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CN110546981B - 在无线网络中使用随机接入的无线通信 - Google Patents

在无线网络中使用随机接入的无线通信 Download PDF

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CN110546981B CN201880026707.6A CN201880026707A CN110546981B CN 110546981 B CN110546981 B CN 110546981B CN 201880026707 A CN201880026707 A CN 201880026707A CN 110546981 B CN110546981 B CN 110546981B
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rar
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Abstract

提供了一种有效的随机接入过程，用于减少随机接入系统中连接的控制开销。基站发送一个或多个同步信号(SS)块。UE检测并确定优选的SS块。UE在RACH机会中发送多个随机接入信号(例如，PRACH信号)。每个PRACH信号在不同的波束上发送，并包括RACH前导码。基站接收一个或多个PRACH信号。RACH机会和可选地RACH前导码识别优选的SS块。基站确定优选的PRACH信号。基站使用优选的SS块的发送波束将RAR发送给UE。RAR指示优选的PRACH信号和上行链路资源分配。UE接收RAR并使用优选的PRACH信号的发送波束和上行链路资源分配来发送消息。

Description

在无线网络中使用随机接入的无线通信
要求优先权
本申请要求2017年6月16日提交的美国临时申请62/521,216和2018年6月14日提交的美国非临时申请16/008,783的优先权，其内容在此通过引用并入本文。
技术领域
本申请一般涉及无线通信，包括使用随机接入过程的无线通信。
背景技术
无线链路将移动电话和其他设备连接到蜂窝网络，蜂窝网络还连接到互联网，提供基本的语音通信和各种其他服务，例如短消息、电子邮件、互联网访问和其他业务应用。典型的移动电话应用的无线覆盖范围从小型蜂窝应用中的几百米到农村地区的宏蜂窝应用中的几英里不等。被称为“WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)”的无线局域网使诸如笔记本电脑和智能电话的便携式计算设备能够无缝地连接到互联网。WiFi的覆盖范围高达一百米。蓝牙是一种具有更小覆盖范围的无线技术，其覆盖范围可达10米。蓝牙技术广泛用于移动电话中，用于外围设备和附近的移动设备之间的无线连接。
无线链路的每一侧的无线通信系统，无论覆盖范围大小，通常具有至少一个发射机天线和至少一个接收机天线。典型的天线配置包括接收机分集(两个或更多个接收天线)、发射机波束成形(两个或更多个发射天线)和MIMO(Multiple Input and MultipleOutput，多输入多输出)(多个发射机和接收机天线)。
在移动电话通信中，通信链路的一侧是移动台或用户设备，而另一侧是基站。在基于GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)的3GPP(3rdGeneration Partner Project，第三代合作伙伴计划)家族中，GMSK(Gaussian FilteredMinimum Shift Keying，高斯最小频移键控)(2G)和EDGE(Enhanced Data Rate for GSMEvolution，增强型数据速率GSM演进技术)(2.5G)都使用接收机天线分集，而WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)(3G)和LTE(Long TermEvolution，长期演进)(4G)使用波束成形和/或MIMO。GMSK/EDGE通常涉及时分多址(timedivision multiple access，TDMA)(物理层链路)技术，WCDMA使用码分多址(codedivision multiple access，CDMA)技术，LTE使用正交频分多址(orthogonal frequencydivision multiple access，OFDMA)技术用于下行链路以及单信道–频分多址(singlechannel-frequency division multiple access，SC-FDMA)技术用于上行链路。
作为正在进行的5G工作的一部分，正在设计利用微波和毫米波波段(例如，6GHz至100GHz)的通信系统。在如此高的频率下的通信信号经受非常高的路径损耗。为了克服高路径损耗，使用波束成形技术。由于波束成形将所传输的能量聚焦到窄波束中，因此只有波束角度范围内的接收机能够接收到所传输的信号。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种无线网络通信方法，包括：发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道(physical random access channel，PRACH)信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送；接收来自基站的随机接入响应(random access response，RAR)，RAR指示多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及使用上行链路资源分配和与第一PRACH信号对应的发送波束发送来自客户端设备的消息。
可选地，在任何前述方面中，多个PRACH信号中的每个PRACH信号承载从随机接入前导码区间中选择的随机接入前导码，其中随机接入前导码区间对应于由客户端设备接收的第一同步信号块。
可选地，在任何前述方面中，由多个中的每个PRACH信号承载的随机接入前导码是相同的。
可选地，在任何前述方面中，由多个中的每个PRACH信号承载的随机接入前导码是不同的。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括：接收包括第一同步信号块的多个同步信号块；以及接收对应于多个同步信号块中的至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示。
可选地，在任何前述方面中，每个PRACH信号包括随机接入前导码；RAR包括与第一PRACH信号对应的随机接入前导码的标识符。
可选地，在任何前述方面中，接收对应于至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示包括：在同步信号块中接收指示。
可选地，在任何前述方面中，接收对应于至少一个同步信号块的随机接入前导码的区间的指示包括：在系统信息消息中接收指示。
可选地，在任何前述方面中，从与客户端设备接收的同步信号块相对应的随机接入前导码区间中选择随机接入前导码，用于在多个PRACH信号中的每个PRACH信号上传输。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括：确定以最高信号质量接收的第一同步信号块；其中，接收随机接入响应还包括从与对应于第一同步信号块的接收波束方向相同的接收波束方向接收随机接入响应。
可选地，在任何前述方面中，被选择用于在多个PRACH信号中的第一PRACH信号上传输的随机接入前导码是基于第一PRACH信号的索引选择的。
可选地，在任何前述方面中，第一PRACH信号由基站确定为在PRACH信号中具有最高信号质量。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括客户端设备检测具有包括多个PRACH机会的相应随机接入信道(random access channel，RACH)机会的同步信号块；以及基于接收同步信号的接收波束选择RACH机会的PRACH机会的子集，PRACH机会的子集包括少于多个PRACH机会的总数的PRACH机会；其中，发送多个PRACH信号包括在PRACH机会的子集中发送多个PRACH信号。
根据本公开的一个方面，提供了一种设备，包括：包含指令的非暂时性存储器；和与存储器通信的一个或多个处理器，其中一个或多个处理器执行指令以：发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道(PRACH)信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送；接收来自基站的随机接入响应(RAR)，RAR指示多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及使用上行链路资源分配和与第一PRACH信号对应的发送波束发送来自客户端设备的消息。
根据本公开的一个方面，提供了一种存储用于无线网络通信的计算机指令的非暂时性计算机可读介质，当指令由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道(PRACH)信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送；接收来自基站的随机接入响应(RAR)，RAR指示多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及使用上行链路资源分配和与第一PRACH信号对应的发送波束发送来自客户端设备的消息。
根据本公开的一个方面，提供了一种设备，包括：天线，被配置为接收一个或多个同步信号块；以及与天线通信的一个或多个处理器，一个或多个处理器被配置为发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道(PRACH)信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送，一个或多个处理器被配置为接收来自基站的随机接入响应(RAR)，RAR指示多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配，一个或多个处理器被配置为使用上行链路资源分配和与第一PRACH信号对应的发送波束发送来自客户端设备的消息。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于在基站随机接入的方法，包括：经由一组接收波束接收物理随机接入信道PRACH信号序列，其中PRACH信号序列中的每个PRACH信号包括随机接入前导码；识别第一PRACH信号，其中第一PRACH信号经由第一接收波束接收；向客户端设备发送随机接入响应，其中随机接入响应指示第一PRACH信号，并且其中随机接入响应分配传输资源；以及经由第一接收波束接收客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
可选地，在任何前述方面中，识别第一PRACH信号包括确定第一PRACH信号在PRACH信号序列中具有最高信号质量。
可选地，在任何前述方面中，每个PRACH信号包括相同的随机接入前导码。
