CN103167598B - 一种远距离通信方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远距离通信方法及装置，涉及无线通信领域，所述方法包括：在移动终端接入基站期间，所述移动终端首先设置时间提前量TA初值，按照所设置的TA初值发送初始接入导频序列PREAMBLE，并等待基站的响应消息；若未收到基站响应消息，则终端调整TA初值，按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；若收到基站响应消息，则终端根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号。本发明能够增大通信覆盖范围，满足如地空通信系统等特殊场景下的应用。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种远距离无线通信方法及装置。
背景技术
大多数地面蜂窝系统采用时间提前量TA来保持上行同步，使到达基站接收机的不同终端信号在时间上对齐。一般，保持上行同步的流程是：
1)、终端在初始接入信道发送初始接入导频序列PREAMBLE，终端发射PREAMBLE的时间和下行接收时间对齐，相对于基站的时间有延时TDELAY；
2)、基站根据收到PREAMBLE的TDELAY，计算终端的初始发射提前量；
3)、终端根据基站下发的初始发射提前量设置发射时间；
4)、基站周期性地根据终端到达的导频或其他信号计算终端的发射提前量偏差；
5)、终端根据基站周期性发送的发射提前量偏差调整发射时间。
各种系统中定义的PREAMBLE的结构基本确定了基站能检测到的与终端的最远距离，一般PREAMBLE后面还会有一段保护时间。另外，为了方便基站的处理，PREAMBLE还包括循环前缀，如图1所示。基站接收到的信号如图2所示。
由于初始接入导频信号不能和其他时隙重叠，因此要求2*TDELAY≤TUARD，另外如果在接收端需要采用简单的频域处理，则有额外的要求2*TDELAY≤TGUARD。其中，TDELAY为基站发射信号到达终端处的延时，2*TDELAY为往返延时。
| Preamble format | TCP | TSEQ | TGUARD | PRACH覆盖距离 |
| 0 | 3168·Ts | 24576·Ts | 2976·Ts | 14.5km |
| 1 | 21024·Ts | 24576·Ts | 15840·Ts | 77km |
| 2 | 6240·Ts | 2·24576·Ts | 6048·Ts | 29.5km |
| 3 | 21024·Ts | 2·24576·Ts | 21984·Ts | 107km |
以LTE为例，其PREAMBLE的参数如表所示，其中，Ts＝1/(30.72M)s。
从上表可以看出，LTE设计的PREAMBLE支持的最远覆盖距离为107km。这个距离在大多数无线网络场景中都能满足要求，但在某些特殊的场景，如地空通信系统中，由于覆盖距离会大于这个距离，因此很难满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种远距离通信方法及装置，能更好地解决地空通信系统等场景中对覆盖距离要求高的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种远距离通信方法，包括：
A)在通信系统中，移动终端接入基站期间，所述移动终端首先设置时间提前量TA初值，按照所设置的TA初值发送初始接入导频序列PREAMBLE，并等待基站的响应消息；
B)若未收到基站的响应消息，则移动终端调整TA初值，按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；
C)若收到基站的响应消息，则移动终端根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号。
在所述步骤A)之前还包括：
在移动终端中保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合。
所述步骤A)还包括：
基站接收PREAMBLE，并根据接收所述PREAMBLE的延时，计算用于响应消息携带的TA值。
所述步骤B)包括：
移动终端未收到基站的响应消息时，移动终端在所述TA初值集合中按序调整TA初值，并按照所调整的TA初值发送PREAMBLE。
所述步骤C)包括：
移动终端接收基站的响应消息，提取所述响应消息携带的基站计算的TA值，并将所述TA初值与所提取的TA值相加，设置发射时间，以便发射通信信号。
所述通信系统是地空通信系统。
根据本发明的另一方面，提供了一种远距离通信装置，包括：
时间设定单元，用于在移动终端接入基站期间，首先设置时间提前量TA初值，以便按照所设置的TA初值发送初始接入导频序列PREAMBLE，并等待基站的响应消息；若未收到基站的响应消息，则调整TA初值，以便按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；若收到基站的响应消息，则根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号；
