[发明专利]一种非地面网络的定时提前调整方法

说明书

本发明提供一种非地面网络的定时提前调整方法，包括：终端和空间基站根据初始的辅助参数确定初始终端和空间基站定时提前量；终端根据当前的辅助参数调整得到当前上行传输时刻的终端定时提前量，按终端定时提前量对上行序列进行预补偿，并在当前上行传输时刻将预补偿后的上行序列发送至空间基站；空间基站接收该上行序列，并在定时器时间范围内下发上行同步状态指示；终端根据预定准则判断上行同步状态。本发明的有效利用了空间基站和终端的辅助信息，终端主动进行定时提前量的调整和预补偿，提高了定时提前量的估计精度，降低了降低信令开销、空间基站处理复杂度、和空间基站的功耗开销。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种非地面网络的定时提前调整方法。

背景技术

非地面网络(Non-terrestrial Network，NTN)是指通过空间基站(如低轨卫星等)为地面终端等提供无线通信链路的通信网络系统。非地面通信网络可以弥补地面通信网络在无缝覆盖和应急通信等方面的不足。国际通信标准组织3GPP已经将5G NTN列为关键标准项，目标是设计面向空地融合的天地一体化通信网络标准。

非地面网络的关键挑战之一是空地传输链路信号的传播时延大。与典型地面通信网络场景不同，空间基站到地面终端的物理距离较远，使得信号的双向传播延时通常远大于地面网络的对应值。非地面网络系统的多个功能模块，如上行同步、重传及切换等，都需要重点考虑大时延问题的影响。

在现有技术中，上行定时提前机制(Timing advance,TA)是保证小区内多个终端上行同步的主要方式。在地面通信系统中，为了保证上行传输的正交性，避免小区内干扰，基站要求来自同一个子帧但不同频域资源的不同终端的信号到达空间基站的时间基本上是对齐的。基站通过控制每个终端的定时提前量，控制来自不同终端的上行信号到达基站的时间。

现有的定时提前调整机制主要是针对地面通信场景的优化，并未结合非地面通信场景特性对空间基站和终端设备的信令及流程进行优化的系统设计。非地面通信系统也采用类似于地面通信系统的上行定时提前调整机制。然而，采用类似于地面通信系统的上行定时提前调整机制时，会遇到以下问题：1)传输时延大导致空间基站下发给终端的定时提前量(TA值)容易过时；2)对于高速移动的空间基站，即使终端静止，TA值也会不断变化，此时，空间基站频繁计算并下发TA值，不仅增加信令开销，也增加了空间基站的功耗。因此，如何优化上行定时提前调制机制是非地面网络系统需要考虑的关键问题。

具体来说，5G NR(5G New Radio，5G新空口)采用以下定时提前调整机制^[1]：1)在随机接入过程中，基站通过测量接收到的随机接入前导计算初始TA值，并通过随机接入响应(Random access response，RAR)消息将初始TA值下发给终端；2)在RRC_CONNECTED态(连接态)，基站通过测量终端的上行传输来确定TA调整值，并通过MAC层控制指令下发给终端；3)系统配置有相应的定时器，终端如果在定时器时间内未收到MAC指令，则认为上行失同步。上述机制中的参数配置未考虑非地面网络的大时延及空间基站高移动性等因素，无法直接应用于非地面网络系统。

5G NTN(5G Non-terrestrial networks，5G非地面网络)讨论了2种候选随机接入过程，与初始TA的调整机制有关[2]。第一种候选方案是4步随机接入过程。该过程延续了5GNR随机接入过程，但配置参数根据终端是否有定位能力进行了适配性调整。在随机接入竞争解决后，终端和基站均能确认针对该终端的初始TA值。第二种候选方案是2步随机接入过程。首先，终端估计TA值，并发送按TA值提前的前导序列和上行PUSCH载荷，空间基站根据载荷中携带的辅助信息确定初始TA值。然后，终端在系统配置的响应窗内接听竞争解决消息，视接收情况确定是否结束随机接入过程。