可选地，在任何前述方面中，每个PRACH信号包括不同的随机接入前导码。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括：使用第一发送波束发送同步信号块；其中接收PRACH信号序列包括在对应于同步信号块的RACH机会中接收PRACH信号序列；其中，发送随机接入响应包括使用第一发送波束发送随机接入响应。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括通过基站识别同步信号块是客户端设备基于在对应于同步信号块的RACH机会中接收序列而接收的优选的同步信号块。
可选地，在任何前述方面中，该方法还包括发送多个同步信号块，每个同步信号块使用不同的发送波束来发送；其中接收PRACH信号序列包括在与多个同步信号块相对应的RACH机会中接收PRACH信号序列；确定第一PRACH信号承载的第一RACH前导码；基站确定第一同步信号块是客户端设备基于RACH机会和第一RACH前导码接收的优选的同步信号块；识别用于第一同步信号块的第一发送波束；其中，发送随机接入响应包括使用第一发送波束发送随机接入响应。
根据本公开的一个方面，提供了一种设备，包括：包括指令的非暂时性存储器存储器；和与存储器通信的一个或多个处理器，其中一个或多个处理器执行指令以：经由一组接收波束接收PRACH信号序列，其中每个PRACH信号包括随机接入前导码；识别第一PRACH信号，其中第一PRACH信号经由第一接收波束接收；向客户端设备发送随机接入响应，其中随机接入响应指示第一PRACH信号，并且其中随机接入响应分配传输资源；和经由第一接收波束接收客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
根据本公开的一个方面，提供了一种存储用于无线网络通信的计算机指令的非暂时性计算机可读介质，当指令由一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行以下步骤：经由一组接收波束接收PRACH信号序列，其中每个PRACH信号包括随机接入前导码；识别第一PRACH信号，其中第一PRACH信号经由第一接收波束接收；向客户端设备发送随机接入响应，其中随机接入响应指示第一PRACH信号，并且其中随机接入响应分配传输资源；和经由第一接收波束接收客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于在基站随机接入的方法，包括：经由一组接收波束接收PRACH信号序列，其中PRACH信号序列中的每个PRACH信号包括相同的随机接入前导码；识别第一PRACH信号，其中第一PRACH信号经由第一接收波束接收；向客户端设备发送随机接入响应，其中随机接入响应指示第一PRACH信号，并且其中随机接入响应分配传输资源；以及经由第一接收波束接收客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题不限于解决背景技术中提到的任何或所有缺点的实施方式。
附图说明
图1A是网络通信环境的框图。
图1B示出了通过将相移应用于天线阵列而得到的波束图案。
图1C示出了使用分配给天线阵列中的天线元件的不同权重的波束成形。
图2描绘了根据一个实施例的同步信号(synchronization signal，SS)块和随机接入资源的映射的示例的框图。
图3描述了根据一个实施例的用于随机接入通信的过程的流程图。
图4A-4D描绘了根据一个实施例的随机接入过程的示例的框图。
图5描绘了根据一个实施例的同步信号(SS)块和随机接入资源的一对一映射的示例的框图。
图6描述了根据图5的实施例的基站处的随机接入通信的过程的流程图。
图7描绘了根据一个实施例的同步信号(SS)块和随机接入资源的一对多映射的示例的框图。
图8描述了根据图5的实施例的基站处的随机接入通信的过程的流程图。
图9描述了根据一个实施例的客户端设备处的随机接入通信的过程的流程图。
图10描述了根据一个实施例的选择随机接入前导码的过程的流程图。
图11描述了根据一个实施例的选择多个随机接入前导码的过程的流程图。
图12描述了根据一个实施例的非竞争随机接入通信的过程的流程图。
图13描述了选择随机接入前导码以降低竞争可能性的过程的流程图。
图14描述了选择随机接入前导码以降低竞争可能性的过程的流程图。
图15是客户端设备的一个实施例的框图。
图16是基站的一个实施例的框图。
图17是计算系统的框图。
具体实施方式
本公开涉及用于无线通信的技术，包括但不限于使用利用微米和毫米波的随机接入过程的5G无线通信。在随机接入系统中，用户设备(user equipment，UE)发送随机接入信道(RACH)信号并接收随机接入响应(RAR)以便与基站建立连接。提供了一种有效的随机接入过程，用于减少与在随机接入系统中建立连接相关联的控制开销。所公开的技术可以用在微波和毫米波频谱无线系统中，但不限于此。在一个实施例中，所公开的技术与用于克服较高路径损耗的波束成形的传输一起使用。波束成形不仅可以应用于用户设备(UE)特定的下行链路和上行链路数据传输，还可以应用于诸如下行链路上的同步和控制信道以及上行链路中的随机接入信道这样的公共信道。
在一个实施例中，基站发送一个或多个同步信号(SS)块。UE检测一个或多个SS块并确定优选的SS块。UE在SS块之后的随机接入资源(例如，RACH机会)中发送多个随机接入信号，例如多个物理随机接入信道(PRACH)信号。每个PRACH信号在不同的波束上发送，并包括随机接入(例如RACH)前导码。每个PRACH信号的前导码可以相同或不同。基站接收一个或多个PRACH信号。RACH机会和可选地RACH前导码向基站标识哪个SS块是在UE处接收的优选的SS块。基站识别优选的SS块，并且还从接收的一个或多个PRACH信号确定优选的PRACH信号。例如，基站可以选择具有最佳信号质量的PRACH信号。基站使用与发送优选的SS块的相同发送波束向UE发送RAR。RAR指示优选的PRACH信号和上行链路资源分配。UE接收RAR并使用优选的PRACH信号和上行链路资源分配的发送波束来发送消息。
通过确定优选的PRACH信号，基站可以响应于来自一个UE的多个PRACH信号发出单个RAR。RAR指示在基站处接收的优选的PRACH信号，因此UE知道向基站发送对RAR的响应(称为消息3)的优选的发送波束。以这种方式，可以减少基站发出的RAR的数量，同时还减少所进行的上行链路资源分配和消息3传输。另外，用于从UE发送消息的优选的发送波束由优选接收的PRACH信号识别。
根据所公开的技术的基站可以不必通过发出RAR并为每个RAR提供上行链路资源分配来响应每个PRACH信号。基站确定来自UE的PRACH信号序列的优选的PRACH信号。在一个实施例中，基站仅为优选的PRACH信号发送RAR。另外，RAR指示由基站接收的优选的PRACH信号。以这种方式，UE从RAR识别优选的PRACH信号，并且能够在与优选接收的PRACH信号的相同发送波束上发送消息。
这里描述的方法也适用于覆盖增强设备。在LTE中，覆盖增强设备通常接收信号的多个副本，以便提高接收信号的信噪比。同样地，设备可以发送信号的多个副本以便提高检测的可能性。另外，RACH过程可以包括以开放的功率水平发送，如果没有接收到响应则以另一种水平发送。
应当理解，本公开的当前实施例可以以许多不同的形式实现，并且权利要求范围不应被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将本发明的实施例概念完全传达给本领域技术人员。实际上，本公开旨在覆盖这些实施例的替代、修改和等同物，这些替换、修改和等同物包括在由所附权利要求限定的本公开的范围和精神内。此外，在本公开的当前实施例的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供透彻理解。然而，本领域普通技术人员将清楚，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的当前实施例。
图1A示出了用于传送数据的无线网络。通信系统100包括例如用户设备(UE)110A-110C、无线接入网络(radio access networks，RAN)120A-120B、核心网络130、公共交换电话网络(public switched telephone network，PSTN)140、互联网150和其他网络160。虽然图中示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统100中可以包括任何数量的这些组件或元件。
系统100使多个无线用户能够发送和接收数据和其他内容。系统100可以实现一种或多种信道接入方法，例如但不限于码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。
UE 110A-110C被配置为在系统100中操作和/或通信。例如，UE 110A-110C被配置为发送和/或接收无线信号或有线信号。UE 110可以具有处理器、存储器(可以是或可以不是非暂时的)、收发器和天线(未示出)。在特定实施例中，本文描述为由UE提供的一些或所有功能可以由UE处理器执行存储在存储器上的指令来提供。UE的替代实施例可以包括可负责提供UE的功能的某些方面的附加组件，包括支持本公开实施例所必需的任何功能。
每个UE 110A-110C代表任何合适的终端用户设备，并且可以包括这样的设备(或可以称为)如用户装置/设备(UE)、无线发送/接收单元(wireless transmit/receiveunit，WTRU)、移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personaldigital assistant，PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器或消费电子设备。UE可以被称为客户端设备。
在所描绘的实施例中，RAN 120A-120B分别包括基站170A、170B(统称为基站170)。基站170中的每个被配置为与UE 110A、110B、110C(统称为UE 110)中的一个或多个无线交流，以使得能够接入核心网络130、PSTN 140、互联网150和/或其他网络160。例如，基站(base station，BS)170可以包括几个众所周知的设备中的一个或多个，例如基站收发台(base transceiver station，BTS)、节点B(NodeB)、演进型NodeB(evolved NodeB，eNB)、家庭节点B、家庭eNodeB、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器、或服务器、路由器、交换机、中继或具有有线或无线网络的其他处理实体。
在一个实施例中，基站170A形成RAN 120A的一部分，RAN 120A可以包括其他基站、元件和/或设备。类似地，基站170B形成RAN 120B的一部分，RAN 120B可以包括其他基站、元件和/或设备。每个基站170用于在特定地理区域或范围(有时称为“小区”)内进行发送和/或接收无线信号的操作。在一些实施例中，可以为每个小区采用有多个收发器的多输入多输出(MIMO)技术。
基站170使用无线通信链路通过一个或多个空口(未示出)与一个或多个UE 110通信。空口可以使用任何合适的无线接入技术。
预期系统100可以使用多信道接入功能，包括例如基站170和UE 110被配置为实现长期演进(Long Term Evolution，LTE)无线通信标准、LTE高级(LTE Advanced，LTE-A)和/或LTE广播(LTE Broadcast，LTE-B)的方案。在其他实施例中，基站170和UE 110被配置为实现UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动电信系统)、HSPA(High-Speed Packet Access，高速分组接入)或HSPA+标准和协议。当然，可以使用其他多址方案和无线协议。
