随机接入前导码传输与接收方法技术

技术编号:28949187 阅读:42 留言:0更新日期:2021-06-18 22:08
本发明专利技术提供支持具有整合陆地移动网络通讯与非陆地网络通讯之随机接入前导码的设计、传输与接收方法。前导码的设计适用于陆地移动网络并且适用于非陆地网络通讯之大多普勒频偏与长传播时延的传输场景。本发明专利技术提出的前导码结构使用在陆地与非陆地网络的随机接入中,并基于用于陆地网络通讯之前导码设计做修改,使其可使用在非陆地网络的随机接入中。

【技术实现步骤摘要】
随机接入前导码传输与接收方法
本专利技术有关于无线通信系统,且尤其有关于具有整合陆地移动网络通讯与非陆地网络通讯之随机接入前导码设计,传输与接收方法,此前导码设计适用于陆地移动网络并且适用于非陆地网络通讯之大多普勒频偏与长传播时延的传输场景。
技术介绍
非陆地网络通讯与陆地移动网络通讯融合是一个提供全球网络覆盖的方法。非陆地网络通讯可以辅助陆地移动网络覆盖的不足,在海洋,沙漠,高山,高空等没有陆地移动网络服务的区域提供通讯服务。此外,非陆地网络通讯也可做为陆地网络的备选(backup)方案。当陆地网络服务因故不可得时,终端可尝试透过非陆地网络进行通讯服务,如图1所示。图1为具有支持陆地移动通讯网络与非陆地通讯网络之通讯系统与终端的示意图。非陆地网络通讯与陆地移动网络通讯的融合,使用同一通讯架构以及相同波型(waveform),透过通讯系统底层的整合(lowerlayerintegration),可以大幅降低终端与基站端的开发成本。以终端开发为例,非陆地网络通讯与陆地移动网络通讯的整合方案,可使芯片覆用于陆地网络与非陆地网络,一套终端设备,可支持陆地网络通讯又可支持非陆地网络通讯,相较于需要两套设备个别支持,降低了终端的成本。非陆地网络通讯与陆地网络通讯在讯号的频率偏移与时延上有着显着不同的物理特性。非陆地网络的讯号频率偏移非地面通信系统,以距离地面600公里高的卫星通讯为例,卫星移动的速率为7.56公里每秒,因卫星高速移动而产生讯号的多普勒频偏(Dopplershift),对地面终端而言相当巨大。以载波频率(carrierfrequency)2GHz为例,假设地面终端为静止,若于终端仰角0度进入卫星覆盖,则终端感受到最大的讯号频率偏移多普勒频偏为46KHz,如图2所示。图2示出了低轨卫星(高度600km)系统的多普勒频率偏移。卫星可进一步将其覆盖划分成多个地面小区,每一个小区由卫星天线波束(beam)照射所形成。卫星可针对每个波束的中心点(beamcenter)进行多普勒(Doppler)频率偏移的预补偿(frequencypre-compensation),使得波束中心点的接收讯号之多普勒频偏(Dopplershift)偏移量为0Hz。图3为低轨卫星(高度600km)系统的多普勒频率偏移经过预补偿后的残余多普勒频偏的示意图。图3为频率预补偿后的残余频偏分布之一个例子,此时终端感受到最大的讯号频率偏移为4KHz。卫星的频率偏移预补偿大幅缩小了最大讯号频率偏移,然而终端在换小区时,会感受到频率的跳变。非陆地网络的讯号时延因终端与卫星的通讯距离随着卫星的移动而改变,比起陆地通讯系统,非陆地网络的讯号时延是相对大并且是时变的。以高度为600公里的的近地轨道卫星为例,假设终端于仰角10度进入卫星的覆盖范围,终端到卫星的最大往返传播延迟可达到12.88ms。若基地站台在地面,卫星负责讯号转传,则终端到地面基站最大往返传播延迟可达到25.77ms。为了更有效率地使用无线电资源,并且更有效率的整合非陆地网络通讯与陆地移动网络,非陆地网络可以将传播时延分成两部分。以一个小区中终端与卫星最近距离的位置当成参考点,此点的传播延迟当成此小区之共同传播延迟(commonpropagationdelay),小区中其他位置的传播延迟,可以进一步分成共同传播延迟及差异传播延迟(differentialpropagationdelay),如图5所示。图5示出了低轨卫星(高度600km)的共同传播延迟及差异传播延迟的示意图。小区内的共同传播延迟可由卫星端做共同补偿,差异传播延迟则由通讯系统设计所支持。考虑卫星的高速移动,以及卫星波束成型的地面小区覆盖远大于陆地网络,陆地的前导码需修改以支持非陆地网络的运作。陆地通讯系统前导码介绍陆地通讯系统中,随机接入过程中的第一步骤是由终端在随机接入信道(随机接入,RandomAccessChannel)发出上行前导码(preamble)。基站端成功侦测前导码后,可估计传出该前导码之终端的定时提前(timingadvance)参数,且分配上行链路资源给该终端,使该终端获取上行链路同步及上行链路资源进一步与基站端通信。前导码的用途之一是让基站端可估算前导码之到达时间(ToA,TimeofArrival)。前导码的到达时间反应了基站端跟终端间的往返传播延迟(round-trippropagationdelay)。在OFDM为基础的通讯系统中,如单载波频分多址(SC-FDMA:single-carrierfrequency-divisionmultiple-access),基站从不同终端收到的上行讯号须某一程度的同步以保持讯号正交性,以及避免上行讯号间的符号间干扰(ISI,inter-symbolinterference)。因此前导码的循环前缀(CP,cyclicprefix)长度需大于等于往返传播延迟加上由多重路径传播效应引起的最大多径延迟扩展(maximummultipathdelayspread),并且前导码后的保护区间(GP,GuardPeriod)需大于或等于往返传播延迟。以NB-IOT系统之前导码设计为例,3GPPR13版本的前导码是以支持陆地通讯系统为出发,NB-IOT前导码是基于单载波跳频符号组所组成,一个符号组由一个循环前缀长度为Tcp,以及N个的相同符号长度为Tseq所组成,如图4所示的NB-IOT前导码符号组。前导重复单元中符号组的总数用P表示,时间连续符号组的数量由G给出,如表一所示。表一:随机过程前导码参数(FDD)前导码格式GPNTCPTSEQ04452048Ts5·8192Ts14458192Ts5·8192Ts266324576Ts3.24576TsNB-IOT前导码在频域上支持单载波跳频,不同小区,不同用户可通过不同的时频资源来区分前导码。时域上以符号组(symbolgroup)为单位重复多次,频域上符号组之间会按照正交码跳频,每个符号组有多个相同内容的正交频分多任务符号(OFDMsymbol)组成。终端通过随机选择或者基站指示,选择一个初始的子载波,通过与对应的特定跳频样式来发送前导码。基站在检测到此跳频样式的前导码后,就会给对应的终端回随机接入应答(RAR)以及后续的随机接入流程。NB-IOT前导码的格式,循环前缀长度,子载波间格,单次重复的前导码长度,与前导码所支持之小区半径的关系整理如表二。表二:NB-IOT前导码格式整理3GPP版本前导码格式循环前缀长度子载波间隔前导码长度小区半径<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用整合陆地与非陆地网络随机接入前导码传输与接收方法,用于陆地与非陆地网络的随机接入中,其特征在于,该前导码传输与接收方法包括:基于陆地网络通讯的前导码设计修改前导码结构,使该前导码结构可使用在非陆地网络的随机接入中。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用整合陆地与非陆地网络随机接入前导码传输与接收方法,用于陆地与非陆地网络的随机接入中,其特征在于,该前导码传输与接收方法包括:基于陆地网络通讯的前导码设计修改前导码结构,使该前导码结构可使用在非陆地网络的随机接入中。


