本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种随机接入方法、基站和用户设备。
背景技术：
随着信息产业的快速发展，特别是来自移动互联网和物联网(iot,internetofthings)的增长需求，给未来移动通信技术带来前所未有的挑战。如根据国际电信联盟itu的报告itu-rm.[imt.beyond2020.traffic]，可以预计到2020年，移动业务量增长相对2010年(4g时代)将增长近1000倍，ue(userequipment，用户设备)连接数也将超过170亿，随着海量的iot设备逐渐渗透到移动通信网络，连接设备数将更加惊人。为了应对这前所未有的挑战，通信产业界和学术界已经展开了广泛的第五代移动通信技术研究(5g)，面向2020年代。目前在itu的报告itu-rm.[imt.vision]中已经在讨论未来5g的框架和整体目标,其中对5g的需求展望、应用场景和各项重要性能指标做了详细说明。针对5g中的新需求，itu的报告itu-rm.[imt.futuretechnologytrends]提供了针对5g的技术趋势相关的信息，旨在解决系统吞吐量显著提升、用户体验一致性、扩展性以支持iot、时延、能效、成本、网络灵活性、新兴业务的支持和灵活的频谱利用等显著问题。
随机接入(randomaccess)过程是无线通信系统中的重要步骤，用于ue与基站间建立下行同步和上行同步，以及基站为ue分配用于识别用户的id等。初始接入和随机接入的性能直接影响到ue的体验。其中，对于传统的无线通信系统，如lte以及lte-advanced中，随机接入过程被应用于如建立初始链接、小区切换、重新建立上行链接、rrc连接重建等多个场景，并根据ue是否独占前导序列资源划分为基于竞争的随机接入(contention-basedrandomaccess)以及基于非竞争的随机接入(contention-freerandomaccess)。由于基于竞争的随机接入中，各个ue在尝试建立上行链接的过程中，从相同的前导序列资源中选择前导序列，可能会出现多个ue选择相同的前导序列发送给基站，因此冲突解决机制是随机接入中的重要研究方向，如何降低冲突概率、如何快速解决已经发生的冲突，是影响随机接入性能的关键指标。
通常，基于竞争的随机接入过程分为四步，如图1所示。在随机接入过程开始之间，基站将随机接入过程的配置信息发送给用户，用户根据接收到的配置信息进行随机接入过程。第一步中，用户从前导序列资源池中随机选择一个前导序列，发送给基站。基站对接收信号进行相关性检测，从而识别出用户所发送的前导序列。第二步中，基站向用户发送随机接入响应(randomaccessresponse,rar)，包含随机接入前导序列标识符、根据用户与基站间时延估计所确定的定时提前指令、临时小区无线网络临时标识(temporarycell-radionetworktemporaryidentifier,tc-rnti)，以及为用户下次上行传输所分配的时频资源。第三步中，用户根据rar中的信息，向基站发送第三条消息(msg3)。msg3中包含用于用户终端标识以及rrc链接请求等信息，其中，该用户终端标识是用户唯一的，用于解决冲突。第四步中，基站向用户发送冲突解决标识，包含了冲突解决中胜出的用户终端标识。用户在检测出自己的标识后，将临时小区无线网络临时标识升级为小区无线网络临时标识(cell-radionetworktemporaryidentifier,c-rnti)，并向基站发送ack信号，完成随机接入过程，并等待基站的调度。否则，用户将在一段延时后开始新的随机接入过程。
需要说明的是，在上述第二步中，随机接入响应在物理下行共享信道发送。在发送的过程中，基站使用随机接入无线网络临时标识(randomaccess-radionetworktemporaryidentity,ra-rnti)对物理下行共享信道对应的物理下行控制信道进行加扰。随机接入无线网络临时标识与基站检测到的前导序列所发送占用的时频资源一一对应。在这种情况下，用户可以计算出相应的随机接入无线网络临时标识，并使用该标识解扰物理下行控制信道，从而进一步检测随机接入响应。
对于基于非竞争的随机接入过程，由于基站已知用户标识，可以为用户分配前导序列。因此用户在发送前导序列时，不需要随机选择序列，而会使用分配好的前导序列。基站在检测到分配好的前导序列后，会发送相应随机接入响应，包括定时提前以及上行资源分配等信息。用户接收到随机接入响应后，认为已完成上行同步，等待基站的进一步调度。因此，初始接入和基于非竞争的随机接入过程仅包含两个步骤：步骤一为发送前导序列；步骤二为随机接入响应的发送。
毫米波通信是5g可能的一项关键技术。通过提高载波频率到毫米波频段，可用带宽将大大增加，因此能够极大的提高系统的传输速率。为对抗毫米波波段无线信道中高衰落、高损耗等特性，毫米波通信系统一般采用波束赋形(beamforming)技术，即通过使用加权因子，将波束能量集中于某一方向。进行无线通信时，基站与用户通过轮询等方式搜索出最优的波束对，从而最大化基站侧和用户侧的接收信噪比。由于建立初始链接时用户与基站并不知晓最优波束对的方向，因此毫米波通信系统中随机接入面临着极大的挑战。
为了获取用户端的发射波束赋形方向，一种可能的方式如下：用户在第一步发送前导序列阶段通过传统轮询或差分轮询的方式尝试发送所有可能的波束，基站根据接收信号强度等信息检测出最优的发射波束赋型方向，并在第二步随机接入响应中将最优波束赋型方向的指示发送给用户。
在现有的方案中，一般是通过显式指示(explicitindication)的方式将指示的用户发射波束编号、发射波束索引或发射波束方向偏差索引直接包括在随机接入响应中发送给用户。在这种情况下，随机接入响应在已有内容的基础上，还必须增加额外的比特来传输上述指示的波束信息。当用户发射波束赋型方向数量较大时，对应的随机接入响应开销将会明显增加，降低系统性能。此外，当不同用户的发射波束方向总量不同时，不同用户对应的随机接入响应需增加的比特数也不相同。在这种情况下，若针对不同的用户发送不同长度的随机接入响应，信令开销将会明显增大；若针对不同的用户发送相同长度的随机接入响应，虽然信令开销不会受到明显影响，但是随机接入响应的长度必须以发射波束方向总量最大的用户为参考，对于发射波束方向总量较小的用户是不必要的，导致资源开销将会进一步增大。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提出了一种随机接入方法、基站和用户设备，解决现有技术中，在基于毫米波通信系统的随机接入过程中指示最优波束赋型方向导致的资源开销增加、系统性能降低的问题。
根据本发明的第一方面，本发明实施例提供一种随机接入方法，包括如下步骤：基站接收用户设备发送的前导序列；基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。
