面向基于低轨卫星的非地面网络随机接入方法和装置制造方法及图纸

本申请提出了一种面向基于低轨卫星的非地面网络随机接入方法，该方法包括：在空口搜索星载基站广播的同步块并解析搜索到的同步块，获得解析数据；在解析的同步块数量达到阈值后，基于解析数据进行用户粗定位，获得粗定位结果；使用解析数据、粗定位结果计算用户与卫星的距离，选择最近的卫星作为服务卫星；从解析数据提供的发起随机接入的时间点和可选频点中挑选一个时间点和频点准备发起随机接入流程；随机接入流程包括：根据解析数据判断用户是否满足2步随机接入的条件，若满足，发起2步随机接入，否则发起4步随机接入。采用上述方案的本申请实现了用户仅需对每颗卫星测量一次数据，同时支持大量用户同时接入。同时支持大量用户同时接入。同时支持大量用户同时接入。

【技术实现步骤摘要】
面向基于低轨卫星的非地面网络随机接入方法和装置


[0001]本申请涉及非地面网络
，尤其涉及面向基于低轨卫星的非地面网络随机接入方法和装置。

技术介绍

[0002]与陆地移动通信系统相比，卫星通信具有广覆盖、不受地面自然灾害影响的优势，能在灾区、极地、海洋、沙漠、森林等地面通信设施缺失的场景中提供服务。为了对地面5G网络的覆盖进行增强和扩展，3GPP在Release15和Release16中对5G和卫星融合后的非地面网络的架构、空口协议增强、移动性管理等进行了讨论，其中考虑了卫星搭载透明载荷以及可再生载荷的情形。此外，欧洲SATis5项目通过搭建星地融合试验平台，对卫星基础设施作为基站和核心网间回程的可行性进行了验证。
[0003]3GPP提出了基于卫星的非地面网络，在该场景中，小区范围将扩展至几十甚至上百公里，此外，低轨卫星相对地面快速移动会带来较大多普勒频移，二者使得星载基站需扩大随机接入中的前导码接收窗口并采用更多比特数指示定时提前(timing advance，TA)量，同时需更多的前导序列重复次数和更大的循环移位间隔。然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向基于低轨卫星的非地面网络随机接入方法，其特征在于，包括以下步骤：在空口搜索星载基站广播的同步块，之后解析搜索到的同步块，获得解析数据；在解析的同步块数量达到阈值后，基于解析数据进行用户粗定位，获得用户粗定位结果；使用所述解析数据、所述用户粗定位结果计算用户与卫星间的距离，并选择距离最近的卫星作为服务卫星；从所述解析数据提供的发起随机接入的时间点和可选频点中随机挑选一个时间点和频点准备发起随机接入流程；其中，所述随机接入流程包括：根据所述解析数据判断用户是否满足2步随机接入的条件，若满足，向所述服务卫星发起2步随机接入，否则发起4步随机接入。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解析数据包括：小区标识、地心地固坐标系下的卫星坐标、卫星速度、星载基站的下行频偏测量值、无线资源控制层配置参数、信道状态参数；其中，所述无线资源控制层参数包括：随机接入前导序列的根序号选择范围、循环移位间隔范围、前导码格式、循环前缀长度、星载基站允许用户发起上行2步和4步随机接入的帧号和时隙号、承载前导码序列的频率范围和2步随机接入中根序号与物理上行共享信道资源间的映射关系；所述信道状态参数包括信噪比。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于解析数据进行粗定位，包括：基于所述星载基站的下行频偏测量值、所述地心地固坐标系下的卫星坐标和所述卫星速度，利用优化算法求解优化问题，获得用户粗定位结果，其中，所述优化问题为：其中：其中：其中：为用户粗定位结果，为晶振误差，为根据粗定位结果估计的卫星i的下行频偏，f
off,i
为卫星i的下行频偏测量值，c为光速，f
c,i
为卫星i的下行信号载波频率，为根据粗定位结果估计的卫星i的下行多普勒频偏，所述地心地固坐标系下的卫星i的坐标为(x
i
,y
i
,z
i
)，(v
x,i
,v
y,i
,v
z,i
)为地心地固坐标系下的卫星i的速度矢量。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述粗定位结果与所述地心地固坐标系下的卫星坐标计算得到所述用户与卫星间的距离，并选择距离最近的卫星作为服务卫星。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述信噪比高于预设阈值时，向所述服务卫星发起2步随机接入，否则发起4步随机接入。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述2步随机接入，包括：向所述服务卫星发送数据，在服务卫星端对接收的数据进行处理，获得处理结果，根据所述处理结果判断是否成功接入；其中，所述向所述服务卫星发送数据，包括：步骤S1：根据无线资源控制层参数，从所述根序号选择范围和所述循环移位间隔范围内随机选取一个根序号和循环移位间隔生成多个前导序列，之后对所述的所有前导序列执行离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换后级联生成时域前导信号；步骤S2：根据所述根序号与物理上行共享信道资源间的映射关系，随机选择一个可用的频点和发送时间点用于传输上行数据；步骤S3：使用用户身份标识信息和用户自身初始定时提前值构成物理上行共享信道数据，之后对所述物理上行共享信道数据进行增加循环冗余校验位、信道编码、加扰、四相移相键控调制和离散傅里叶逆变换，生成物理上行共享信道时域数据，其中，所述用户身份标识信息由网络指定或由用户通过产生随机数序列的方式生成，加扰过程使用的加扰标识由所述可用的频点和发送时间点、所述小区标识和前导根序号索引计算生成，所述用户自身初始定时提前值由所述用户粗定位结果和所述地心地固坐标系下的卫星坐标计算生成；步骤S4：将所述时域前导信号与所述物理上行共享信道时域数据添加循环前缀后，通过所述可用的频点和发送时间点提前用户自身初始定时提前值发送给所述服务卫星，并预补偿上行频偏，其中，所述预补偿的上行频偏等于所述星载基站的下行频偏测量值与二倍晶振误差估计之和；所述在服务卫星端对接收的数据进行处理，获得处理结果，包括：步骤S5：将所述时域前导信号去循环前缀后，以一个符号的采样点数为间隔分割为至少一个子片段，并对每一个子片段的采样数据执行离散傅里叶变换运算后解频域资源映射，获得频域前导子序列，之后将所述频域前导子序列对应求和后获得求和序列；步骤S6：将本地前导序列进行离散傅里叶变换生成本地序列，将所述本地序列与所述求和序列共轭相乘后执行离散傅里叶逆变换获得第一序列；步骤S7：对所述第一序列执行峰值检测，当检测到所述第一序列中存在三个脉冲之间的间隔是无线资源控制层参数提供的可选的循环移位间隔时，星载基站认定检测到一个用户的前导序列，根据所述检测到的脉冲的位置、所述采样点数、前导序列长度计算得到小数倍定时提前估计误差；步骤S8：将所述时域前导信号向左移动所述小数倍估计误差后去循环前缀，并在每一个检测窗口内将时域前导信号子片段进行离散傅里叶变换和解资源映射后获取频域前导子序列片段，之后将所述频域前导子序列片段与所述本地序列共...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙耀华，朱剑锋，彭木根，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：