RAN 120A-120B与核心网络130通信以向UE 110提供语音、数据、应用、互联网协议语音(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其他服务。如所理解的，RAN 120A-120B和/或核心网络130可以与一个或多个其他RAN(未示出)直接或间接通信。核心网络130还可以用作其他网络(例如PSTN 140、互联网150和其他网络160)的网关接入。另外，UE 110中的一些或全部可以包括用于使用不同的无线技术和/或协议在不同的无线链路上与不同的无线网络通信的功能。
核心网络130和基站170一起是无线网络的一个实施例。
预期系统100可以使用多信道接入功能，包括如上所述的这些方案。在特定实施例中，基站170和UE 110被配置为实现长期演进(LTE)无线通信标准、LTE高级(LTE-A)、5G和/或LTE广播(LTE-B)。基站和UE可以被配置为实现LTE非许可(LTE-unlicensed，LTE-U)或授权辅助接入LTE(License assisted access LTE，LAA-LTE)。基站和UE可以被配置为实现Wi-Fi。在其他实施例中，基站和UE被配置为实现UMTS、HSPA或HSPA+标准和协议。注意，可以使用这些方案和无线协议中的任何一种的混合。当然，可以使用其他多址方案和无线协议。
RAN还可以包括毫米和/或微波接入点(millimeter and/or microwaveconnection point，mmW CP)。接入点可以是基站的一部分或远离基站。AP可以包括但不限于连接点(mmW CP)或能够进行mmW通信的基站(例如，mmW基站)。mmW AP可以在频率范围如6GHz到100GHz内发送和接收信号，但是不需要在整个范围内操作。术语基站用于指代基站和/或无线接入点。
在这些高频范围内的无线通信信号可能遭受高路径损耗。波束成形可用于克服这种损耗。如上所述，波束成形将发送的能量聚焦到窄波束中。AP和UE 110都可以使用波束成形来彼此通信。基站170和AP也可以使用波束成形来彼此通信。AP、UE 110和基站170中的至少一些可以具有用于波束成形的相控阵波束天线。当发送和接收设备的相控阵波束天线相互对准时，发送和接收设备只能彼此通信。相互对准的发送和接收波束的波束宽度有一些重叠。
尽管图1A示出了通信系统的一个示例，可以对图1A进行各种改变。例如，通信系统100可以包括任何数量的UE、基站、网络或任何合适配置内的其他组件。
在通信系统中，例如参考图1A描述的那些系统和本文公开的各种实施例中，发送波束用于将发送的能量聚焦到窄空间方向上。接收波束用于从窄空间方向接收能量并抑制来自其他方向的能量。波束成形是指用于生成定向波束的信号处理，并且可以应用于发送侧和接收侧。通过将能量聚焦在期望的方向上，波束成形带来期望方向上信号强度的显著增加。同时，它还通过抑制除所期望的方向之外的方向上的能量来减少网络中的干扰。
通过以这样的方式组合天线阵列中的天线元件来形成波束，使得特定的(期望的)方向经历相长干涉而其他方向经历相消干涉。特别地，波束成形器控制每个天线元件处的信号的相位和振幅，以便为天线创建期望的图案。可以以多种方式布置天线元件：例如，可以将多个天线元件布置成一排以形成线性阵列；或者可以将天线元件放置在矩形网格中以形成面板。
图1B示出了通过将相移应用于天线阵列而得到的波束图案。特别地，并且作为示例，示出了在线性天线阵列的每个元件处使用相移的波束成形。下面的等式显示了相移的矢量，称为空间特征：
Figure GDA0002243491660000081
其中Δt以载波波长为单位定义天线阵列中的天线元件之间的间隔，φt定义从发射机到接收机的视线与天线元件的视准轴(bore-sight)之间的角度，并且nt定义天线元件的数量。示出了通过将上述相移应用于包括4个各向同性天线元件的天线阵列而得到的二维波束图案，其中，图1B中的最左侧的图(波束图案A)示出了当φt是45度时的波束图案，并且图1B中的最右侧的图(波束图案B)示出了当φt为90度时的波束图案。
图1C示出了使用分配给天线阵列中的天线元件的不同权重的波束成形。发射机183连接到天线元件阵列183(1)-183(8)。将不同的权重182(1)-182(8)应用于来自天线元件的传输，以得到所期望的天线方向图。如所理解的，可以根据需要调整权重以得到期望的天线方向图，并且不限于所描绘的实施例。然后可以在接收机184处接收发送的波束，接收机184同样包括多个天线元件184(1)-184(8)。应当理解，发射机和接收机天线元件的数量不限于8个，并且可以包括更多或更少的天线元件。
在建立与基站和/或接入点的通信链路之前，UE 110通常执行小区获取和同步。小区获取步骤通常涉及从基站接收同步信号。在高频波段中，波束成形可以应用于同步信号(否则，可以接收同步信号的距离远小于可以接收经波束成形的数据信道的距离)。如果同步信号是波束成形的，则只有在波束覆盖的窄角内的UE 110能够接收同步信号。因此，基站可以执行“发送波束扫描”以确保UE 110有机会接收同步信号。发送波束扫描是指旋转波束传输的方向以覆盖所有方向。此外，UE 110可能需要旋转其搜索同步信号的方向，以使基站170和UE 110的相控阵波束天线相互对准(称为“接收波束扫描”)。因此，扫描过程可能在小区获取步骤中花费大量时间并引入显著时延。
如果UE 110正在移动，则小区获取和同步变得更加复杂，因为同步信号波束的到达方向在不断变化。UE 110也可以尝试定位多个基站以识别适合于服务的多个小区。用于识别一组基站的扫描过程可能意味着小区获取持续时间的显著增加。
在较高频率(例如，微波和毫米波频谱)下，波束成形传输是克服较高路径损耗的重要特征。波束成形可以应用于UE特定的下行链路和上行链路数据传输，并且还可以应用于诸如下行链路上的同步和控制信道以及上行链路上的随机接入信道这样的公共信道。
对于随机接入，UE执行PRACH(物理随机接入信道)的波束成形发送，并且响应于PRACH传输而期望随机接入响应(RAR)消息。基站(例如，gNB)执行PRACH的波束成形接收，并且在RAR消息中为UE的进一步上行链路传输分配资源。波束成形发送和波束成形接收的使用意味着UE的发送波束可能未与基站的接收波束良好对准。未对准可能导致较低的信号质量，并且可能无法在基站处正确地检测到PRACH传输。PRACH传输有时被称为“消息1”，RAR传输被称为“消息2”。
虽然不是那么限制，但是在蜂窝网络中经常使用随机接入用于从空闲状态的初始接入、基站之间的切换、在非活动时段之后的下行链路数据到达、在非活动时段之后的上行链路数据到达、上行链路定时重对准、以及无线链路故障后的连接重建。
基站和UE处的天线布置允许波束成形，因此在每个基站和UE处可以存在多个传输方向和接收方向。在UE处可以有m1个用于接收的方向和n1个用于传输的方向。系统可以在m1个接收方向和n1个传输方向中找到最佳配对，使得如果从特定接收方向接收来自基站的信号，则可以识别要向基站发送的相应发送方向。
在随机接入系统中，UE发送随机接入信道(RACH)信号并接收随机接入响应(RAR)以便建立与基站的连接。UE可以发送RACH信号并为RAR等待指定持续时间。如果没有接收到RAR，则UE可以使用不同的波束重新发送RACH信号。
波束对应是指上行链路和下行链路波束之间的互易性。如果基站或UE能够基于所接收的波束确定要使用的发送波束，则可以说它具有波束对应。如果发送和接收路径共享天线元件，则可能存在波束对应。但是，这可能会导致切换损耗。如果发送和接收路径使用不同的天线元件，则通常波束对应取决于发送和接收天线元件之间的物理间隔。小间距通常确保波束对应。双工模式也会影响波束对应。利用时分双工(time division duplex，TDD)，可以预期波束对应。然而，对于非常宽的频带，如果用于接收的频谱部分远离用于发送的频谱部分，则可能不存在波束对应。
在用于毫米或微波操作的多波束架构中，例如可能无法呈现波束对应。
在UE和gNB不存在波束对应的情况下，随机接入过程可以使用多个PRACH传输，以及多个随机接入响应(RAR)和来自UE的多个结果消息(例如，消息3)。UE可以在其接收RAR之前一个接一个地在多个方向上执行多个RACH信号传输(即，使用多个RACH波束)。这可能会导致显著的时延。
替代地，UE可以在不同波束上的不同方向内的单个机会内发送一系列物理随机接入信道(PRACH)信号。这可以提供在基站处接收至少一个PRACH信号的高概率。然后，UE等待RAR。基站检测一个或多个PRACH信号，并利用上行链路资源分配发送RAR。
因为UE发送多个PRACH信号，所以基站可以检测多个PRACH信号。如果检测到多个PRACH信号，则基站响应每个信号，因此发送多个RAR。每个RAR消耗控制信道资源。如果UE发送多个PRACH信号导致多个RAR传输，则可能经历大的控制信道开销。另外，每个RAR分配上行链路资源。UE仅需要并利用一个上行链路资源分配；因此，每个RAR中的上行链路资源的分配导致浪费的资源分配。
基站过程可以包括检测PRACH信号并利用上行链路资源分配来发送RAR。如果UE发送多个PRACH信号，则基站可以检测UE发送的不止一个PRACH信号。然后，基站将响应于检测到的来自UE的每个PRACH发送RAR。响应来自UE的多个PRACH信号可能是浪费的。每个RAR消耗控制信道资源。如果少数UE发送多个RACH并且要发送多个RAR，则可能存在大的控制信道开销。另外，每个RAR分配上行链路资源。UE仅需要一个UL资源分配，使得其他分配可能被浪费。
根据一个实施例，基站形成同步信号(SS)块与随机接入资源和/或前导码之间的关联。基站可以配置多个RACH机会。在一个示例中，SS块和RACH机会之间的关联可以是一对一映射，使得每个SS块映射到一个RACH机会。在另一示例中，该关联是使得多个SS块映射到单个RACH机会。SS块和PRACH资源之间的关联可以使UE能够向基站指示优选的SS块。例如，优选的SS块可以是在UE处接收的具有最高质量的SS块。这使得基站能够识别用于传输随机接入响应的下行链路波束。
在一个实施例中，基站配置前导码间隔以在SS块和随机接入前导码之间创建关联。在一个示例中，每个SS块与前导码区间的子集相关联。在一个实施例中，每个RACH机会具有多个PRACH资源。
图2中示出了SS块与随机接入资源和前导码的关联的一个示例。在该示例中，示出了八个同步信号(SS)块(SS块#1-SS块#8)。每个SS块(SS块#1-SS块#8)可以由基站(例如基站170A或170B)在不同的发送波束中发送(注意，发送波束可能部分地重叠)。每个SS块(SS块#1-SS块#8)映射到四个随机接入资源302-308中的一个，例如一个RACH机会。以这种方式，两个SS块与每个随机接入资源302-308相关联，如图所示。例如，SS块#1和SS块#2与随机接入资源302相关联。为了区分每个随机接入资源302-308处的各个块，分配给SS块(SS块#1-SS块#8)的前导码间隔被分成两个区间—前导码区间A和前导码区间B。每个SS块(SS块#1-SS块#8)还与两个前导码范围之一(前导码A或前导码B)相关联。基于UE在PRACH信号中使用的随机资源块302-308、以及PRACH信号承载的前导码区间，可以确定PRACH信号对应的特定SS块(SS块#1-SS块#8)。
图2还示出了每个随机接入资源块包括多个物理随机接入信道资源。UE可以在与用于SS块(SS块#1-SS块#8)的特定随机接入资源302-308相对应的一个或多个PRACH资源310上发送PRACH信号。