优选的，所述指示标识为随机接入无线网络临时标识；所述向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应的步骤，包括：使用所述随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道向用户设备发送随机接入响应。
优选的，所述基站接收用户设备发送的前导序列的步骤，包括：基站接收用户设备基于单天线端口或多天线端口发送的前导序列。
优选的，当基站接收用户设备基于单天线端口发送的前导序列时，所述预设映射关系为发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率所映射的随机接入无线网络临时标识。
优选的，当基站接收用户设备基于多天线端口发送的前导序列时，所述预设映射关系为发射波束方向、发射波束方向偏差以及随机接入信道占用时频资源同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向、该能量最大的发射波束方向偏差以及随机接入信道占用时频资源所映射的随机接入无线网络临时标识。
优选的，所述依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向、该能量最大的发射波束方向偏差以及随机接入信道占用时频资源所映射的随机接入无线网络临时标识的步骤之前，还包括：基于所述前导序列相应的和波束序列相关性检测结果和差分波束序列相关性检测结果确定该能量最大的发射波束方向偏差。
优选的，所述预设映射关系为发射波束方向所使用的随机接入信道时间资源以及随机接入信道频率资源同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所使用的随机接入信道时间资源以及随机接入信道频率资源所映射的随机接入无线网络临时标识。
优选的，所述指示标识为小区无线网络临时标识；所述向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应的步骤，包括：确定用户设备所在的小区，从所述小区的小区无线网络临时标识子集中选取一个未被使用的小区无线网络临时标识，向用户设备发送包含所选取的小区无线网络临时标识的随机接入响应。
优选的，所述基站接收用户设备发送的前导序列的步骤，包括：基站接收用户设备基于单天线端口或多天线端口发送的前导序列。
优选的，所述预设映射关系为发射波束方向同所述小区无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的小区无线网络临时标识；或者，所述预设映射关系为发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向以及该能量最大的发射波束方向偏差所映射的小区无线网络临时标识。
优选的，所述接收用户设备发送的前导序列的步骤之前，还包括：向用户设备发送系统配置信息，所述配置信息包括随机接入信道配置信息，还包括发射波束方向与所述指示标识的映射关系。
优选的，所述基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向的步骤，包括：基于对所述前导序列相关性检测结果来确定能量最大的发射波束方向。
根据本发明的第二方面，本发明实施例提供一种随机接入方法，包括如下步骤：用户设备向基站发送前导序列；接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应；依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向；在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
优选的，所述指示标识为随机接入无线网络临时标识；所述接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应的步骤，包括：计算加扰下行控制信道所使用的随机接入无线网络临时标识，使用所述随机接入无线网络临时标识解扰所述下行控制信道，以接收所述随机接入响应。
优选的，所述用户设备向基站发送前导序列的步骤，包括：用户设备基于单天线端口或多天线端口向基站发送前导序列。
优选的，当用户设备基于单天线端口向基站发送前导序列时，所述预设映射关系为发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向的步骤，包括：依据所述映射关系，确定映射于所述随机接入无线网络临时标识的能量最大的发射波束方向。
优选的，当用户设备基于多天线端口向基站发送前导序列时，所述预设映射关系为发射波束方向、发射波束方向偏差以及随机接入信道占用时频资源同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向的步骤，包括：依据所述映射关系，确定映射于所述随机接入无线网络临时标识的能量最大的发射波束方向。
优选的，所述预设映射关系为发射波束方向所使用的随机接入信道时间资源以及随机接入信道频率资源同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向的步骤，包括：依据所述映射关系，确定该随机接入无线网络临时标识所映射的随机接入信道时间资源以及随机接入信道频率资源，再确定使用该随机接入信道时间资源以及随机接入信道频率资源的能量最大的发射波束方向。
优选的，所述指示标识为小区无线网络临时标识。
优选的，所述用户设备向基站发送前导序列的步骤，包括：用户设备基于单天线端口或多天线端口向基站发送前导序列。
优选的，所述预设映射关系为发射波束方向同所述小区无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向的步骤，包括：依据所述映射关系，确定映射于所述小区无线网络临时标识的能量最大的发射波束方向；或者，所述预设映射关系为发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系；所述依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向的步骤，包括：依据所述映射关系，确定映射于所述小区无线网络临时标识的能量最大的发射波束方向。
优选的，所述用户设备向基站发送前导序列的步骤之前，还包括：接收基站发送的系统配置信息，所述配置信息包括随机接入信道配置信息，还包括发射波束方向与所述指示标识的映射关系。
根据本发明的第三方面，本发明实施例提供一种基站，包括：第一接收模块，用于接收用户设备发送的前导序列；第一确定模块，用于基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；第二确定模块，用于依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；第一发送模块，用于向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；第二接收模块，用于接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。
