[發(fā)明專(zhuān)利]基于LTE的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信隨機(jī)接入方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110997422.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113938177A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高素
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)空間技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/185
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/185;H04W56/00;H04W72/04;H04W74/08
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心 11009
• 代理人: 王衛(wèi)軍

基于LTE的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信隨機(jī)接入方法，屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，包括如下步驟：基站通過(guò)系統(tǒng)信息塊SIB2周期性下發(fā)隨機(jī)接入配置消息；當(dāng)終端UE需要發(fā)起隨機(jī)接入時(shí)，根據(jù)配置消息選擇合適的RA前導(dǎo)序列并向基站發(fā)送；基站相應(yīng)執(zhí)行前導(dǎo)序列檢測(cè)算法，獲取是否有終端UE發(fā)起了隨機(jī)接入請(qǐng)求，并獲取終端UE與基站之間的傳播時(shí)延，進(jìn)行定時(shí)提前TA估計(jì)，用于終端UE建立上行同步；針對(duì)每一個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求，基站回饋一個(gè)隨機(jī)接入響應(yīng)RAR；終端在收到自己的隨機(jī)接入響應(yīng)RAR之后，相應(yīng)調(diào)整其發(fā)送時(shí)序，完成上行同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于LTE的低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信隨機(jī)接入方法，屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨機(jī)接入(RA，Random Access)技術(shù)是LTE(Long Time Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù))上行接入的關(guān)鍵技術(shù)之一，終端只有通過(guò)隨機(jī)接入過(guò)程才能與小區(qū)建立連接并取得上行同步，并獲得自己在小區(qū)中的唯一用戶(hù)標(biāo)識(shí)。隨機(jī)接入共有競(jìng)爭(zhēng)和非競(jìng)爭(zhēng)接入兩種方式，其中競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入情況下，UE(用戶(hù)設(shè)備)發(fā)送的前導(dǎo)序列及其占用的時(shí)頻資源均由UE隨機(jī)選取。不同的UE可能會(huì)在相同的時(shí)頻資源上發(fā)起隨機(jī)接入，造成碰撞，之后通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方式?jīng)Q定哪一個(gè)UE勝出。非競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入情況下，UE發(fā)送的前導(dǎo)序列及其占用的時(shí)頻資源均由基站分配，基站通過(guò)下行鏈路下發(fā)隨機(jī)接入配置信息，UE按照基站指定前導(dǎo)序列在指定的時(shí)頻資源上發(fā)送前導(dǎo)信號(hào)，基站的調(diào)度會(huì)保證不同UE的前導(dǎo)序列或時(shí)頻資源是不同的，所以不會(huì)發(fā)生碰撞。

隨機(jī)接入流程如圖1所示，eNB(Evolved Node B，演進(jìn)型基站)通過(guò)SIB2(SystemInformation Block，系統(tǒng)信息塊)周期性下發(fā)隨機(jī)接入配置消息，然后終端根據(jù)配置消息選擇合適的前導(dǎo)序列在合適的時(shí)頻資源上發(fā)起隨機(jī)接入。eNB在收到前導(dǎo)序列之后，檢測(cè)出該終端對(duì)應(yīng)的TA(Timing Advance)值及其使用的前導(dǎo)序列索引，由于多個(gè)終端可能同時(shí)發(fā)起了隨機(jī)接入請(qǐng)求，eNB可能檢測(cè)到多個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求，針對(duì)每一個(gè)隨機(jī)接入請(qǐng)求，eNB都要回饋一個(gè)隨機(jī)接入響應(yīng)RAR(Random Access Response，隨機(jī)接入響應(yīng))。終端在收到自己的RAR之后，需相應(yīng)調(diào)整其發(fā)送時(shí)序，完成上行同步。對(duì)非競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入而言，隨機(jī)接入過(guò)程到此結(jié)束，但競(jìng)爭(zhēng)隨機(jī)接入中多個(gè)終端同時(shí)發(fā)起隨機(jī)接入可能會(huì)導(dǎo)致沖突，因此需要后續(xù)步驟解決(即圖1中的RRC消息往返)沖突。

當(dāng)UE需要發(fā)起隨機(jī)接入時(shí)，必須首先發(fā)送RA前導(dǎo)序列，eNB相應(yīng)執(zhí)行前導(dǎo)序列檢測(cè)算法，通過(guò)該算法，eNB可以知道是否有UE發(fā)起了隨機(jī)接入請(qǐng)求，還可以求得UE與eNB之間的傳播時(shí)延，即進(jìn)行定時(shí)提前TA估計(jì)，TA估計(jì)的目的是幫助UE建立上行同步。

LTE體制下隨機(jī)接入前導(dǎo)序列包括循環(huán)前綴CP、序列SEQ和保護(hù)間隔GT，三者持續(xù)的時(shí)間分別記為T(mén)_CP、T_SEQ和T_GT，其時(shí)域形式如圖2所示。

在LTE中，CP和GT的持續(xù)時(shí)間一般為小區(qū)內(nèi)最大往返時(shí)延差，序列的持續(xù)時(shí)間T_SEQ應(yīng)盡可能長(zhǎng)且大于小區(qū)內(nèi)最大往返時(shí)延差。針對(duì)FDD(Frequence Division Duplexing，頻分雙工)模式，LTE根據(jù)地面移動(dòng)通信的不同應(yīng)用場(chǎng)景定義了四種不同的隨機(jī)序列格式，如圖3所示。

通常情況下，小區(qū)覆蓋范圍越大，序列持續(xù)時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)，而且還需要更長(zhǎng)的CP和GT來(lái)補(bǔ)償大小區(qū)半徑帶來(lái)的較長(zhǎng)往返時(shí)延。

由于LEO-LTE系統(tǒng)中存在較大星地鏈路時(shí)延和較廣波束覆蓋范圍，使小區(qū)的覆蓋半徑和最大往返時(shí)延差均大于陸地上LTE系統(tǒng)中小區(qū)半徑和最大往返時(shí)延差，陸地LTE系統(tǒng)中的隨機(jī)接入不再適用于LEO-LTE系統(tǒng)。