用第四波束寬度進行mgs3的發送；第三波束寬度不小于第四波束寬度。
優選地，在步驟s310中，通過差分波束發送方式在隨機接入信道中向基站設備發送包括前導序列的接入信號。
更優選地，隨機接入信道包括多個隨機接入子信道，每個隨機接入子信道對應于一個ue波束方向。
更優選地，前導序列由第一部分序列及第二部分序列組成，在一個隨機接入子信道中通過和波束發送第一部分序列，且通過差分波束發送第二部分序列。
更優選地，在兩個相鄰的隨機接入子信道中分別通過和波束發送前導序列。
可選地，通過預定的時頻資源在隨機接入信道中通過和波束及差分波束發送前導序列。
其中，預定的時間頻率資源至少包括：
不同的時域資源；不同的頻域資源；相互正交的碼字在相同的時頻資源。
在本發明的第五具體應用場景中，基站與第二ue采用基于天線陣列的傳輸結構。本實施例中將描述第二ue采用差分波束發送方式而基站采用傳統的輪詢方式的隨機接入過程。
第二ue通過差分波束發送方式向基站設備發送包括前導序列的接入信號；其中，前導序列在隨機接入信道中發送。第二ue在發送前導序列時，采用差分波束發送方式進行發送。
具體地，將前導序列分為兩部分，第一部分序列使用和波束發送，即和波束序列，第二部分序列使用差分波束發送，即差分波束序列；相應的隨機接入信道如圖21所示。
如圖21所示的結構中，和波束序列與差分波束序列屬于同一前導序列，但和波束序列，即圖21中前導序列的前半部分，采用和波束發送，其波束賦形權重系數為：
其中，nue表示ue波束賦形所用的天線數量，
圖21中的后半部分，采用差分波束發送，其波束賦形權重系數為：
即差分波束權重系數為nue維向量，差分波束權重系數的前nue/2個元素與和波束權重系數向量的前nue/2個元素相同，差分波束權重系數的后nue/2個元素為和波束權重系數向量的后nue/2個元素的相反數。
對和波束序列進行相關性檢測得到相關性檢測結果，即和波束接收能量；對差分序列進行相關性檢測結果得到相關性檢測結果，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性檢測，得到和波束序列部分的相關性檢測結果與差分波束序列的相關性檢測結果。一種優選的判定方式為：若和波束序列部分與某一前導序列的相關性檢測結果為rs，即針對該前導序列的第五相關性檢測結果，差分波束序列部分與該前導序列的相關性檢測結果為rd，即針對該前導序列的第六相關性檢測結果，則滿足如下條件之一時，認為檢測到該前導序列：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根據小區半徑、前導序列發送過程中第二ue與基站用于波束賦形的天線數量、前導序列長度等因素共同決定。
若檢測到某前導序列，則將該前導序列相應的相關性檢測結果作為和波束能量與差分波束能量，計算能量比值，從而得到第二ue的ue波束方向角度偏差。
可選地，采用將相同的前導序列使用不同的時間資源進行發送。例如，使用連續的兩個隨機接入子信道進行相同的前導序列的發送。其中，第一個隨機接入子信道使用和波束進行發送；第二個隨機接入子信道使用差分波束進行發送。如圖23所示，第一隨機接入子信道使用和波束傳輸，第二隨機接入子信道使用差分波束傳輸。
優選地，采用將相同的前導序列使用不同的頻率資源進行發送，或是使用相互正交的碼字在相同的時頻資源發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的基站波束方向與相應前導序列后，進行隨機接入響應信號的發送。隨機接入響應信號包含的隨機接入前導序列標識符、定時提前指令、c-rnti，以及為第二ue下次上行傳輸所分配的時頻資源等外，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，即將可能出現的角度偏差值量化，并制作相應的查找表。基站在檢測出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的索引，并在隨機接入響應信號中一同發送給第二ue。
第二ue接收到了相應的隨機接入響應信號，并根據查找表以及角度偏差索引確定相應的ue波束方向角度偏差。根據ue波束方向角度偏差調整ue波束方向，并使用波束寬度較窄的波束發送msg3。第二ue在接收基站發送的沖突解決方案時，通過調整后ue波束方向且較窄的波束進行信號接收，以增加接收信噪比。
在本發明的第六具體應用場景中，基站與第二ue均配備基于天線陣列的傳輸結構，并且第二ue使用差分波束發送方式完成隨機接入過程。
當第二ue端配備的天線陣列由較多天線陣元組成時，第二ue端能夠產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ue波束完成前導序列的發送，如圖24所示。