根据本发明的第四方面，本发明实施例提供一种用户设备，包括：第三发送模块，用于向基站发送前导序列；第三接收模块，用于接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应；第三确定模块，用于依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向；第四发送模块，用于在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：
与传统的随机接入方案相比，本实施例的方案在随机接入响应中包含了映射于波束赋形方向的指示标识，而无需附加发射波束编号、发射波束索引或发射波束方向偏等波束信息，因而无需增加更多的比特来传输指示的波束信息，显著降低了系统开销，大大提高了5g通信系统中随机接入过程的性能。
同时，当不同用户设备的发射波束方向总量不同时，不同用户设备对应的随机接入响应均包含指示标识，该指示标识的信令长度是统一的，不因用户设备的发射波束方向总量不同而不同，因而，可大大减少信令开销，进一步提升5g通信系统中随机接入过程的性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中lte/lte-a中初始接入和基于竞争的随机接入过程示意图；
图2为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图；
图3为和波束和差分波束接收能量示意图；
图4为差分波束与和波束接收信号比值示意图；
图5为本发明所采用一种实施例的天线阵列的传输结构；
图6为实施例一的用户设备指定波束方向的示意图；
图7为实施例一的发射波束方向、随机接入信道资源同随机接入无线网络临时标识ra-rnti的映射示例图；
图8为实施例一用户设备采用单端口波束轮询方案对应的帧结构示意图；
图9为实施例二的用户设备指定波束对方向的示意图；
图10为实施例二的发射波束方向、发射波束方向的偏差、随机接入信道时频资源同随机接入无线网络临时标识的映射示例图；
图11为实施例二用户设备采用多端口波束轮询方案对应的帧结构示意图；
图12为实施例二的基站检测前导序列和波束发射方向偏差的流程图；
图13为实施例三的发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系的示例图；
图14为实施例四用户设备采用波束轮询方案对应的帧结构示意图；
图15为实施例四的随机接入信道时频资源同随机接入无线网络临时标识的映射示例图；
图16为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图；
图17为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图；
图18为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图；
图19为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图；
图20为本发明一种实施例的基站的结构示意图；
图21为本发明一种实施例的用户设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对5g通信系统在指示最优波束过程中所带来的问题，本发明提出了一种随机接入方法。其基本原理为，在不增加随机接入响应数据量的条件下，使用随机接入无线网络临时标识、小区无线网络临时标识或其他参数标识隐式地指示发射波束赋形方向。
图2为本发明一种实施例的随机接入方法的流程图，其包括如下四个步骤：
步骤一中，基站发送系统配置信息。配置信息内容包括随机接入信道配置信息(前导序列格式、前导序列占用时频资源等)，以及发射波束方向与指示标识的映射关系。该指示标识可以是随机接入无线网络临时标识ra-rnti、小区无线网络临时标识c-rnti或者其他参数标识。
步骤二中，基于接收到的随机接入信道配置信息，用户随机选取一个前导序列，在相应时频资源上采用传统的单端口波束轮询或者多端口波束轮询方式发送该前导序列。基站在检测出前导序列后，能够根据各波束接收能量或信号获知最优发射波束方向及偏差。
步骤三中，基站基于检测出的用户最优发射波束方向及偏差，以及发射波束方向与指示标识的映射关系，确定该用户最优发射波束方向所映射的指示标识，并发送包含该指示标识的随机接入响应rar。在这种情况下，用户设备基于自身前导序列所使用的时频资源，检测随机接入响应中的指示标识，并根据步骤一中接收到的发射波束方向与指示标识的映射关系确定发射波束赋形的方向，即最优发射波束方向。
步骤四中，用户设备在基站所指示的发射波束赋形的方向上发送信号，由基站进行该信号的接收。用户设备在基站所指示的发射波束赋形的方向上所发送的信号具体可以是第三条消息msg3，msg3中包含用于用户终端标识以及rrc链接请求等信息，其中，该用户终端标识是用户设备唯一的，用于解决冲突。之后，基站可向用户发送冲突解决标识，包含了冲突解决中胜出的用户终端标识。用户设备在检测出胜出的用户终端标识后，将临时小区无线网络临时标识升级为小区无线网络临时标识c-rnti，并向基站发送ack信号，完成随机接入过程，并等待基站的调度。否则，用户设备将在一段延时后开始新的随机接入过程。
需要说明的是，在步骤一中，基站也可以不发送发射波束方向与指示标识的映射关系。在这种情况下，在步骤三中基站基站基于检测出的用户最优发射波束方向及偏差，并基于该方向对应的随机接入资源确定指示标识，并发送包含该指示标识的随机接入响应rar。随后用户设备基于自身轮询发送前导序列所使用的时频资源，检测随机接入响应中的指示标识，并根据检测出的指示标识确定对应的前导序列时频资源，从而最终确定最优发射波束方向。在步骤二中，用户设备可以采用单端口波束轮询或者多端口波束轮询的方式发送前导序列。若采用传统的单端口波束轮询，则发射端在多个预先设定的方向上使用单端口依次发送单一波束，基站根据接收能量确定用户最优的波束方向。例如，一种波束赋形系数可以写为如下形式：
其中，m表示发射端天线数，d表示天线间隔，λ表示波长，θ表示发射端发射波束的方向。若采用多端口波束轮询，则发射端在多个预先设定的方向上使用两个或多个不同的端口在正交资源上分别发送两个或多个波束，且发射的波束间具有一定的相关性，能够使得接收端通过信号比较得到发送端波束的偏差估计。例如，一种两端口优选的波束赋形系数可以写为如下形式：