2.根据权利要求1所述的随机接入前导码传输与接收方法,进一步包括:
通讯系统设计通过不同的时频资源样式来区分前导码,由基站指示前导码传输初始子载波范围,终端从中随机选取初始子载波进行前导码传输,其中陆地与非陆地网络共享相同的前导码序列;以及
透过前导码初始子载波选择范围的差异,使其前导码传输可运用陆地与非陆地网络。


3.根据权利要求2所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,前导码初始子载波选择范围的差异包括:
陆地网络中前导码初始子载波的配置可为连续的N个子载波;以及
非陆地网络中前导码初始子载波的配置在频域上可为不连续,以预留保护间隔,容忍非陆地系统的频偏和时偏。


4.根据权利要求1所述的随机接入前导码传输与接收方法,系统配置单载波前导码传输资源,基站指示前导码传输范围,终端从中随机选择初始子载波进行前导码传输,其特征在于,透过前导码序列的差异,使其可使用在陆地网络和非陆地网络的随机接入中。


5.根据权利要求4所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,还包括:
陆地网络的前导码序列在符号上相同,透过单载波跳频样式达到正交,抗通道衰落;以及
非陆地网络的前导码序列可为符号上正交的序列,透过预留频率保护间隔,容忍非陆地系统的频偏和时偏。


6.根据权利要求5所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,还包括:
陆地网络的前导码在时域上以符号组为单位重复多次,频域上符号组之间会按照正交样式跳频,每个符号组由多个相同内容的正交频分复用符号组成;以及
非陆地网络的前导码序列可为具有良好抗频偏特性的正交序列。


7.根据权利要求6所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,序列包括M序列、Gold序列、双根ZC序列等。


8.根据权利要求1所述的随机接入前导码传输与接收方法,基站在系统消息配置前导码传输样式以及前导码传送资源,以利终端进行随机接入,其特征在于,还包括:
对于陆地通讯,终端根据基站配置之前导码样式进行随机接入;以及
对于非陆地通讯,基站配置多于一组前导码样式以及前导码传送资源,终端根据先验信息动态选择一组前导码样式及对应之前导码传送资源,以达到前导码检测性能和资源利用率的平衡。


9.根据权利要求8所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,先验信息可为终端波束仰角信息,和/或陆地通讯或非陆地通讯,和/或终端与卫星相对位置信息。


10.根据权利要求9所述的随机接入前导码传输与接收方法,其特征在于,先验信息可由基站通过系统广播消息告知终端,和/或基站透过专用信息告知终端,和/或终端根据定位辅助系统以及卫星历书消息得知。


11.根据权利要求1所述的随机接入前导码传输与接收方法,其中基站在系统消息配置前导码传输样式以及前导码传送资源,以利终端进行随机接入,其特征在于,还包括:
对于陆地通讯,终端根据基站配置之随机接入资源进行随机接入;以及
对于非陆地通讯,基站将随机接入资源进一步划分接入区域划为容忍大频偏区域和容忍小频偏区域。终端根据先验信息选择前导码发送区域。


12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:李丹林香君诸烜程傅宜康
申请(专利权)人:联发科技新加坡私人有限公司
类型:发明
国别省市:新加坡;SG

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