在一个实施例中，SS块(SS块#1-SS块#8)与PRACH资源310之间的关联可以使UE能够向基站指示在UE处接收的来自SS块(SS块#1-SS块#8)的优选的SS块(例如，具有最佳质量)。通过向基站指示所接收的优选的SS块，基站可以识别用于传输随机接入响应的下行链路波束。
图3描述了根据一个实施例的用于随机接入过程的过程500的流程图。过程500可以在图1的环境中执行。然而，过程500不限于在这样的环境中执行。过程500可以由图1中的各元件执行，例如所描述的UE和基站。然而，过程500不限于由这些元件执行，因为可以使用替代或附加元件。在一个实施例中，过程500可以由一个或多个处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程500可以实现为用于编程一个或多个处理器的处理器可读代码。
在步骤502，基站发送一个或多个SS块。每个SS块在一个发送波束上发送。在步骤504，UE检测所发送的SS块中的一个或多个。在步骤506，如果检测到多个SS块，则UE确定优选的SS块。在一个实施例中，步骤506包括确定最佳的SS块。最佳SS块可以是具有最佳信号质量或信号强度的SS块。在一个实施例中，UE确定具有最高参考信号接收功率(referencesignal received power，RSRP)的块。UE可以监控和测量每个接收的SS块的RSRP。在一个实施例中，步骤506包括确定检测到的SS块的信号强度是否足够(例如，高于最低水平)。如果检测到的块具有足够的信号强度，则可以将其视为最佳的接收SS块。在一个实施例中，优选的SS块是由UE通过优选的波束接收的SS块。
在步骤508，UE基于SS块与RACH机会和前导码之间的关联来选择随机接入前导码(例如，RACH前导码)。在一个实施例中，步骤508包括为每个PRACH信号选择一个随机接入前导码。在另一示例中，步骤508包括为每个PRACH信号选择不同的随机接入前导码。
在步骤510，UE发送多个PRACH信号。每个PRACH信号承载所选择的随机接入前导码。在步骤512，基站接收一个或多个PRACH信号。
在步骤514，基站识别由UE确定的优选的SS块。基站基于随机接入资源(例如，RACH)识别优选的SS块。基站还可以使用随机接入前导码来识别优选的SS块。
在步骤516，基站从所接收的PRACH信号中确定优选的PRACH信号。在一个实施例中，基站确定具有最高RSRP的PRACH信号。基站可以监控和测量每个接收的PRACH信号的RSRP。
在步骤518，基站响应于在步骤512接收的一个或多个PRACH信号发送单个RAR。RAR指示优选的PRACH信号PRACHn和用于UE的消息(例如，消息3)传输的上行链路资源分配。基站在用于发送由UE识别为优选的SS块的SS块的相同发送波束上发送RAR。RAR可选地包括与优选的PRACH信号对应的随机接入前导码。
在步骤520，UE使用与用于优选的SS块的相同接收波束来监控RAR。UE在接收波束上接收RAR。从RAR中，UE从UE发送的多个PRACH信号中识别优选的PRACH信号，以及上行链路资源分配。
在步骤522，UE使用在RAR中识别的上行链路资源分配来发送消息。UE使用与用于发送在RAR中识别的优选的PRACH信号的相同发送波束。
在步骤524，基站在与接收到优选的PRACH信号的相同波束上接收来自UE的消息。基站向UE发送消息，指示RACH过程已成功完成或存在RACH竞争。在基站在相同的RACH机会中接收两个或更多个RACH前导码的情况下可能存在RACH竞争。在这种情况下，UE可以接收竞争的指示，其可以重新启动RACH过程。
图4A-4D描绘了根据一个实施例的随机接入过程的示例的框图。图4A-4D描绘了基站和用户设备(UE)处的发射机Tx和接收机Rx，以及两个设备之间的传输序列。
图4A描绘了来自基站的一个或多个SS块的传输。例如，基站可以使用标记为1-7的七个发送波束来发送七个SS块。用户设备处的接收机监控标记为1-7的接收波束上的SS块。在图4A的示例中，UE在接收波束3上接收被确定为优选的SS块的SS块。SS块由基站在发送波束4上发送。
图4B描绘了来自UE的PRACH信号的传输和基站处的接收。UE选择与优选的SS块对应的RACH前导码，并使用不同的发送波束发送多个PRACH信号。如果优选的SS块具有到用于PRACH信号的RACH机会的一对一映射，则RACH机会将向基站指示优选的SS块。如果多个SS块映射到一个RACH机会，则RACH前导码将向基站指示优选的SS块。在替代示例中，UE可以选择多个RACH前导码并在每个PRACH信号中发送不同的RACH前导码。
在图4B中，UE使用发送波束3、4和5发送三个PRACH信号。UE可以基于它们与接收到优选的SS块的接收波束3方向对应来选择发送波束3、4和5。在基站的接收波束3、4和5上接收三个PRACH信号。基站从三个PRACH信号中确定优选的PRACH信号PRACHn。在一个示例中，优选的PRACH信号是具有最高信号质量的PRACH信号。可以基于具有最高RSRP的PRACH信号来确定具有最高信号质量的PRACH信号。基站确定优选的PRACH信号是在接收波束5上接收的信号。
图4C描绘了从基站到UE的随机接入响应(RAR)的传输。基站生成RAR，其包括用于来自UE的消息(例如，消息3)的上行链路资源分配(包括一个或多个上行链路资源)的指示。RAR还包括优选的PRACH信号的指示。RAR可以可选地包括与优选的PRACH信号对应的随机接入前导码。基站使用对应于优选的SS块的发送波束发送RAR。基站基于用于发送PRACH信号的随机接入资源来识别优选的SS块。如果多个SS块映射到随机接入资源，则基站使用随机接入前导码来识别优选的SS块。基站基于包括PRACH信号的前导码的前导码子集到优选的SS块的预定义映射来确定优选的SS块。
图4D描绘了从UE到基站的消息(例如，消息3)的传输。UE使用RAR中识别的上行链路资源。另外，UE使用用于发送优选的PRACH信号的发送波束来发送消息。如4D所示，基站在接收波束5上接收消息，即用于接收优选的PRACH信号的相同波束。
图5描绘了SS块与随机接入资源和前导码的关联的另一示例。在该示例中，每个SS块(SS块#1-SS块#5)之后是一个随机接入信道(RACH)资源。如图5所示，每个RACH资源包括多个物理随机接入信道(PRACH)资源。例如，RACH机会1在SS块#1之后。使用Tx波束1发送SS块#1。RACH机会1包括6个PRACH机会502。RACH机会2在使用Tx波束2发送的SS块#2之后。RACH机会3在使用Tx波束3发送的SS块#3之后。RACH机会4在使用Tx波束4发送的SS块#4之后。RACH机会5在使用Tx波束5发送的SS块#5之后。
在该示例中执行随机接入的UE首先检测优选的SS块(即，PSS(PrimarySynchronization Signal，主同步信号)、SSS(Secondary Synchronization Signal，辅同步信号)和PBCH(Physical Broadcast Channel，物理广播信道))。UE在优选的SS块之后的一个或多个PRACH资源310中发送RACH前导码。UE使用不同的发送波束在不同的PRACH资源上发送RACH前导码。在一个实施例中，UE可以在RACH机会(RACH机会1-5)的所有PRACH资源310上发送PRACH信号。在另一实施例中，UE可以在PRACH资源310的子集(Tx波束1-5)上发送PRACH信号。例如，UE可以在与接收到优选的SS块的接收波束具有方向对应的那些发送波束(Tx波束1-5)上发送PRACH信号。
在该示例中，PRACH资源310不在时间上重叠。例如，PRACH机会502可以占用时隙中的连续OFDM符号。如前所述，在各种无线实施方式中可能没有保证的波束对应关系。如图5所示，UE能够通过在多个发送波束(Tx波束1-5)上发送PRACH信号来响应一个SS块(例如，优选的SS块)。
利用图5中所示的结构，由基站(例如基站170A或170B)接收的PRACH信号向基站指示优选的SS块。在与优选的SS块一一对应的RACH机会(RACH机会1-5)中接收PRACH信号。基站可以在多个方向上监控PRACH信号(例如，使用多个接收波束)。在一个示例中，基站可以针对每个波束方向使用不同的面板(panel)来监控PRACH信号。如果使用多个面板，则可以避免基站处的接收波束扫描。在一个示例中，用于同时的PRACH信号监控的面板的数量决定RACH机会(RACH机会1-5)中的PRACH机会502的数量。
图5描绘了以时分复用(TDM)方式布置RACH机会的示例。在另一示例中，以频分复用(FDM)方式布置RACH机会(RACH机会1-5)。不同的SS块(SS块#1-SS块#5)可以对应于具有不同频率偏移的RACH机会(RACH机会1-5)。基于频率提供SS块(SS块#1-SS块#5)与RACH机会(RACH机会1-5)之间的一对一映射。
图5还示出了每个随机资源块包括多个物理随机接入信道资源。UE可以在与用于SS块(SS块#1-SS块#5)的特定随机接入资源相对应的一个或多个PRACH资源310上发送PRACH信号。
在一个实施例中，SS块(SS块#1-SS块#5)与PRACH资源310之间的关联可以使UE能够向基站指示优选的SS块，例如在UE处接收的具有最高信号强度或质量的SS块(SS块#1-SS块#5)。通过向基站指示所接收的优选的SS块，基站可以识别用于传输随机接入响应的下行链路波束。
图6描述了根据一个实施例的由基站执行的过程550的流程图。过程550描述了在基站发送的每个SS块与每个随机接入资源(例如，RACH机会)之间提供一对一对应的示例。
过程550可以在图1的环境中执行。但是，并不限于在这样的环境中执行。过程550可以由图1中的各元件执行。例如，如所描述的基站。然而，过程550不限于由这些元件执行，因为可以使用附加元件。过程550可以由一个或多个处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程550可以实现为用于编程一个或多个处理器的处理器可读代码。
在步骤552，基站发送单个SS块。SS块在发送波束上发送。
在步骤554，基站接收与SS块对应的随机接入资源的一个或多个PRACH信号。在步骤556，基站识别对应于随机接入资源的SS块。基站将SS块识别为UE确定的优选的SS块。
在步骤558，如果接收到多个PRACH信号，则基站确定优选的PRACH信号。基站可以确定具有最高信号质量(例如，RSRP是最高的、最大的相关度量)的接收的PRACH信号。可以使用其他因素来确定优选的PRACH信号。
在步骤560，基站使用基站用于发送优选的SS块的发送波束发送RAR。RAR识别由基站确定的优选的PRACH信号。另外，RAR识别用于来自UE的消息传输的上行链路资源分配。
在步骤562，基站在与接收到优选的PRACH信号的相同接收波束上接收来自UE的消息。该消息使用RAR中识别的上行链路资源分配。
在步骤564，基站响应于来自UE的消息向UE发送消息。如果成功接收到来自UE的消息并且RACH过程成功完成，则基站发送RACH完成消息。如果未处理该消息，则基站发送RACH竞争消息。如果基站在相同的RACH机会内使用相同的RACH前导码接收多个PRACH信号，则可以发送RACH竞争消息。
图7描绘了SS块与随机接入资源和前导码的关联的另一示例。在该示例中，随机接入信道资源(例如，RACH机会)被放置在SS块组之间。每个RACH接入资源包括多个物理随机接入信道(PRACH)资源。例如，RACH机会1在SS块#1、SS块#2和SS块#3之后。使用Tx波束1发送SS块#1，使用Tx波束2发送SS块#2，并且使用Tx波束3发送SS块#3。RACH机会1包括6个PRACH机会702。