其中，n为偶数，表示发射端天线数，d表示天线间隔，λ表示波长，θ表示发射端发射波束的方向。从上述波束赋形系数可以看到，wsum即为波束方向为θ的传统波束赋形系数，与单端口发送单一波束的示例相同，本发明中将之称为和波束；而wdif中前半部分元素与和波束wsum中相同，后半部分为wsum相应元素的相反数，可以看作波束wsum的差分波束。
以发射端配备8根天线为例，图3所示为和波束和差分波束接收能量示意图。可以看到，虽然和波束和差分波束的指向方向是相同的，但是两个波束的能量分布并不相同，因此可以使用两个波束接收信号的比值作为判别与中心波束方向偏差的依据。
图4所示为差分波束与和波束接收信号比值示意图。从图中可以看到，在一定偏差范围内，偏差与接收信号比值是一一对应的。在图4所示示例中，该偏差范围约为[-15°,15°]。若偏差在此范围内，可以依据接收信号比值与对应偏差制作查找表，根据接收信号比值从查找表中读出相应的偏差，并由收端反馈给发端，用以调整发射波束方向。
图2所示流程适用于基于竞争的随机接入过程。对于基于非竞争的随机接入过程，虽然用户设备所发送的前导序列是基站所分配的，但是仍然需要指示用户的最优发送波束方向，因此在指示用户的最优发送波束方向时，仍然可以采用本方案所提供的基于差分波束的方式来完成。
实施例一：
本实施例将介绍用户设备采用单天线端口波束轮询发送方式发送前导序列时，基于随机接入无线网络临时标识的随机接入方法。
如图5所示，基站和用户设备均采用如图5所示的基于天线阵列的传输结构。图5中，经过基带处理后的每条链路经过上变频与数字-模拟转换器(digital-to-analogconverter,dac)与一个由nst个天线单元组成的天线阵列相连，天线阵列中的各个天线仅能调整相位。通过调整相位，天线阵列可以形成合适方向的波束，完成系统的波束赋形。
为了保证波束覆盖，用户设备侧预先指定了指向不同的多个波束方向。图6为本实施例中用户指定的波束方向示意图。图6中，用户使用4个波束完成对空间的覆盖。
在步骤1中，基站将系统配置信息通过下行控制信道、下行广播信道、下行共享信道或高层信令配置发送给用户设备。系统配置信息包括随机接入配置信息，还包括随机接入无线网络临时标识ra-rnti与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系。其中，上述映射关系可以进一步表示为：发射波束方向、随机接入信道所占时间以及随机接入信道所占频率同随机接入无线网络临时标识ra-rnti一一对应。
图7所示为随机接入无线网络临时标识ra-rnti与发射波束方向、随机接入信道资源(prach资源)的映射示例图。其中，随机接入信道可使用的时频资源总数为m(资源索引取值范围是0≤m≤m)，发射波束方向总数为b(波束索引取值范围是0≤b<b)，随机接入无线网络临时标识总数为n(标识索引取值范围是1≤n≤n)，且满足n≥mb。在这样的映射关系中，一个发射波束方向对应一个或多个随机接入无线网络临时标识，而这些随机接入无线网络临时标识分别对应不同的随机接入信道资源。
上述映射关系用函数可表示为ra-rnti＝f(bid,tid,fid)
其中，bid表示用户发射波束方向的索引(0≤bid<b),tid表示随机接入信道占用时间资源的索引(0≤tid<t)，fid标识随机接入信道占用频率资源的索引(0≤fid<f)；函数f可具体表示为
ra-rnti＝1+bid+btid+btfid
或者
ra-rnti＝1+bid+bfid+bftid
或者
ra-rnti＝1+tid+tfid+tfbid
或者
ra-rnti＝1+tid+tbid+tbfid
或者
ra-rnti＝1+fid+ftid+ftbid
或者
ra-rnti＝1+fid+fbid+fbtid
在步骤2中，用户设备基于接收到的随机接入信道配置信息，随机选取一个随机接入前导序列，并采用单端口波束轮询的方式依次使用相应的时频资源发送此前导序列。
图8所示为此步骤中单端口波束轮询方案对应的帧结构，其中用户有4个波束方向，用户设备将顺次在波束方向0、波束方向1、波束方向2和波束方向3上采用单天线端口轮询发送前导序列，且在每个方向上发射的持续时间为μ1。
基站使用相关性检测的方法进行前导序列的检测，当相关性检测所使用的序列和用户设备发送的前导序列相匹配时，基站将计算整个前导序列的能量。基站对接收到的前导序列进行相关性检测，并分别输出前导序列在每个波束方向上的相关性检测结果。随后基站基于相关性检测结果的最大值获取最优发射波束方向，即能量最大的发射波束方向。
在步骤3中，基于步骤2中检测到的发射波束方向对应的随机接入信道的时间资源索引、频率资源索引，以及用户发射波束索引，基站利用步骤1中定义的随机接入无线网络临时标识与波束赋形方向、随机接入信道资源的映射关系，确定相应的随机接入无线网络临时标识。随后基站使用所确定的随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道发送随机接入响应。
用户设备基于随机接入信道资源以及步骤1中接收到的随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系，检测所有可能的随机接入无线网络临时标识。基于检测出的随机接入无线网络临时标识，用户可以解扰下行控制信道，并可进一步在下行共享信道检测随机接入响应，同时，基于上述映射关系，可确定映射于该随机接入无线网络临时标识的波束赋形方向，即能量最大的发射波束方向。在后续随机接入的步骤中，用户设备将使用该发射波束方向进行信号的发送，以完成随机接入过程。
当然，在另一些实施例中，基站所发送的系统配置信息可以仅包括随机接入配置信息，而不包括随机接入无线网络临时标识ra-rnti与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系。该映射关系可以预先存储于基站和用户设备中，在步骤3中，用户设备调用该预存的映射关系，确定映射于该随机接入无线网络临时标识的波束赋形方向。
实施例二：
本实施例将介绍用户设备采用多天线端口波束轮询发送方式发送前导序列时，基于随机接入无线网络临时标识的波束随机接入方法。系统配置与实施例一类似，基站和用户设备均配备图5所示的基于天线阵列的传输结构，用户设备则采用多端口差分波束轮询方式发送前导序列。
为了保证波束覆盖，用户侧预先指定了指向不同的多个空间方向，并分别使用一个波束对完成对每一方向的覆盖。图9为本实施例中用户指定的波束对方向示意图。图9中，用户使用4个波束对完成对空间的覆盖。在每个波束方向上均有一个波束对。
在步骤1中，基站将系统配置信息通过下行控制信道、者下行广播信道、下行共享信道或高层信令配置发送给用户设备。系统配置信息包括随机接入配置信息，以及随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、发射波束方向的偏差、随机接入信道资源的映射关系。其中，上述映射关系可以进一步表示为：发射波束方向、发射波束方向的偏差、随机接入信道资源与随机接入无线网络临时标识一一对应。