如圖24所述，兩個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。發送前導序列時，第二ue以波束方向1至波束方向6的順序使用每一對和/差分波束發送前導序列。若基站側也使用多個波束方向，則第二ue按照波束方向1到波束方向6的順序重復發送多次。
使用不同方向的波束對發送的前導序列可以相同或不同。發送相同的前導序列時，第二ue從可用前導序列資源池中隨機選擇一個前導序列，進行發送；不同波束方向發送不同的前導序列時，將可用前導序列資源池劃分為互不相交的幾個資源池子集，每個波束方向對應一個資源池子集。第二ue發送前導序列時，從每個資源池子集中隨機選擇一個前導序列，分別用對應的波束對依次發送。
基站在檢測到前導序列的發送后，會將能量最強的ue波束方向以及相應的ue波束方向角度偏差通過隨機接入響應信號發送給第二ue。
具體地，若第二ue使用不同方向的ue波束發送相同的前導序列，基站確定每個ue波束方向的發送能量，并得到發送能量最大的時隙，估計該時隙上第二ue的ue波束方向角度偏差，將時隙的索引與ue波束方向角度偏差的量化值通過隨機接入響應信號發送給第二ue。第二ue接收到隨機接入響應信號后，根據時隙索引得知發送能量最大的波束方向，并通過ue波束方向角度偏差調整并選擇最優的窄波束進行后續信號的發送與接收。
若第二ue使用不同方向的ue波束發送不同的前導序列，基站確定每個ue波束方向的發送能量，得到發送能量最大的前導序列，并估計該前導序列對應ue波束方向的ue波束方向角度偏差。基站通過隨機接入響應信號發送前導序列標識符以及ue波束方向角度偏差的量化值。第二ue接收到rar后，根據前導序列得到發送能量最大的ue波束方向，并通過ue波束方向角度偏差選擇最優的窄波束進行后續信號的發送與接收。
隨機接入過程中，第二ue需要接收基站發送的隨機接入響應信號。具體地，第二ue通過兩種方式進行rar的接收：1)、第二ue使用全向天線接收，通過隨機接入響應信號內的發送能量最大的ue波束以及ue波束方向角度偏差調整后續信號發送與接收時所使用的波束；2)、第二ue掃描全部波束方向，獲取隨機接入響應信號的信息。
本實施例中，與傳統的基于波束輪詢的隨機接入方案相比，在ue側采用差分波束發送方式的隨機接入過程能夠縮短搜索最優波束對所需要的時間。這是由于差分波束發送方式能夠以較高的精度確定角度偏差，因此ue在發送前導序列時，可以使用較寬的波束，通過隨機接入響應信號中攜帶的ue波束方向角度偏差調整ue波束方向，并使用較窄的波束完成后續步驟信號的接收與發送。這樣，ue側發送前導序列的次數可以顯著降低。
需要說明的是，具體應用場景五和六所述的方式適用于基于競爭的隨機接入過程，其中ue端采用差分方式發送前導序列，基站檢測前導序列并確定ue波束方向角度偏差，并通過隨機接入響應信息指示ue的方式仍然適用于基于非競爭的隨機接入過程。不同之處在于，ue所發送的前導序列由基站分配；ue接收到隨機接入響應信息以及ue波束方向角度偏差等信息后，隨機接入過程結束，ue后續會調整波束寬度以及波束方向，用于進行后續與基站的通信。
圖25為本發明一個實施例提供的基于差分波束的隨機接入的基站設備的設備結構示意圖。
基站設備包括第一接收模塊410、第一偏差檢測模塊420和第一調整及發送模塊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的前導序列；第一偏差檢測模塊420基于針對前導序列確定基站波束方向角度偏差；第一調整及發送模塊430根據基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，并通過調整后的基站波束向第一ue發送隨機接入響應信號。
優選地，第一接收模塊410在多個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的前導序列。
優選地，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；對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定接入信號包括任一前導序列。
優選地，第一偏差檢測模塊420具體用于基于針對前導序列的相關性檢測結果進行基站波束方向偏差檢測，以確定基站波束方向角度偏差。
優選地，第一接收模塊410對接入信號進行前導序列相關性檢測的方式，包括：在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測。
優選地，和波束采用和波束權重系數作為波束賦形權重系數，且差分波束采用差分波束權重系數作為波束賦形權重系數。