RACH机会2在SS块#4、SS块#5和SS块#6之后。使用Tx波束4发送SS块#4，使用Tx波束5发送SS块#5，并且使用Tx波束6发送SS块#6。RACH机会2也包括6个PRACH机会702。
在该示例中执行随机接入的UE首先从一组SS块(SS块#1-SS块#6)中检测优选的SS块(即，PSS、SSS和PBCH)。UE在SS块组(SS块#1-SS块#6)之后的RACH机会(RACH机会1-2)中发送RACH前导码。UE使用不同的发送波束在RACH机会(RACH机会1-2)的不同PRACH资源310上发送RACH前导码。在一个实施例中，UE可以在RACH机会(RACH机会1-2)的所有PRACH资源310上发送PRACH信号。在另一个实施例中，UE可以在PRACH资源310的子集上发送PRACH信号。例如，UE可以在与接收到优选的SS块的接收波束具有方向对应的那些发送波束上发送PRACH信号。
如前所述，在各种无线实施方式中可能不存在保证的波束对应关系。如图7所示，UE能够通过在多个发送波束上发送PRACH信号来响应SS块组(SS块#1-SS块#6)中的一个SS块(例如，优选SS块)。
利用图7中所示的结构，由基站(例如基站170A或170B)接收的PRACH信号向基站指示优选的SS块(SS块#1-SS块#6)。然而，单独的RACH机会(RACH机会1-2)不向基站指示UE接收的优选的SS块。在不与优选的SS块一一对应的RACH机会(RACH机会1-2)中接收PRACH信号。基站可以在多个方向上监控PRACH信号(例如，使用多个接收波束)。在一个示例中，基站可以针对每个波束方向使用不同的面板来监控PRACH信号。如果使用多个面板，则可以避免基站处的接收波束扫描。在一个示例中，用于同时的PRACH信号监控的面板的数量决定RACH机会(RACH机会1-2)中的PRACH机会的数量。
为了识别优选的SS块，将RACH前导码划分成区间。前导码的不同区间与每个SS块相关联。在一个示例中，由基站发送的SS块(SS块#1-SS块#6)可以(例如，在PBCH中)指示与SS块(SS块#1-SS块#6)相对应的前导码区间。在另一示例中，可以在独立于SS块发送的系统信息消息中发送关于区间的信息。可以使用用于向UE通知前导码区间到SS块(SS块#1-SS块#6)的映射的其他技术。UE从优选的SS块的对应区间中选择RACH前导码。UE在不同发送波束上发送的每个PRACH信号中发送RACH前导码。在一个实施例中，UE为每个PRACH信号选择不同的RACH前导码。每个RACH前导码对应于优选的SS块。
图8描述了根据一个实施例的由基站执行的过程580的流程图。过程580描述了在基站发送的每个SS块与每个随机接入资源(例如，RACH机会)之间不提供一一对应的示例。
过程580可以在图1的环境中执行。但是，并不限于在这样的环境中执行。过程580可以由图1中的各元件执行。例如，如所描述的基站。然而，过程580不限于由这些元件执行，因为可以使用附加元件。过程580可以由一个或多个处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程580可以实现为用于编程一个或多个处理器的处理器可读代码。
在步骤582，基站发送一组SS块。SS块使用不同的发送波束发送。在对应于该组SS块的RACH机会之前发送每个SS块。
在步骤584，基站接收与该组SS块对应的随机接入资源的一个或多个PRACH信号。在步骤586，基站识别由UE响应于该组SS块确定的优选的SS块。基站基于接收PRACH信号的RACH机会和RACH机会中包括的RACH前导码来识别优选的SS块。RACH前导码具有与SS块中特定的一个的预定义对应关系。
在步骤588，如果接收到多个PRACH信号，则基站确定优选的PRACH信号。基站可以确定具有最高信号质量(例如，RSRP是最高的)的接收的PRACH信号。可以使用其他因素来确定优选的PRACH信号。
在步骤590，基站使用基站用于发送优选SS块的发送波束发送RAR。RAR识别由基站确定的优选PRACH信号。另外，RAR识别用于来自UE的消息传输的上行链路资源分配。
在步骤592，基站在与接收到优选的PRACH信号的相同接收波束上接收来自UE的消息。该消息使用RAR中识别的上行链路资源分配。
在步骤594，基站响应于来自UE的消息向UE发送消息，指示RACH完成或RACH竞争。
图9描述了根据一个实施例的由客户端设备执行的过程600的流程图。过程600可以在图1的环境中执行。但是，并不限于在这样的环境中执行。过程600可以由图1中的各元件执行。例如，如所描述的UE。然而，过程600不限于由这些元件执行，因为可以使用附加元件。过程600可以由一个或多个处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程600可以实现为用于编程一个或多个处理器的处理器可读代码。
在步骤602，UE监控一个或多个SS块。在步骤604，UE检测一个或多个SS块。在步骤606，UE从在步骤604检测到的SS块中确定优选的SS块。在一个实施例中，UE确定以最高信号强度接收的SS块。在一个实施例中，UE确定哪个SS块具有最高RSRP。
在步骤608，UE从与优选的SS块相关联的前导码区间中选择一个或多个随机资源前导码(例如，RACH前导码)。
在步骤610，UE选择RACH机会的一个或多个PRACH资源用于发送PRACH信号。UE可以使用相应的RACH机会的PRACH资源的全部或子集。在一个示例中，UE基于与接收到优选的SS块的接收波束的方向对应来选择PRACH资源的子集。
在步骤612，UE在不同的发送波束上发送每个PRACH信号。每个PRACH信号包括RACH前导码。在一个示例中，每个PRACH信号包括相同的RACH前导码。在另一示例中，每个PRACH信号包括不同的RACH前导码。
在步骤614，UE监控接收到优选的SS块的接收波束。在步骤616，UE在接收波束上接收RAR。在步骤618，UE从RAR识别由基站确定的优选的PRACH信号。在步骤620，UE确定由上行链路资源分配识别的一个或多个上行链路资源。在步骤622，UE在用于发送优选的PRACH信号的波束上发送消息(例如，消息3)。UE使用一个或多个上行链路资源。
在步骤624，UE从基站接收指示RACH完成或RACH竞争的消息。如果报告了RACH竞争，则UE可以重新启动RACH过程。
图10描述了用于为PRACH信号选择随机接入前导码(例如，RACH前导码)的过程640的流程图。过程640可以使用UE在图1的环境中执行。然而，过程640不限于在这样的环境中或由UE执行。过程640可以作为选择一个或多个随机接入前导码的一部分来执行，如过程600中在步骤608中所描述的。过程640可以由处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路来执行。过程640可以实现为用于对处理器进行编程的处理器可读代码。
在步骤642，UE接收SS块的RACH前导码区间。RACH前导码区间可以映射到SS块。RACH前导码可以被划分为区间，每个区间对应于特定的SS块。UE可以从SS块本身或从独立于SS块发送的系统信息消息接收区间信息。
在步骤644，UE从对应于优选的SS块的区间中选择一个或多个随机接入前导码。UE可以选择一个RACH前导码，例如，由每个PRACH信号承载。在另一选项中，UE可以为每个PRACH信号选择不同的RACH前导码。每个RACH前导码对应于优选的SS块。
图11描述了用于为每个PRACH信号选择不同随机接入前导码(例如，RACH前导码)的过程650的流程图。过程650可以使用UE在图1的环境中执行。然而，过程650不限于在这样的环境中或由UE执行。过程650可以作为选择RACH前导码的一部分来执行，如过程640在步骤644中所描述的。过程650可以由处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路来执行。过程650可以实现为用于对处理器进行编程的处理器可读代码。
在步骤652，UE确定SS块SSi是优选的SS块。步骤652可以包括确定以最佳信号质量接收到的SS块SSi，然而，也可以使用其他因素。在步骤654，UE从对应于优选的SS块的前导码区间中选择第一RACH前导码。
例如，用Pr(SSi)表示对应于优选的SS块SSi的前导码区间。然后，用PRACH1,…,PRACHn表示n个PRACH机会。UE可以选择第一前导码p0∈Pr(SSi)。
在步骤656，UE使用预定的哈希函数基于选择的第一前导码选择另外的RACH前导码。然后，UE可以基于将PRACH索引映射到前导码pk＝H(i,k,p0)的哈希函数H来选择前导码p1,p2,…,pn∈Pr(SSi)。
在步骤658，UE使用所选择的RACH前导中的不同的一个来发送每个PRACH信号。
图12描述了根据一个实施例的非竞争随机接入过程670的流程图。可以在UE与基站之间的初始连接已经建立之后执行非竞争随机接入过程。过程670可以在图1的环境中执行。然而，过程670不限于在这样的环境中执行。过程670可以由UE或基站的各元件执行。过程670可以由处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程670可以实现为用于对处理器进行编程的处理器可读代码。
在步骤672，UE接收来自基站的命令以执行随机接入。该命令包括随机接入前导码(例如，RACH前导码)分配。
在步骤678，UE在多个PRACH信号中发送所分配的RACH前导码。每个RACH前导码在不同发送波束上的PRACH资源中发送。可以在优选接收的SS块之后的RACH机会中存在的PRACH机会的子集中发送PRACH前导码。
在步骤680，基站接收UE发送的一个或多个PRACH信号。在步骤682，基站从一个或多个PRACH信号中确定优选的PRACH信号。
在步骤684，基站使用用于发送RACH命令的发送波束发送RAR。RAR指示优选的PRACH信号并且还包括上行链路资源分配。上行链路资源分配是用于UE的消息3传输的一个或多个上行链路资源。
在步骤686，UE监控接收到RACH命令的接收波束，并从基站接收RAR。在步骤688，UE使用RAR中的上行链路资源分配来发送消息(例如，消息3)。UE确定在RAR中识别的优选的PRACH信号。使用用于发送优选的PRACH信号的相同波束发送消息。
在步骤690，基站发送RACH完成或RACH竞争消息。
在一个实施例中，UE基于优选接收的SS块和/或优选的下行链路波束来选择RACH机会。如前所述，竞争可能发生。利用图5中描绘的选项，将相同的SS块检测为优选的SS块的两个UE可以选择相同的RACH前导码。
利用图2和图7中描绘的选项，将相同的SS块检测为优选的SS块的两个UE可以从相应的区间中选择相同的RACH前导码。竞争的可能性可能更高，因为前导码的区间可能小于整个分配的区间。
当基站观察到竞争时，它可以发送竞争已经发生的指示。然后，UE重新启动RACH过程。由于前导码是随机选择的，因此再次发生竞争的可能性很低。
根据一个实施例，使用选择一个或多个RACH前导码以降低竞争可能性的过程。图13描述了根据一个实施例的用于选择RACH前导码的过程700的流程图。过程700可以作为选择RACH前导码的一部分来执行，如过程600中在步骤608中所描述的。过程700可以在图1的环境中执行。然而，过程700不限于在这样的环境中执行。过程700可以由UE的各元件执行。过程700可以由处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程700可以实现为用于对处理器进行编程的处理器可读代码。