图10所示为随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、发射波束方向的偏差、随机接入信道时频资源的映射示例图。其中，随机接入信道可使用的时频资源总数为m(资源索引取值范围是0≤m≤m)，发射波束方向总数为b(波束索引取值范围是0≤b＜b)，发射波束方向偏差总数为d(偏差索引取值范围是0≤d<d)，随机接入无线网络临时标识总数为n(标识索引取值范围是1≤n≤n)，且满足n≥mbd。在这样的映射关系中，一个发射波束方向及发射波束方向的偏差对应一个或多个随机接入无线网络临时标识，而这些随机接入无线网络临时标识分别对应不同的随机接入信道资源。
上述映射关系用函数可表示为
ra-rnti＝g(did,bid,rid)
其中，did表示发射波束方向的偏差的索引(0≤did<d)，bid表示发射波束方向的索引(0≤bid<b)，mid表示随机接入信道占用时频资源的索引(0≤mid<m)；函数g可具体表示为
ra-rnti＝1+did+dbid+dbmid
或者
ra-rnti＝1+did+dmid+dmbid
或者
ra-rnti＝1+bid+bdid+bdmid
或者
ra-rnti＝1+bid+bmid+bmdid
或者
ra-rnti＝1+mid+mdid+mdbid
或者
ra-rnti＝1+mid+mbid+mbdid；
在步骤2中，基于收到的随机接入配置信息，用户设备随机选取一个随机接入的前导序列，并采用多端口差分波束轮询的方式依次使用相应的时频资源发送此前导序列。
图11所示为此步骤中多端口波束轮询方案对应的帧结构，其中用户有4个波束对方向，用户设备将顺次在波束对方向0、波束对方向1、波束对方向2和波束对方向3上采用多天线端口轮询发送前导序列，且在每个方向上发射的持续时间为μ2。
用户设备发送前导序列的具体方式包括如下几种：
1.将前导序列分为两部分，第一部分使用和波束发送，第二部分使用差分波束发送。
2.相同的前导序列使用不同的资源进行传输。例如，使用两段连续的时间资源进行相同的前导序列的发送。其中，第一段资源使用和波束进行发送；第二段资源使用差分波束进行发送。
3.相同或不同的前导序列使用不同的天线阵列进行传输。其中，一部分天线阵列使用和波束发送前导序列，另一部分天线阵列使用差分波束发送前导序列。使用不同的天线阵列发送前导序列时，可以使用相互正交的码字在相同的频率资源上分别发送和波束序列与差分波束序列，也可以使用正交或非正交的码字在不同的频率资源上分别发送和波束序列或差分波束序列。
如图12所示，为基站检测前导序列和波束发射方向偏差的流程图。基站对接收信号进行相关性检测，并分别输出各个信号序列的结果，得到和波束序列的相关性检测结果与差分波束序列的相关性检测结果。虽然波束方向相同，但是和波束与差分波束的波束特性并不相同，因此不能使用单一的阈值对检测结果进行判定。一种优选的判定方式为：设和波束序列部分与某一个信号序列的相关性检测结果为
若检测到某前导序列，则根据该前导序列相应的和波束序列相关性检测结果和差分波束序列相关性检测结果，计算信号比值，基于差分波束方案的原理，得到用户发送波束方向的偏差。基站将可能出现的偏差值量化，并制作相应的查找表。基站在检测出发射波束的偏差后，将该偏差量化，从查找表中找到相应的索引。具体来说，若用户使用不同方向的波束传输相同的序列，基站估计接收能量，并得到接收能量最强的时隙，估计该时隙上用户发送方向的偏差，最终获取能量最大的发射波束方向以及发射波束方向偏差。
在步骤3中，基于步骤2检测到的发射波束方向对应的随机接入信道的时频资源索引，以及发射波束方向索引和发射波束方向偏差索引，基站利用步骤1中定义的随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、发射波束方向偏差、随机接入信道资源的映射关系，确定相应的随机接入无线网络临时标识。随后基站使用此随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道发送随机接入响应。
用户设备基于随机接入信道资源以及第一步骤中接收到的随机接入无线网络临时标识与波束赋形方向、方向偏差和随机接入信道资源的映射关系，检测所有可能的随机接入无线网络临时标识。基于检测出的随机接入无线网络临时标识，用户可以解扰下行控制信道，并可进一步在下行共享信道检测随机接入响应。同时，依据上述映射关系可确定发射波束赋形方向，即即能量最大的发射波束方向。在后续随机接入的步骤中，用户设备在该波束方向上进行信号的发送。
需要说明的是，本实施例中提出的方案通过基于随机接入无线网络临时标识的显示指示方式向用户设备同时指示发射波束方向及发射波束方向的偏差，而这种指示方法也同样适用于仅指示发射波束方向偏差的情况。
在该情况下，基站需在步骤1中建立发射波束方向偏差以及随机接入信道占用时频资源同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系并发送给用户设备，并在后续步骤继续使用这一映射关系，最终用户设备基于检测出的随机接入无线网络临时标识确定发射波束方向偏差。
当然，在另一些实施例中，基站所发送的系统配置信息可以仅包括随机接入配置信息，而不包括随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、发射波束方向偏差、随机接入信道资源的映射关系。该映射关系可以预先存储于基站和用户设备中，在步骤3中，用户设备可调用该预存的映射关系，确定映射于该随机接入无线网络临时标识的波束赋形方向。
实施例三：
本实施例将介绍用户设备采用单天线端口或多天线端口波束轮询发送方式时，基于临时小区无线网络临时标识的波束随机接入方法。基站和用户设备均配备图5所示的基于天线阵列的传输结构。为了保证波束覆盖，用户侧预先指定了指向不同的多个波束方向。
在步骤1中，基站将系统配置信息通过下行控制信道、下行广播信道、下行共享信道或是高层信令配置发送给用户。系统配置信息包括随机接入配置信息，以及发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系。上述映射关系可以进一步表示为：一种发射波束方向以及发射波束方向偏差对应一个或多个不重合的小区无线网络临时标识。
图13为发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系的示例图。其中，发射波束方向以及发射波束方向偏差的总数为b(索引取值范围是0≤b＜b)，小区无线网络临时标识总数为c(标识索引取值范围是1≤c≤c)，而波束索引b对应着gb个小区无线网络临时标识。
例如，用户设备使用四个不同方向的波束或波束对进行前导序列的发送，则将小区无线网络临时标识的集合φ划分为四个不相交的子集φ1，φ2，φ3，φ4，满足：
φ1uφ2uφ3uφ4＝φ
其中每一个小区无线网络临时标识的子集分别对应一个发射波束方向以及发射波束方向偏差。