发送单元，用于按照所设置的TA初值发送PREAMBLE；
接收单元，用于接收基站的响应消息。
所述装置还包括：
存储器，用于保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：本发明在保持现有通信协议接入信道结构的基础上，通过修改终端的接入流程实现更远距离的覆盖，即终端通过提前发送PREAMBLE，实现了远距离覆盖。
附图说明
图1是现有技术提供的PREAMBLE结构示意图；
图2是现有技术提供的基站接收信号的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的远距离通信方法原理图；
图4是本发明实施例提供的PREAMBLE结构图示意图；
图5是本发明实施例提供的移动终端提前发射PREAMBLE的示意图；
图6是本发明实施例提供的初始测距流程图；
图7是本发明实施例提供的远距离通信装置框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图3显示了本发明实施例提供的远距离通信方法原理图，如图3所示，包括：
步骤S301、在通信系统中，移动终端接入基站期间，所述移动终端首先设置时间提前量TA初值，按照所设置的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应消息。基站接收PREAMBLE，并根据接收所述PREAMBLE的延时，计算用于响应消息携带的TA值。进一步地，基站接收方法和传统接收方法一致，典型的接收方法是频域接收，并对接收窗口的序列进行处理。
步骤S302、若未收到基站的响应消息，则移动终端调整TA初值，按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应。具体地，移动终端未收到基站的响应消息时，移动终端在所述TA初值集合中按序调整TA初值，并按照所调整的TA初值发送PREAMBLE。
步骤S303、若收到基站的响应消息，则移动终端根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号。具体地，移动终端接收基站的响应消息，提取所述响应消息携带的基站计算的TA值，并将所述TA初值与所提取的TA值相加，设置发射时间。
在所述步骤301之前还包括：在移动终端中保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合。也就是说，TA初值集合中包括1或者多个用于发射PREAMBLE的TA初值，移动终端每次从TA初值集合中选择1个TA初值，并设置为当前发射PREAMBLE的提前量。移动终端从TA初值集合中选择TA初值的方法为轮询，即按先后顺序依次选择。
进一步地，TA初值集合中的多个TA初值的覆盖范围是连续的，即最小覆盖距离和最大覆盖距离之间必须不存在没有覆盖到的距离。
进一步地，所述TA初值集合应尽可能减少TA初值的总数量。
所述通信系统可以是地空通信系统。
其中，所述PREAMBLE的结构示意图如图4所示，包括一个序列及其循环前缀。所述PREAMBLE还可以包括至少一个重复序列。
图5显示了本发明实施例提供的移动终端提前发射PREAMBLE的示意图，如图5所示，图中显示了传统的PREAMBLE发送方式和本发明描述的PREAMBLE发送方式的对比情况。在传统的PREAMBLE发送方式中，移动终端发送PREAMBLE的时间和下行同步对齐，而本发明描述的PREAMBLE发送方式中，移动终端发送PREAMBLE的时间在下行同步时间的基础上再提前一个初始提前量，即TA初值。PREAMBLE的发射提前量根据需要的总的覆盖范围确定，如采用LTE preambleformat 3，TA初值集合为{0，500us，1000us}时，覆盖范围可扩展为0～250km。
图6显示了本发明实施例提供的初始测距流程图，如图6所示，步骤包括：
移动终端开始初始测距期间，从TA初值集合中选择用于发送PREAMBLE的TA初值，并根据所述TA初值，向基站发送PREAMBLE，并等待接收基站的响应。如果收到基站的响应消息，则测距结束，移动终端将基站响应消息携带的TA值与所述TA初值相加，设置发射时间。如果多次发送PREAMBLE后，仍没有收到基站的响应消息，则在TA初值集合中按序重新选择TA初值，并进行上述步骤，直至完成测距。
也就是说，当移动终端距离基站很远，例如大于100km时，类似于LTE这样的系统，其初始接入信道不能满足要求。本发明在不改动通信协议和基站接收的前提下，轻微改动终端接入流程来实现更远距离的覆盖。在设置TA初值不为0的基础上发射PREAMBLE即可增大PRACH信道的覆盖距离。例如，设置TA初值为667us，假设之前的PRACH信道可测到的覆盖距离为0～100km，则TA初值为667us时，PRACH信道可测的覆盖距离为100～200km。