優選地，和波束權重系數分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權重系數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元素為第二和波束部分中相應元素的相反數。
優選地，和波束權重系數通過下式表示：
其中，nsum為采用和波束權重系數的接收陣列所用的天線數，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為發送信號波長；和波束權重系數為nsum維向量，其中第n個元素為
1≤n≤nsum；
差分波束權重系數通過下式表示：
其中，ndif為采用差分波束權重系數的發送陣列所用的天線數，nsum＝ndif；
差分波束權重系數為ndif維向量，其中，差分波束權重系數的前ndif/2個元素與和波束權重系數的前nsum/2個元素相同，差分波束權重系數的后ndif/2個元素為和波束權重系數的后nsum/2個元素的相反數。
優選地，在多個基站波束方向上通過和波束及差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，包括：
在多個基站波束方向上通過和波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第一相關性檢測結果；
在多個基站波束方向上通過差分波束對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定針對任一前導序列的第二相關性檢測結果；
若判斷在至少一個基站波束方向上第一相關性檢測結果和/或第二相關性檢測結果滿足第一判定條件時，確定在至少一個基站波束方向上檢測到接入信號包括任一前導序列。
優選地，第一判定條件包括以下至少任一項：
第一相關性檢測結果大于第一閾值，且第二相關性檢測結果大于第一閾值；
第一相關性檢測結果大于第二閾值；
第二相關性檢測結果大于第二閾值；
其中，第一閾值小于第二閾值。
優選地，基于針對前導序列的相關性檢測結果進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：
在接收到任一前導序列的至少一個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性檢測結果及第二相關性檢測結果來確定基站波束方向角度偏差。
優選地，第一偏差檢測模塊420根據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行調整。
優選地，在基站波束方向上使用第一波束寬度進行前導序列的接收與相關性檢測；在調整后的基站波束方向上使用第二波束寬度進行隨機接入響應信號的發送；第一波束寬度不小于第二波束寬度。
優選地，當前導序列是第一ue通過差分波束發送方式發送的，該基站設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送的前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。
優選地，在發送前導序列的至少一個ue波束方向中選擇發送能量最大的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送的前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定ue波束方向角度偏差。
優選地，通過和波束及差分波束對在發送能量最大的ue波束方向上的和波束發送的前導序列進行前導序列相關性檢測，確定第三相關性檢測結果；通過和波束及差分波束對在發送能量最大的ue波束方向上的差分波束發送的前導序列進行前導序列相關性檢測，確定第四相關性檢測結果；基于第三相關性檢測結果及第四相關性檢測結果來確定ue波束方向角度偏差。
優選地，第三偏差檢測模塊包括檢測結果獲取單元；檢測結果獲取單元將對多個分量前導序列的相關性檢測結果求和作為前導序列的相關性檢測結果。
優選地，該基站設備還包括角度偏差確定模塊和移動角速度確定模塊；角度偏差確定模塊基于多個相同的分量前導序列進行ue波束方向偏差檢測，以確定每一分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差；移動角速度確定模塊基于各個分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差進行ue波束方向的變化值的平均值計算，并根據計算結果確定第一ue的移動角速度。
優選地，該基站設備還包括波束寬度調整模塊；波束寬度調整模塊根據第一ue的移動角速度來調整基站波束寬度。