在步骤2中，基于收到的随机接入配置信息，用户设备随机选取一个随机接入前导序列，并采用单端口波束轮询或多端口差分波束轮询的方式依次使用相应的时频资源发送此前导序列。
基站使用相关性检测的方法进行前导序列的检测，当相关性检测所使用的序列和所接收到的前导序列相匹配时，其检测结果相当于是计算了整个前导序列的能量。若用户采用单端口波束轮询的方式发送前导序列，则基站对接收信号进行相关性检测，分别输出每个波束发射方向的相关性检测结果，并根据相关性检测结果的最大值获取用户的最优发射波束方向。若用户采用多端口轮询方式发送前导序列，则使用图12所示的流程进行检测，即先检测前导序列，确定发射波束方向，再检测发射波束方向偏差。若相关性检测的结果是未检测出任何前导序列，则不进行后续的步骤；若相关性检测模块检测出前导序列，则分别对检测出的前导序列做波束方向偏差检测，即根据和波束阵列相关性检测结果和差分波束阵列相关性检测结果得到接收方向与阵列波束方向间的偏差。
在步骤3中，基于步骤2中检测到的发射波束方向以及发射波束方向偏差，基站利用步骤1中定义的发射波束方向以及发射波束方向偏差同小区无线网络临时标识的映射关系，从对应的小区无线网络临时标识子集中随机选取一个未被使用的小区无线网络临时标识，作为临时小区无线网络临时标识，在随机接入响应中发送。
用户设备检测随机接入响应中的临时小区无线网络临时标识，并基于步骤1中发射波束方向以及发射波束方向偏差同小区无线网络临时标识的映射关系，确定发射波束赋型方向及其角度偏差。在后续随机接入的步骤中，用户设备在该发射波束方向上进行信号的发送。
当然，在另一些实施例中，基站所发送的系统配置信息可以仅包括随机接入配置信息，而不包括发射波束方向以及发射波束方向偏差同小区无线网络临时标识的映射关系。该映射关系可以预先存储于基站和用户设备中，在步骤3中，用户设备可调用该预存的映射关系，确定映射于该小区无线网络临时标识的波束赋形方向。
实施例四：
本实施例将介绍用户设备采用单天线端口或多天线端口波束轮询发送方式时，基于临时小区无线网络临时标识的波束随机接入方法。基站和用户设备均配备图5所示的基于天线阵列的传输结构。为了保证波束覆盖，用户侧预先指定了指向不同的多个波束方向。
在步骤1中，基站将系统配置信息通过下行控制信道、下行广播信道、下行共享信道或高层信令配置发送给用户设备。系统配置信息包括随机接入前导序列格式、随机接入资源配置等随机接入配置信息。
在步骤2中，基于收到的随机接入配置信息，用户设备随机选取一个随机接入前导序列，并采用单端口波束轮询或多端口差分波束轮询的方式依次使用相应的时频资源发送此前导序列。
图14所示为此步骤中波束轮询方案对应的帧结构，其中用户有4个波束方向，用户设备将顺次在波束方向0、波束方向1、波束方向2和波束方向3上采用波束轮询方式分别使用不同的随机接入信道资源发送前导序列，且在每个方向上发射的持续时间为μ3。
基站使用相关性检测的方法进行前导序列的检测，当相关性检测所使用的序列和所接收到的前导序列相匹配时，其检测结果相当于是计算了整个前导序列的能量。若用户采用单端口波束轮询的方式发送前导序列，则基站对接收信号进行相关性检测，分别输出每个波束发射方向的相关性检测结果，并根据相关性检测结果的最大值获取用户的最优发射波束方向。若用户采用多端口轮询方式发送前导序列，则使用图12所示的流程进行检测，即先检测前导序列，确定发射波束方向，再检测发射波束方向偏差。若相关性检测的结果是未检测出任何前导序列，则不进行后续的步骤；若相关性检测模块检测出前导序列，则分别对检测出的前导序列做波束方向偏差检测，即根据和波束阵列相关性检测结果和差分波束阵列相关性检测结果得到接收方向与阵列波束方向间的偏差。
在步骤3中，基于步骤2中检测到的发射波束方向对应的随机接入信道的时间资源索引与频率资源索引，基站使用预先设定的随机接入无线网络临时标识与随机接入信道资源的映射关系确定随机接入无线网络临时标识。其中，上述映射关系可以进一步表示为：随机接入信道所占时间以及随机接入信道所占频率同随机接入无线网络临时标识一一对应。
图15所示为随机接入无线网络临时标识ra-rnti与随机接入信道资源(prach资源)的映射示例图。其中，随机接入信道可使用的时频资源总数为m(资源索引取值范围是0≤m≤m)，随机接入无线网络临时标识总数为n(标识索引取值范围是1≤n≤n)，且满足n≥mb。
上述映射关系用函数可表示为ra-rnti＝f(tid,fid)
其中，tid表示随机接入信道占用时间资源的索引(0≤tid<t)，fid表示随机接入信道占用频率资源的索引(0≤fid<f)；函数f可具体表示为
ra-rnti＝1+tid+tfid
或者
ra-rnti＝1+fid+ftid
随后基站使用所确定的随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道发送随机接入响应。
用户设备基于步骤而中波束轮询所使用的随机接入信道资源以及上述随机接入无线网络临时标识与随机接入信道资源的映射关系，检测所有可能的随机接入无线网络临时标识。基于检测出的随机接入无线网络临时标识，用户可以解扰下行控制信道，并可进一步在下行共享信道检测随机接入响应。同时，基于检测出的随机接入无线网络临时标识，用户设备可以确定映射于该随机接入无线网络临时标识的随机接入信道资源，并确定使用该资源发送前导序列对应的波束赋形方向，即能量最大的发射波束方向。在后续随机接入的步骤中，用户设备将使用该发射波束方向进行信号的发送，以完成随机接入过程。
实施例五：
下面，将从基站单侧的角度，对本发明实施例的一种随机接入方法进行说明，如图16所示，其包括如下步骤：
s101：基站接收用户设备发送的前导序列；
s102：基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；
s103：依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；
s104：向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；
s105：接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。
在应用本实施例的方法时，基站和用户设备约定了相同的发射波束方向与指示标识的映射关系，该映射关系预存于基站和用户设备的存储器中。步骤s101之前，基站还将系统配置信息通过下行控制信道、下行广播信道、下行共享信道或高层信令配置发送给用户设备，该系统配置信息包括随机接入配置信息。步骤s101中所接收到的前导序列即由用户设备基于接收到的随机接入配置信息随机选取获得。
步骤s102中，基站使用相关性检测的方法进行前导序列的检测，当相关性检测所使用的序列和用户设备发送的前导序列相匹配时，基站将计算整个前导序列的能量。基站对接收到的前导序列进行相关性检测，并分别输出前导序列在每个波束方向上的相关性检测结果。随后基站基于相关性检测结果的最大值获取最优发射波束方向，即能量最大的发射波束方向。