在步骤702，UE从接收的SS块中确定优选的SS块。例如，UE可以选择具有最高信号强度的SS块，或者从优选的波束中选择。在步骤704，UE从优选的SS块的前导码区间中选择最小RACH前导码preamblemin。在步骤706，UE确定优选的SS块的测量RSRP。在步骤708，UE基于preamblemin和测量RSRP选择RACH前导码。
在一个实施例中，RSRP被映射到前导码区间。例如，所选择的前导码可以被选为preamblemin+f(RSRP)，其中preamblemin表示对应于优选的SS块的前导码区间的较低端。如果使用图5中所示的选项，preamblemin是preamble1，以及f(RSRP)将RSRP映射到区间1…N-1，其中N是区间中的前导码数量。假设在两个UE处具有足够不同的RSRP，该方案使得UE选择不同的前导码，从而避免竞争。
在另一示例中，不使用单个优选的SS块来选择前导码，可以使用多个具有最高RSRP的SS块来选择前导码。图14描述了根据一个实施例的用于选择RACH前导码的过程720的流程图。过程720可以作为选择RACH前导码的一部分来执行，如过程600中在步骤608中所描述的。过程720可以在图1的环境中执行。然而，过程720不限于在这样的环境中执行。过程700可以由UE的各元件执行。过程720可以由处理器、一个或多个天线和/或一个或多个专用电路执行。过程720可以实现为用于对处理器进行编程的处理器可读代码。
在步骤722，UE确定多个优选的SS块。例如，UE可以选择具有最佳信号质量(例如，最高RSRP)的两个SS块。在步骤724，UE确定与优选的第一SS块对应的前导码区间的中点。在步骤726，UE确定优选的第二SS块的索引。在步骤728，UE基于前导码区间的中点和索引来选择RACH前导码。在步骤728，UE可以将SS块索引映射到整数。
例如，SS2可以表示为优选的第二SS块的索引，并且preamblemin可以表示为与优选的第一SS块对应的前导码区间的中点。F(SS2)则可以表示SS块索引到[-区间/2…区间/2]区间内的整数的映射。UE可以根据preamblecenter+f(SS2)为PRACH信号选择前导码。
定时提前量可以基于优选接收的PRACH。假定优选的波束可以经常改变，则根据当前优选的PRACH以及与由基站检测到的来自UE的其他PRACH相关联的PRACH向UE分配定时提前量可能是有益的。如果需要切换上行链路波束，这可以使UE能够调整定时提前量。
在一个实施例中，RAR不仅基于最佳PRACH而且基于第二最佳等提供定时提前量。表1示出了根据一个实施例的定时提前量的示例。
表1
PRACH索引 定时提前量
<u>PRACH<sub>n</sub></u> TA<sub>1</sub>
<u>PRACH<sub>i</sub></u> TA<sub>2</sub>
在一些情况下，RA-RNTI(radio network temporary identifier，无线网络临时标识符)已被用于识别RACH机会。对于NR，在RACH机会内不同PRACH具有不同的RA-RNTI可能是有用的。然后，RAR接收将提供UE基于其用于传输的PRACH机会来监控多个RA-RNTI。在一些实施例中，RA-RNTI可以是SS块标识符的函数。
图15描绘了用户设备(UE)900的示例。UE 900可以用于实现图1中的UE 110。UE900包括至少一个处理单元或处理器904。处理器904实现UE 900的各处理操作。例如，处理单元904可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、或者使得UE 904能够在通信系统100中操作的任何其他功能。处理器904还支持本文中更详细描述的方法和教导。每个处理器904包括被配置为执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理器904可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
UE 900还包括至少一个收发器902。收发器902被配置为调制由至少一个天线910传输的数据或其他内容。收发器902还被配置为解调由至少一个天线接收的数据或其他内容。每个收发器902包括用于产生用于无线传输的信号和/或处理无线接收的信号的任何合适的结构。每个天线910包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。可以在UE900中使用一个或多个收发器902，并且可以在UE 900中使用一个或多个天线910。尽管示出为单个功能单元，但是也可以使用至少一个发射机和至少一个单独的接收机来实现收发器902。
UE 900可以被配置为发送和接收低于6GHz(例如，微波频率范围)的信号，以及超过mmW的频率范围(例如，6GHz至100GHz)。当在微波或mmW频率范围内和/或上发送/接收时，UE 900可以被配置为执行波束成形。例如，天线910可以包括相控阵波束天线。
UE 900还包括一个或多个输入/输出设备908。输入/输出设备908有利于与用户的交互。每个输入/输出设备908包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构，例如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏。
另外，UE 110包括至少一个存储器906。在一个实施例中，存储器是非暂时性存储器存储。存储器906存储由UE 900使用、生成或收集的指令和数据。例如，存储器906可以存储由处理器904执行的软件或固件指令以及用于减少或消除输入信号中的干扰的数据。每个存储器906包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read onlymemory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数字(secure digital，SD)存储卡、等等。
图16示出了无线通信接入设备950的示例。无线通信接入设备950可以用于实现基站170或无线接入点。这些组件可以用在系统100中，或者用在任何其他合适的系统中。如图16所示，无线通信接入设备950包括至少一个处理器958、至少一个发射机952、至少一个接收机954、一个或多个天线960、以及至少一个存储器956。处理器958实现无线通信接入设备950的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其他功能。处理器958还可以支持上面更详细描述的方法和教导。每个处理器958包括被配置为执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。每个处理器958可以例如包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。
每个发射机952包括用于生成用于与一个或多个UE或其他设备进行无线传输的信号的任何合适的结构。每个接收机954包括用于处理从一个或多个UE或其他设备无线接收的信号的任何合适的结构。尽管示出为单独的组件，但是至少一个发射机952和至少一个接收机954可以组合成收发器。每个天线960包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。虽然这里示出的公共天线960耦合到发射机952和接收机954，但是一个或多个天线960可以耦合到发射机952，并且一个或多个分离的天线960可以耦合到接收机954。每个存储器956包括任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。
当用作无线网络中的基站170时，设备950可以被配置为发送和接收低于6GHz(例如，微波频率范围)的信号，以及在mmW的频率范围上的信号(例如，6GHz至100GHz的)。当在微波或mmW频率范围内和/或上发送/接收时，设备950可以被配置为执行波束成形。例如，天线960可以包括相控阵波束天线。
当用作无线接入点时，设备950可以被配置为发送和接收mmW范围内(例如，6GHz至100GHz)的信号。当在微波或mmW频率范围内和/或上发送/接收时，设备950可以被配置为执行波束成形。例如，设备950可以具有相控阵波束天线。
图17是可用于实现各种实施例的计算系统1700的高级框图。在一个示例中，计算系统1700是网络系统1700。特定设备可以利用所示的所有组件，或者仅利用组件的子集，并且集成度可以随设备而变化。此外，设备可以包含组件的多个实例，例如多个处理单元、处理器、存储器、发射机、接收机等。
网络系统可以包括配备有一个或多个输入/输出设备的处理单元1701，例如网络接口、存储接口等。处理单元1701可以包括中央处理单元(central processing unit，CPU)1710、存储器1720、大容量存储设备1730和连接到总线的I/O接口1760。总线可以是任何类型的若干总线架构中的一个或多个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线等。处理单元1701可用于实现本文描述的任何计算设备，例如基站950和/或用户设备900。
CPU 1710可以包括任何类型的电子数据处理器。CPU 1710可以被配置为实现本文描述的任何方案，诸如图8-14中所示的用实施例中描述的任何一步骤或步骤之组合的过程。存储器1720可以包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(staticrandom access memory，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、同步DRAM(synchronous DRAM，SDRAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、它们的组合等。在一个实施例中，存储器1720可以包括用于启动的ROM，以及用于在执行程序时使用的程序和数据存储的DRAM。在实施例中，存储器1720是非暂时性的。在一个实施例中，存储器1720包括发送模块1720A，其从客户端设备发送多个PRACH信号，接收模块1720B从基站接收RAR，RAR指示多个PRACH信号的第一PRACH信号，以及上行链路资源分配，检测模块1720C，由客户端设备检测具有包括多个PRACH机会的相应RACH机会的同步信号块；以及选择模块1720D，基于接收到同步信号的接收波束选择RACH机会的PRACH机会的子集。
大容量存储设备1730可以包括任何类型的存储设备，其被配置为存储数据、程序和其他信息，并使数据、程序和其他信息可通过总线访问。大容量存储设备1730可以包括例如固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等中的一个或多个。
处理单元1701还包括一个或多个网络接口1750，其可以包括有线链路，例如以太网电缆等，和/或到接入节点或一个或多个网络1780的无线链路。网络接口1750允许处理单元1701经由网络1780与远程单元通信。例如，网络接口1750可以经由一个或多个发射机/发射天线和一个或多个接收机/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元1701耦合到局域网或广域网，用于进行数据处理和与远程设备(例如其他处理单元、互联网、远程存储设施等)通信。在一个实施例中，网络接口1750可以用于在ICN(Information CoreNetwork，信息核心网络)中接收和/或发送兴趣分组和/或数据分组。这里，术语“网络接口”将被理解为包括端口。
