[发明专利]基于LTE的低轨卫星移动通信随机接入方法

说明书

基于LTE的低轨卫星移动通信随机接入方法，属于卫星通信技术领域，包括如下步骤：基站通过系统信息块SIB2周期性下发随机接入配置消息；当终端UE需要发起随机接入时，根据配置消息选择合适的RA前导序列并向基站发送；基站相应执行前导序列检测算法，获取是否有终端UE发起了随机接入请求，并获取终端UE与基站之间的传播时延，进行定时提前TA估计，用于终端UE建立上行同步；针对每一个随机接入请求，基站回馈一个随机接入响应RAR；终端在收到自己的随机接入响应RAR之后，相应调整其发送时序，完成上行同步。

技术领域

本发明涉及基于LTE的低轨卫星移动通信随机接入方法，属于卫星通信技术领域。

背景技术

随机接入(RA，Random Access)技术是LTE(Long Time Evolution，长期演进技术)上行接入的关键技术之一，终端只有通过随机接入过程才能与小区建立连接并取得上行同步，并获得自己在小区中的唯一用户标识。随机接入共有竞争和非竞争接入两种方式，其中竞争的随机接入情况下，UE(用户设备)发送的前导序列及其占用的时频资源均由UE随机选取。不同的UE可能会在相同的时频资源上发起随机接入，造成碰撞，之后通过竞争的方式决定哪一个UE胜出。非竞争随机接入情况下，UE发送的前导序列及其占用的时频资源均由基站分配，基站通过下行链路下发随机接入配置信息，UE按照基站指定前导序列在指定的时频资源上发送前导信号，基站的调度会保证不同UE的前导序列或时频资源是不同的，所以不会发生碰撞。

随机接入流程如图1所示，eNB(Evolved Node B，演进型基站)通过SIB2(SystemInformation Block，系统信息块)周期性下发随机接入配置消息，然后终端根据配置消息选择合适的前导序列在合适的时频资源上发起随机接入。eNB在收到前导序列之后，检测出该终端对应的TA(Timing Advance)值及其使用的前导序列索引，由于多个终端可能同时发起了随机接入请求，eNB可能检测到多个随机接入请求，针对每一个随机接入请求，eNB都要回馈一个随机接入响应RAR(Random Access Response，随机接入响应)。终端在收到自己的RAR之后，需相应调整其发送时序，完成上行同步。对非竞争随机接入而言，随机接入过程到此结束，但竞争随机接入中多个终端同时发起随机接入可能会导致冲突，因此需要后续步骤解决(即图1中的RRC消息往返)冲突。

当UE需要发起随机接入时，必须首先发送RA前导序列，eNB相应执行前导序列检测算法，通过该算法，eNB可以知道是否有UE发起了随机接入请求，还可以求得UE与eNB之间的传播时延，即进行定时提前TA估计，TA估计的目的是帮助UE建立上行同步。

LTE体制下随机接入前导序列包括循环前缀CP、序列SEQ和保护间隔GT，三者持续的时间分别记为T_CP、T_SEQ和T_GT，其时域形式如图2所示。

在LTE中，CP和GT的持续时间一般为小区内最大往返时延差，序列的持续时间T_SEQ应尽可能长且大于小区内最大往返时延差。针对FDD(Frequence Division Duplexing，频分双工)模式，LTE根据地面移动通信的不同应用场景定义了四种不同的随机序列格式，如图3所示。

通常情况下，小区覆盖范围越大，序列持续时间也会越长，而且还需要更长的CP和GT来补偿大小区半径带来的较长往返时延。

由于LEO-LTE系统中存在较大星地链路时延和较广波束覆盖范围，使小区的覆盖半径和最大往返时延差均大于陆地上LTE系统中小区半径和最大往返时延差，陆地LTE系统中的随机接入不再适用于LEO-LTE系统。