優選地，該基站設備還包括角度偏差估計模塊；角度偏差估計模塊基于最后一個分量前導序列的分量ue波束方向角度偏差估計ue波束方向角度偏差。
其中，隨機接入響應信號至少包括：用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息及ue波束方向角度偏差。
優選地，該基站設備還包括第三調整及發送模塊；第三調整及發送模塊通過調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整后的ue波束發送的消息3，并通過調整后的基站波束發送相應的沖突解決方案。
優選地，該基站設備還包括配置信息發送模塊；配置信息發送模塊用于基站設備發送波束配置信息；
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送方式的指示信息；ue發送前導序列所采用的波束寬度以及ue發送后續數據所采用的波束寬度；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。
優選地，若檢測到來自多個波束方向的多個相同的前導序列時，該基站設備還包括優先級確定模塊和第四偏差檢測模塊；優先級確定模塊確定多個基站波束方向的多個相同的前導序列的優先級；第四偏差檢測模塊選擇優先級最高的基站波束方向的前導序列進行波束方向偏差檢測。
其中，確定多個基站波束方向上多個相同的前導序列的優先級的方式，包括但不限于以下至少任一項：
依據多個基站波束方向上與各個前導序列相應的接收能量的大小順序來確定相應的優先級；
依據多個基站波束方向上檢測到各個前導序列的時間的先后順序來確定相應的優先級。
圖26為本發明一個實施例提供的隨機接入的基站設備的設備結構示意圖。
基站設備包括第二接收模塊510、第二偏差檢測模塊520和第二發送模塊530；第二接收模塊510接收第二ue通過差分波束發送方式發送的前導序列；第二偏差檢測模塊520基于前導序列，確定發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差；第二發送模塊530向第二ue發送隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差。
優選地，第二接收模塊具體包括接收單元和相關性檢測單元：接收單元接收第二ue通過差分波束發送方式發送的接入信號；相關性檢測單元對接入信號進行前導序列相關性檢測，以確定接入信號包括任一前導序列。
優選地，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序列的相關性檢測結果進行ue波束方向偏差檢測，以發送能量最大的ue波束方向以及ue波束方向角度偏差。
優選地，相關性檢測單元具體用于對接收到的第二ue在多個ue發送波束上通過和波束及差分波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測。
優選地，相關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ue波束方向上通過和波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第五相關性檢測結果；第二檢測子單元對接收到的在多個ue波束方向上通過差分波束發送的接入信號進行前導序列相關性檢測，確定針對任一前導序列的第六相關性檢測結果；判斷子單元若判斷在接收到的至少一個ue波束方向上第五相關性檢測結果和/或第六相關性檢測結果滿足第二判定條件時，確定在接收到的至少一個ue波束方向上檢測到接入信號包括任一前導序列。
優選地，第二判定條件包括但不限于以下至少任一項：
第五相關性檢測結果大于第三閾值，且第六相關性檢測結果大于第三閾值；
第五相關性檢測結果大于第四閾值；
第六相關性檢測結果大于第四閾值；
其中，第三閾值小于第四閾值。
優選地，偏差檢測單元包括選擇發送子單元和角度偏差確定子單元；選擇發送子單元在發送前導序列的至少一個ue發送波束中選擇發送能量最大的ue波束方向；角度偏差確定子單元在發送能量最大的ue波束方向上，基于第五相關性檢測結果及第六相關性檢測結果來確定ue波束方向角度偏差。
優選地，該基站設備還包括第四調整及發送模塊；第四調整及發送模塊接收第二ue通過基于波束指示信息及ue波束方向角度偏差調整后的ue波束發送的消息3，并發送相應的沖突解決方案。
圖27為本發明一個實施例提供的隨機接入的用戶設備的設備結構示意圖。
用戶設備包括第一發送模塊610、第三接收模塊620和第二調整及收發模塊630；第一發送模塊610通過差分波束發送方式向基站設備發送前導序列；第三接收模塊620接收來自基站設備的隨機接入響應信號，其中，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息以及ue波束方向角度偏差；第二調整及收發模塊630根據波束指示信息以及ue波束方向角度偏差進行ue波束調整，并通過調整后的ue波束發送和接收數據。
