[發明專利]一種基于時間輔助的隨機接入方法

在審

• 申請號: 201910703215.2
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110519861A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 馬松;劉田;張毅;夏斌;王瀚
• 申請（專利權）人: 成都天奧集團有限公司
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W56/00;H04B7/185
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 陳一鑫<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種基于時間輔助的隨機接入方法,屬于衛星通信領域。該方法基于時間輔助進行信關站和終端之間的時間同步；信關站將下行廣播幀的本地發送時刻T0信息填充到下行廣播幀中；終端接收經過衛星轉發后的下行廣播幀，提取出T0，記錄下行廣播幀的本地接收時刻T1；終端計算出隨機接入的時間提前量為TA＝2(T1?T0)；終端以定時提前的方式向衛星發送上行隨機接入序列，從而實現接入階段各終端之間的上行同步。在衛星通信系統隨機接入過程中信道開銷小，復雜度低的優點。

技術領域

本發明屬于衛星通信領域，具體涉及到一種基于時間輔助的隨機接入方法。

技術背景

通信技術不斷進步，衛星移動通信具有很多優于地面通信網絡的特點，正廣泛地引起業界的關注，多數公司和通信組織都認為衛星和地面網絡基礎設施的融合具有巨大的市場潛力。衛星提供無線接入可幫助促進在未服務或欠服務地區推出通信業務，以彌補地面網絡的覆蓋空缺，為用戶設備或移動平臺(例如汽車、飛機、輪船、高鐵等)提供服務連續性來增強可靠性。

衛星包括低地球軌道(LEO)，中地球軌道(MEO)，地球靜止軌道(GEO)或高橢圓軌道(HEO)中的航天飛行器。LEO衛星運行在距離地面500km～1500km的軌道上，而GEO衛星的軌道距地面更是高達36000km，當衛星天線下傾角較小時終端與衛星的距離還會遠遠超過這個數值。一般用絕對RTT(Round-Trip Time)和相對RTT來表示衛星傳輸的往返時延，其中絕對RTT指的是信號在衛星和終端間傳輸所需的往返時間，相對RTT指的是在衛星覆蓋范圍內的最大往返時間與最小往返時間之差。如圖1所示，在一個波束小區中，距離衛星最近的終端具有最小的傳輸時延，也是波束小區內的公共時延，距離衛星最遠的終端具有最大的傳播時延。對于LEO衛星來說，典型的絕對RTT可以達到40ms左右，而相對RTT達到4ms左右。與基于地面基礎設施的移動通信系統不同的是，衛星距離地面較遠，傳輸時延較大。由于衛星單個波束覆蓋的區域遠遠大于地面蜂窩通信系統中的一個小區范圍，衛星移動通信系統相對地面移動通信系統具有傳輸時延差大的特點。

在衛星通信系統中，最主要的問題是保持各終端上行鏈路的正交性，也就是發送信號的頻率和時間同步。和地面通信系統一致，在衛星通信系統中，隨機接入過程是指在終端與網絡進行通信之前，終端調整自身的發送幀時序和網絡上行幀對齊，建立上行同步的過程。傳輸時延過大會增加終端隨機接入過程的時間開銷。以LTE系統上行PRACH(PhysicalRandom Access Channel，物理隨機接入信道)為例，如圖2所示，其時間開銷包括前導Preamble和保護間隔(記為T_GT)，其中Preamble包括OFDM的CP(Cyclic Prefix，循環前綴)時間(記為T_CP)、ZC序列時間(記為T_SEQ)。如圖2所示，按照現有的設計準則，需要滿足以下關系：

T_CP>RTT+τ_d，T_SEQ>RTT+τ_d，T_GT>RTT

其中，τ_d是信道最大時延擴展。可以看出，即使不考慮τ_d，物理隨機接入信道的總體時間開銷T_RACH也要至少要預留RTT的3倍，無論是采用絕對RTT還是相對RTT，隨機接入過程都需要很大的物理信道開銷。

發明內容

為了解決衛星通信系統中隨機接入過程帶來的物理信道開銷過大的問題，本發明提出了一種基于時間輔助的隨機接入方法。