处理单元1701可以被配置为实现本文描述的任何方案，诸如图8-14中所示的使用实施例中描述的任何一个步骤或步骤之组合的过程。
图17的计算系统中描绘的组件是通常在适合与本文描述的技术一起使用的计算系统中发现的那些，并且旨在表示本领域公知的这类计算机组件的广泛类别。可以使用许多不同的总线配置、网络平台和操作系统。
可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现本文描述的技术。所使用的软件存储在上述一个或多个处理器可读存储设备(例如，存储器1720或大容量存储器1730)上，以对一个或多个处理器进行编程以执行本文所述的功能。处理器可读存储设备可以包括计算机可读介质，诸如易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可包括计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质是非暂时性的，并且可以以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据之类的信息的任何方法或技术来实现。计算机可读存储介质的示例包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc ROM)、数字通用盘(digital versatile disks，DVD)或其他光盘存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、或者可以用于存储所需信息并且可以由计算机访问的任何其他介质。通信介质通常以诸如载波或其他传输机制等调制的数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制的数据信号”表示以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接的有线介质，以及诸如RF(Radio Frequency，射频)和其他无线介质的无线介质。任何上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
计算机可读非暂时性介质包括所有类型的计算机可读介质，包括磁存储介质、光存储介质和固态存储介质，并且特别地排除信号。应该理解，软件可以安装在路由器、客户端或其他网络设备中并与其一起销售。或者，可以获得软件并将其加载到设备中，包括通过盘介质或从任何方式的网络或分发系统获得软件，包括例如从软件创建者拥有的服务器或从非拥有的但由软件创建者使用的服务器获得。例如，该软件可以存储在服务器上以便通过互联网分发。
在替代实施例中，软件中的一些或全部可以由专用硬件代替，包括定制集成电路、门阵列、FPGA(Field Programmable Gata Array，现场可编程门阵列)、PLD(ProgramableLogic Device，可编程逻辑器件)和专用计算机。在一个实施例中，实现一个或多个实施例的软件(存储在存储设备上)用于编程一个或多个处理器。一个或多个处理器可以与一个或多个计算机可读介质/存储设备、外围设备和/或通信接口通信。在实施例中，术语“单元”可以包括电路(或集成电路)或软件组件。
已经出于说明和描述的目的呈现了前面的详细描述。其并非旨在穷举或将本文要求保护的主题限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择所描述的实施例是为了最好地解释所公开的技术的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够在各种实施例中以及适合于预期的特定用途的各种修改中最好地利用该技术。本发明的范围旨在由所附权利要求限定。
已经结合各种实施例描述了本公开。然而，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实现对所公开实施例的其他变型和修改，并且这些变型和修改将被解释为包含在所附权利要求中。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不表示、排除或暗示这些措施的组合不能用于获益。计算机程序可以存储或分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。

Claims (44)

1.一种无线网络通信方法，包括：
发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道PRACH信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送，并且所述多个PRACH信号在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中发送；
响应于所述多个PRACH信号，接收来自基站的随机接入响应RAR，所述RAR在用于所述多个同步信号块中的第一同步信号块的接收波束上接收，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块，所述RAR指示所述多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及
使用所述上行链路资源分配和与所述第一PRACH信号对应的发送波束发送来自所述客户端设备的消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述多个PRACH信号中的每个PRACH信号承载从随机接入前导码区间中选择的随机接入前导码，其中所述随机接入前导码区间对应于所述客户端设备接收的所述第一同步信号块。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
由所述多个中的每个PRACH信号承载的所述随机接入前导码是相同的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中：
由所述多个中的每个PRACH信号承载的所述随机接入前导码是不同的。
5.根据权利要求2所述的方法，还包括：
接收包括所述第一同步信号块的所述多个同步信号块；以及
接收对应于所述多个同步信号块中的至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示。
6.根据权利要求2所述的方法，其中：
每个PRACH信号包括随机接入前导码；以及
所述RAR包括与所述第一PRACH信号对应的所述随机接入前导码的标识符。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，接收对应于所述至少一个同步信号块的所述随机接入前导码区间的所述指示包括：
在所述至少一个同步信号块中接收所述指示。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，接收对应于所述至少一个同步信号块的所述随机接入前导码区间的所述指示包括：
在系统信息消息中接收所述指示。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，从与所述客户端设备接收的所述第一同步信号块相对应的所述随机接入前导码区间中选择所述随机接入前导码，用于在所述多个PRACH信号中的每个所述PRACH信号上传输。
10.根据权利要求2所述的方法，还包括：
确定以最高信号质量接收的所述第一同步信号块；
其中，接收RAR还包括从与对应于所述第一同步信号块的接收波束方向相同的接收波束方向接收所述RAR。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，被选择用于在所述多个PRACH信号中的第一PRACH信号上传输的随机接入前导码是基于所述第一PRACH信号的索引选择的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一PRACH信号由基站确定为在所述PRACH信号中具有最高信号质量。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
所述客户端设备检测具有包括多个PRACH机会的所述RACH机会的所述第一同步信号块；以及
基于接收所述第一同步信号的所述接收波束选择所述RACH机会的PRACH机会的子集，所述PRACH机会的子集包括少于所述多个PRACH机会的总数的PRACH机会；
其中，发送所述多个PRACH信号包括在所述PRACH机会的子集中发送所述多个PRACH信号。
14.一种设备，包括：
包含指令的非暂时性存储器；以及
与所述存储器通信的一个或多个处理器，其中所述一个或多个处理器执行所述指令以：
发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道PRACH信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送，并且所述多个PRACH信号在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中发送；
响应于所述多个PRACH信号，接收来自基站的随机接入响应RAR，所述RAR在用于所述多个同步信号块中的第一同步信号块的接收波束上接收，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块，所述RAR指示所述多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及
使用所述上行链路资源分配和与所述第一PRACH信号对应的发送波束发送来自所述客户端设备的消息。
15.根据权利要求14所述的设备，其中：
所述多个PRACH信号中的每个PRACH信号承载从随机接入前导码区间中选择的随机接入前导码，其中所述随机接入前导码区间对应于所述客户端设备接收的所述第一同步信号块。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
接收包括所述第一同步信号块的所述多个同步信号块；以及
接收对应于所述多个同步信号块中的至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述一个或多个处理器执行所述指令以在所述至少一个同步信号块中接收对应于所述至少一个同步信号块的所述随机接入前导码区间的所述指示。
18.根据权利要求16所述的设备，其中所述一个或多个处理器执行所述指令以在系统消息中接收对应于所述至少一个同步信号块的所述随机接入前导码区间的所述指示。
19.根据权利要求15所述的设备，其中，从与所述客户端设备接收的所述第一同步信号块相对应的所述随机接入前导码区间中选择所述随机接入前导码，用于在所述多个PRACH信号中的每个所述PRACH信号上传输。
20.根据权利要求14所述的设备，其中被选择用于在所述多个PRACH信号中的第一PRACH信号上传输的随机接入前导码是基于所述第一PRACH信号的索引来选择的。
21.根据权利要求15所述的设备，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
确定以最高信号质量接收的所述第一同步信号块；