優選地，第一發送模塊包括第一發送單元；第一發送單元在多個ue波束方向上通過和波束及差分波束發送前導序列。
優選地，和波束采用和波束權重系數作為波束賦形權重系數，且差分波束采用差分波束權重系數作為波束賦形權重系數。
優選地，和波束權重系數分為第一和波束部分及第二和波束部分，且差分波束權重系數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元素為第二和波束部分中相應元素的相反數。
優選地，和波束權重系數通過下式表示：
其中，nsum為采用和波束權重系數的接收陣列所用的天線數，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；和波束權重系數為nsum維向量，其中第n個元素為
1≤n≤nsum；
差分波束權重系數通過下式表示：
其中，ndif為采用差分波束權重系數的發送陣列所用的天線數，nsum＝ndif；
差分波束權重系數為ndif維向量，其中，差分波束權重系數的前ndif/2個元素與和波束權重系數的前nsum/2個元素相同，差分波束權重系數的后ndif/2個元素為和波束權重系數的后nsum/2個元素的相反數。
優選地，第一發送模塊具體包括第二發送單元；第二發送單元在多個ue波束方向上通過差分波束發送方式發送相同或不同的前導序列。
其中，第二發送單元在多個ue波束方向上發送相同的前導序列時采用的序列長度大于發送不同的前導序列時采用的序列長度。
優選地，前導序列集合包括多個互不相交的子集，第二發送單元具體用于各個ue波束方向從互不相同的子集中選擇任一前導序列，并通過差分波束發送方式進行發送。
優選地，第二調整及收發模塊具體包括調整單元；調整單元根據波束指示信息以及ue波束方向角度偏差對ue波束方向及ue波束寬度進行調整。
其中，在ue波束方向上使用第三波束寬度進行前導序列的發送；在調整后的ue波束方向上使用第四波束寬度進行消息3的發送；第三波束寬度不小于第四波束寬度。
優選地，第一發送模塊包括第三發送單元；第三發送單元通過差分波束發送方式在隨機接入信道中向基站設備發送前導序列。
其中，隨機接入信道包括多個隨機接入子信道，每個隨機接入子信道對應一個ue-基站波束方向對。
優選地，前導序列由第一部分序列及第二部分序列組成，第三發送單元包括第一發送子單元；第一發送子單元在一個隨機接入子信道中通過和波束發送第一部分序列，且通過差分波束發送第二部分序列。
優選地，第三發送單元包括第二發送子單元；第二發送子單元在兩個相鄰的隨機接入子信道中分別通過和波束發送前導序列。
優選地，第三發送單元包括第三發送子單元；第三發送子單元通過預定的時頻資源在隨機接入信道中通過和波束及差分波束發送前導序列。
其中，預定的時間頻率資源至少包括但不限于以下任一項：
不同的時域資源；不同的頻域資源；相互正交的碼字在相同的時頻資源。
本發明另一實施例提供了一種用于隨機接入的用戶設備，該用戶設備包括：第二發送模塊、第四接收模塊和第四收發模塊；第二發送模塊向基站設備發送前導序列；第四接收模塊接收基站設備通過調整后的基站波束方向發送的隨機接入響應信號，隨機接入響應信號包括用于指示發送能量最大的ue波束方向的波束指示信息；第四收發模塊通過發送能量最大的ue波束方向發送和接收數據。
優選地，第二發送模塊具體包括第四發送單元；第四發送單元在多個ue波束方向上發送相同或不同的前導序列。
其中，在多個ue波束方向上發送相同的前導序列時采用的序列長度大于發送不同的前導序列時采用的序列長度。
優選地，前導序列集合包括多個互不相交的子集，第四發送單元具體用于各個ue波束方向從互不相同的子集中選擇任一前導序列進行發送。
其中，前導序列是基站設備通過和波束及差分波束來接收的。
其中，隨機接入響應信號是基站根據檢測到的基站波束方向角度偏差進行基站波束調整，并通過調整后的基站波束發送的。本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實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的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。
以上所述僅是本發明的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
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