其中，基站所接收到的前导序列是用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询发送的，指示标识可以是小区无线网络临时标识、随机接入无线网络临时标识或者其他参数标识。
在一种实施方式中，当基站所接收到的前导序列是用户设备基于单端口波束轮询发送的，指示标识是随机接入无线网络临时标识时，上述映射关系具体是发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系。步骤s103具体为基站确定能量最大的发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率所映射的随机接入无线网络临时标识，并使用所确定的随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道发送随机接入响应。
在一种实施方式中，当基站所接收到的前导序列是用户设备基于多端口波束轮询发送的，指示标识是随机接入无线网络临时标识时，上述映射关系为发射波束方向、发射波束方向偏差、随机接入信道资源同随机接入无线网络临时标识的映射关系。
步骤s102具体可参考图12基站检测前导序列和波束发射方向偏差的流程图。基站对接收信号进行相关性检测，并分别输出各个信号序列的结果，得到和波束序列的相关性检测结果与差分波束序列的相关性检测结果。虽然波束方向相同，但是和波束与差分波束的波束特性并不相同，因此不能使用单一的阈值对检测结果进行判定。一种优选的判定方式为：设和波束序列部分与某一个信号序列的相关性检测结果为
若检测到某前导序列，则根据该前导序列相应的和波束序列相关性检测结果和差分波束序列相关性检测结果，计算信号比值，基于差分波束方案的原理，得到用户发送波束方向的偏差。基站将可能出现的偏差值量化，并制作相应的查找表。基站在检测出发射波束的偏差后，将该偏差量化，从查找表中找到相应的索引。具体来说，若用户使用不同方向的波束传输相同的序列，基站估计接收能量，并得到接收能量最强的时隙，估计该时隙上用户发送方向的偏差，最终获取能量最大的发射波束方向以及发射波束方向偏差。
步骤s103具体为基站依据上述映射关系，确定能量最大的发射波束方向、发射波束方向偏差以及随机接入信道资源所映射的随机接入无线网络临时标识，并使用此随机接入无线网络临时标识加扰下行控制信道，并并通过与所述下行控制信道相应的下行共享信道发送随机接入响应。
在一种实施方式中，当基站所接收到的前导序列是用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询发送的，指示标识是小区无线网络临时标识时，上述映射关系为发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系。
步骤s102的具体过程如下，基站使用相关性检测的方法进行前导序列的检测，当相关性检测所使用的序列和所接收到的前导序列相匹配时，其检测结果相当于是计算了整个前导序列的能量。若用户设备采用单端口波束轮询的方式发送前导序列，则基站对接收信号进行相关性检测，分别输出每个波束发射方向的相关性检测结果，并根据相关性检测结果的最大值获取用户的最优发射波束方向。若用户设备采用多端口轮询方式发送前导序列，则使用图12所示的流程进行检测，即先检测前导序列，确定发射波束方向，再检测发射波束方向偏差。若相关性检测的结果是未检测出任何前导序列，则不进行后续的步骤；若相关性检测模块检测出前导序列，则分别对检测出的前导序列做波束方向偏差检测，即根据和波束阵列相关性检测结果和差分波束阵列相关性检测结果得到接收方向与阵列波束方向间的偏差。
在确定了能量最大的发射波束方向以及发射波束方向偏差后，确定该能力最大的发射波束方向以及发射波束方向偏差所映射的小区无线网络临时标识，从对应的小区无线网络临时标识子集中随机选取一个未被使用的小区无线网络临时标识，作为临时小区无线网络临时标识，在随机接入响应中发送。
实施例六：
对应于实施例五，本实施例将从用户设备单侧的角度，对本发明实施例的一种随机接入方法进行说明，如图17所示，其包括如下步骤：
s201：用户设备向基站发送前导序列；
s202：接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应；
s203：依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向；
s204：在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
在应用本实施例的方法时，基站和用户设备约定了相同的发射波束方向与指示标识的映射关系，该映射关系预存于基站和用户设备的存储器中。
步骤s201之前，用户设备还接收基站通过下行控制信道、下行广播信道、下行共享信道或高层信令配置的发送系统配置信息，该系统配置信息包括随机接入配置信息。依据该随机接入配置信息，用户设备随机选取一个随机接入前导序列并发送至基站。
步骤s203中，用户设备确定随机接入响应所包含的指示标识，并依据预存的映射关系，确定映射于该指示标识的能量最大的发射波束方向，从而在步骤s204中，在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号，完成随机接入过程。
其中，用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询的方式发送前导序列，指示标识可以是小区无线网络临时标识、随机接入无线网络临时标识或者其他参数标识。
在一种实施方式中，用户设备基于单端口波束轮询方式发送前导序列，指示标识是随机接入无线网络临时标识时，上述映射关系具体是发射波束方向、随机接入信道占用时间以及随机接入信道占用频率同所述随机接入无线网络临时标识的映射关系。
步骤s202具体过程如下：用户设备基于随机接入信道资源以及预存的随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系，检测所有可能的随机接入无线网络临时标识。基于检测出的随机接入无线网络临时标识，用户可以解扰下行控制信道，并可进一步在下行共享信道检测随机接入响应。
步骤s203中，用户设备基于随机接入信道资源以及预存的随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向，从而在步骤s204中，在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
在一种实施方式中，用户设备基于多端口波束轮询方式发送前导序列，指示标识是随机接入无线网络临时标识时，上述映射关系为发射波束方向、发射波束方向偏差、随机接入信道资源同随机接入无线网络临时标识的映射关系。