其中，接收所述RAR还包括从与对应于所述第一同步信号块的接收波束方向相同的接收波束方向接收所述RAR。
22.一种存储用于无线网络通信的计算机指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：
发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道PRACH信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送，并且所述多个PRACH信号在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中发送；
响应于所述多个PRACH信号，接收来自基站的随机接入响应RAR，所述RAR在用于所述多个同步信号块中的第一同步信号块的接收波束上接收，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块，所述RAR指示所述多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配；以及
使用所述上行链路资源分配和与所述第一PRACH信号对应的发送波束发送来自所述客户端设备的消息。
23.根据权利要求22所述的非暂时性计算机可读介质，其中：
所述多个PRACH信号中的每个PRACH信号承载从随机接入前导码区间中选择的随机接入前导码，其中所述随机接入前导码区间对应于所述客户端设备接收的所述第一同步信号块。
24.根据权利要求23所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
接收包括所述第一同步信号块的所述多个同步信号块；以及
接收对应于所述多个同步信号块中的至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示。
25.根据权利要求23所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
确定以最高信号质量接收的所述第一同步信号块；
其中，接收RAR还包括从与对应于所述第一同步信号块的接收波束方向相同的接收波束方向接收所述RAR。
26.一种设备，包括：
天线，被配置为接收一个或多个同步信号块；以及
与所述天线通信的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为发送来自客户端设备的多个物理随机接入信道PRACH信号，每个PRACH信号使用不同的发送波束发送，并且所述多个PRACH信号在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中发送，所述一个或多个处理器被配置为响应于所述多个PRACH信号，接收来自基站的随机接入响应RAR，所述RAR在用于所述多个同步信号块中的第一同步信号块的接收波束上接收，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块，所述RAR指示所述多个PRACH信号的第一PRACH信号和上行链路资源分配，所述一个或多个处理器被配置为使用所述上行链路资源分配和与所述第一PRACH信号对应的发送波束发送来自所述客户端设备的消息。
27.根据权利要求26所述的设备，其中：
所述多个PRACH信号中的每个PRACH信号承载从随机接入前导码区间中选择的随机接入前导码，其中所述随机接入前导码区间对应于所述客户端设备接收的所述第一同步信号块。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为：
接收包括所述第一同步信号块的所述多个同步信号块；以及
接收对应于所述多个同步信号块中的至少一个同步信号块的随机接入前导码区间的指示。
29.根据权利要求27所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为：
确定以最高信号质量接收的所述第一同步信号块；
其中，接收RAR还包括从与对应于所述第一同步信号块的接收波束方向相同的接收波束方向接收所述RAR。
30.一种用于在基站随机接入的方法，包括：
经由一组接收波束接收物理随机接入信道PRACH信号序列，其中所述PRACH信号序列中的每个PRACH信号包括随机接入前导码，并且所述PRACH信号序列在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中接收；
识别第一PRACH信号，其中所述第一PRACH信号经由第一接收波束接收；
基于对应于所述多个同步信号块的所述RACH机会中接收的所述PRACH信号序列来识别所述多个同步信号块中的第一同步信号块，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块；
响应于所述PRACH信号序列，向客户端设备发送随机接入响应RAR，其中所述RAR指示所述第一PRACH信号，并且其中所述RAR分配传输资源；以及
经由所述第一接收波束接收所述客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
31.根据权利要求30所述的方法，其中：
识别所述第一PRACH信号包括确定所述第一PRACH信号在所述PRACH信号序列中具有最高信号质量。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，每个PRACH信号包括相同的随机接入前导码。
33.根据权利要求30所述的方法，其中，每个PRACH信号包括不同的随机接入前导码。
34.根据权利要求30所述的方法，还包括：
使用第一发送波束发送所述第一同步信号块；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
35.根据权利要求30所述的方法，还包括：
发送所述多个同步信号块，每个同步信号块使用不同的发送波束发送；
确定所述第一PRACH信号承载的第一RACH前导码；
所述基站确定所述第一同步信号块是所述客户端设备基于所述RACH机会和所述第一RACH前导码接收的所述优选的同步信号块；以及
识别用于所述第一同步信号块的第一发送波束；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
36.一种设备，包括：
包含指令的非暂时性存储器；和
与所述存储器通信的一个或多个处理器，其中所述一个或多个处理器执行所述指令以：
经由一组接收波束接收物理随机接入信道PRACH信号序列，其中每个PRACH信号包括随机接入前导码，并且所述PRACH信号序列在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中接收；
识别第一PRACH信号，其中所述第一PRACH信号经由第一接收波束接收；
基于对应于所述多个同步信号块的所述RACH机会中接收的所述PRACH信号序列来识别所述多个同步信号块中的第一同步信号块，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块；
响应于所述PRACH信号序列，向客户端设备发送随机接入响应RAR，其中所述RAR指示所述第一PRACH信号，并且其中所述RAR分配传输资源；以及
经由所述第一接收波束接收所述客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
37.根据权利要求36所述的设备，其中，每个PRACH信号包括相同的随机接入前导码。
38.根据权利要求36所述的设备，其中，每个PRACH信号包括不同的随机接入前导码。
39.根据权利要求36所述的设备，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
使用第一发送波束发送所述第一同步信号块；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
40.根据权利要求36所述的设备，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
发送所述多个同步信号块，每个同步信号块使用不同的发送波束发送；
确定所述第一PRACH信号承载的第一RACH前导码；
由基站确定所述第一同步信号块是所述客户端设备基于所述RACH机会和所述第一RACH前导码接收的所述优选的同步信号块；以及
识别用于所述第一同步信号块的第一发送波束；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
41.一种存储用于无线网络通信的计算机指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行以下步骤：
经由一组接收波束接收物理随机接入信道PRACH信号序列，其中每个PRACH信号包括随机接入前导码，并且所述PRACH信号序列在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中接收；
识别第一PRACH信号，其中所述第一PRACH信号经由第一接收波束接收；
基于对应于所述多个同步信号块的所述RACH机会中接收的所述PRACH信号序列来识别所述多个同步信号块中的第一同步信号块，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块；
响应于所述PRACH信号序列，向客户端设备发送随机接入响应RAR，其中所述RAR指示所述第一PRACH信号，并且其中所述RAR分配传输资源；和
经由所述第一接收波束接收所述客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
42.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
使用第一发送波束发送所述第一同步信号块；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
43.根据权利要求41所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述一个或多个处理器执行所述指令以：
发送所述多个同步信号块，每个同步信号块使用不同的发送波束发送；
确定所述第一PRACH信号承载的第一RACH前导码；
由基站确定所述第一同步信号块是所述客户端设备基于所述RACH机会和所述第一RACH前导码接收的所述优选的同步信号块；以及
识别用于所述第一同步信号块的第一发送波束；
其中，发送所述RAR包括使用所述第一发送波束发送所述RAR。
44.一种用于在基站随机接入的方法，包括：
经由一组接收波束接收物理随机接入信道PRACH信号序列，其中所述PRACH信号序列中的每个PRACH信号包括相同的随机接入前导码，并且所述PRACH信号序列在对应于多个同步信号块的随机接入信道RACH机会中接收；
识别第一PRACH信号，其中所述第一PRACH信号经由第一接收波束接收；
基于对应于所述多个同步信号块的所述RACH机会中接收的所述PRACH信号序列来识别所述多个同步信号块中的第一同步信号块，其中所述第一同步信号块被识别为优选的同步信号块；
响应于所述PRACH信号序列，向客户端设备发送随机接入响应RAR，其中所述RAR指示所述第一PRACH信号，并且其中所述RAR分配传输资源；以及
经由所述第一接收波束接收所述客户端设备使用所分配的传输资源发送的消息。
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