用户设备发送前导序列的具体方式包括如下几种：
1.将前导序列分为两部分，第一部分使用和波束发送，第二部分使用差分波束发送。
2.相同的前导序列使用不同的资源进行传输。例如，使用两段连续的时间资源进行相同的前导序列的发送。其中，第一段资源使用和波束进行发送；第二段资源使用差分波束进行发送。
3.相同或不同的前导序列使用不同的天线阵列进行传输。其中，一部分天线阵列使用和波束发送前导序列，另一部分天线阵列使用差分波束发送前导序列。使用不同的天线阵列发送前导序列时，可以使用相互正交的码字在相同的频率资源上分别发送和波束序列与差分波束序列，也可以使用正交或非正交的码字在不同的频率资源上分别发送和波束序列或差分波束序列。
步骤s202具体过程如下：用户设备基于随机接入信道资源以及预存的发射波束方向、发射波束方向偏差、随机接入信道资源同随机接入无线网络临时标识的映射关系，检测所有可能的随机接入无线网络临时标识。基于检测出的随机接入无线网络临时标识，可以解扰下行控制信道，并可进一步在下行共享信道检测随机接入响应。
步骤s203中，用户设备基于随机接入信道资源以及步骤1中接收到的随机接入无线网络临时标识与发射波束方向、随机接入信道资源的映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向，从而在步骤s204中，在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
在一种实施方式中，当前导序列是用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询方式发送的，指示标识是小区无线网络临时标识时，上述映射关系为发射波束方向以及发射波束方向偏差同所述小区无线网络临时标识的映射关系。
步骤s201中，用户设备使用四个不同方向的波束或波束对进行前导序列的发送，其采用多端口发送的具体方式包括如下几种：
1.将前导序列分为两部分，第一部分使用和波束发送，第二部分使用差分波束发送。
2.相同的前导序列使用不同的资源进行传输。例如，使用两段连续的时间资源进行相同的前导序列的发送。其中，第一段资源使用和波束进行发送；第二段资源使用差分波束进行发送。
3.相同或不同的前导序列使用不同的天线阵列进行传输。其中，一部分天线阵列使用和波束发送前导序列，另一部分天线阵列使用差分波束发送前导序列。使用不同的天线阵列发送前导序列时，可以使用相互正交的码字在相同的频率资源上分别发送和波束序列与差分波束序列，也可以使用正交或非正交的码字在不同的频率资源上分别发送和波束序列或差分波束序列。
步骤s203中，用户设备检测随机接入响应中的临时小区无线网络临时标识，并基于预存的发射波束方向以及发射波束方向偏差同小区无线网络临时标识的映射关系，确定发射波束赋型方向及其角度偏差。在步骤s204及其后续随机接入的步骤中，用户设备在该发射波束方向上进行信号的发送。
实施例七：
本实施例将从基站单侧的角度，对本发明实施例的一种随机接入方法进行说明，如图18所示，其包括如下步骤：
s301：基站向用户设备发送系统配置信息，所述配置信息包括随机接入信道配置信息，还包括发射波束方向与指示标识的映射关系；
s302：接收用户设备基于所述随机接入信道配置信息所发送的前导序列；
s303：基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；
s304：依据所述映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；
s305：向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；
s306：接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。
与实施例五相比，本实施例的用户设备和基站没有约定发射波束方向与指示标识的映射关系，由基站预先建立发射波束方向与指示标识的映射关系，并将该映射关系包含在系统配置信息中，并在步骤s301中向用户设备发送系统配置信息，用户设备将基于步骤s301中所发送的映射关系确定映射于指示标识的能量最大的发射波束方向。
其中，基站所接收到的前导序列是用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询发送的，指示标识可以是小区无线网络临时标识、随机接入无线网络临时标识或者其他参数标识。
实施例八：
对应于实施例七，本实施例将从用户设备单侧的角度，对本发明实施例的一种随机接入方法进行说明，如图19所示，其包括如下步骤：
s401：用户设备接收基站发送的系统配置信息，所述配置信息包括随机接入信道配置信息，还包括发射波束方向与指示标识的映射关系；
s402：基于随机接入信道配置信息，向基站发送前导序列；
s403：接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应；
s404：依据所述映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向；
s405：在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
与实施例六相比，本实施例的用户设备和基站没有约定发射波束方向与指示标识的映射关系。步骤s401中，用户设备接收到系统配置信息后，从所述系统配置信息中提取出发射波束方向与指示标识的映射关系。并在步骤s404中，依据该映射关系，确定映射于指示标识的能量最大的发射波束方向。
其中，前导序列是用户设备基于单端口波束轮询或多端口波束轮询发送的，指示标识可以是小区无线网络临时标识、随机接入无线网络临时标识或者其他参数标识。
实施例九：
本实施例提供一种基站，如图20所示，其包括：第一接收模块501，用于接收用户设备发送的前导序列；第一确定模块502，用于基于所述前导序列确定能量最大的发射波束方向；第二确定模块503，用于依据预设映射关系，确定该能量最大的发射波束方向所映射的指示标识；第一发送模块504，用于向用户设备发送包含所述指示标识的随机接入响应；第二接收模块505，用于接收用户设备在所述能量最大的发射波束方向上发送的信号。
实施例十：
本实施例提供一种用户设备，如图21所示，其包括：第三发送模块601，用于向基站发送前导序列；第三接收模块602，用于接收基站发送的包含指示标识的随机接入响应；第三确定模块603，用于依据预设映射关系，确定映射于所述指示标识的能量最大的发射波束方向；第四发送模块604，用于在所述能量最大的发射波束方向上向基站发送信号。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种移动终端进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。