一般情况下，终端不知道它离基站的距离，因此需要在多个TA初值间进行切换，以实现更大范围的覆盖。例如，采用Preamble format 3，TA初值分别在0，500us，1000us间切换，则覆盖距离可以为0～250km。具体操作为，移动终端先在TA初值为0时发送PREAMBLE，如果1次或数次不成功，即未得到基站的响应，则把TA初值调整为500us并发送PREAMBLE，如果一次或数次仍未收到基站的响应，则调整TA初值为1000us并发送PREAMBLE，此时，移动终端收到基站发送的PRACH响应，提取响应消息携带的TA值，再加上移动终端初始设置的TA初值，设为终端TA的实际初值，即根据TA值和TA初值的和设置发射时间，以便发射通信信号。
图7显示了本发明实施例提供的远距离通信装置框图，如图7所示，包括：
时间设定单元，用于在通信系统中，移动终端接入基站期间，首先设置TA初值，以便按照所设置的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应消息；若未收到基站的响应消息，则调整TA初值，以便按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；若收到基站的响应消息，则根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号；
发送单元，用于按照所设置的TA初值发送PREAMBLE；
接收单元，用于接收基站的响应消息。
存储器，用于保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合。
在基站中，所述存储器保存包括一个或多个TA初值的TA初值集合，在移动终端接入基站期间，所述时间设定单元首先从所述存储器的TA初值集合中选取一个TA初值，所述发送单元按照所述TA初值，发送PREAMBLE。基站收到所述PREAMBLE后，根据接收所述PREAMBLE的延时，计算TA值，并将携带所述TA值的响应消息发送至移动终端。所述时间设定单元提取所述接收单元接收的响应消息携带的所述TA值，将所述TA初值和所述TA值相加，设置为发射通信信号的发射时间。若移动终端在发送所述PREAMBLE后，未收到基站的响应消息，则继续向基站发送所述PREAMBLE，当达到预定发送次数且仍未收到基站的响应时，所述时间设定单元从所述TA初值集合中按序调整TA初值，并重复上面的步骤，直至收到终端的响应。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种地空通信系统的远距离通信方法，其特征在于，包括：
A)在地空通信系统的移动终端中保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合，其中，所述集合中所有TA初值按照通信覆盖范围的大小排序；
B)在地空通信系统的移动终端接入地空通信系统的基站期间，所述移动终端首先从所述TA初值集合中选择一个时间提前量TA初值；
C)所述移动终端按照所选择的TA初值发送初始接入导频序列PREAMBLE，并等待基站的响应消息；
D)若未收到基站的响应消息，则移动终端在所保存的TA初值集合中调整TA初值，按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；
E)若收到基站的响应消息，则移动终端根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C)还包括：
基站接收PREAMBLE，并根据接收所述PREAMBLE的延时，计算用于响应消息携带的TA值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D)包括：
移动终端未收到基站的响应消息时，移动终端在所述TA初值集合中按序选择TA初值，并按照所选择的TA初值发送PREAMBLE。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤E)包括：
移动终端接收基站的响应消息，提取所述响应消息携带的基站计算的TA值，并将所述TA初值与所提取的TA值相加，设置发射时间，以便发射通信信号。
5.一种地空通信系统的远距离通信装置，其特征在于，包括：
存储器，用于保存对应于多个通信覆盖范围的TA初值集合，其中，所述集合中所有TA初值按照通信覆盖范围的大小排序；
时间设定单元，用于在地空通信系统的移动终端接入地空通信系统的基站期间，首先从所述TA初值集合中选择一个时间提前量TA初值，以便按照所选择的TA初值发送初始接入导频序列PREAMBLE，并等待基站的响应消息；若未收到基站响应消息，则在所保存的TA初值集合中调整TA初值，以便按照所调整的TA初值发送PREAMBLE，并等待基站的响应，直至收到基站的响应；若收到基站响应消息，则根据所设置的TA初值和所述响应消息中携带的由基站计算的TA值，设置发射时间，以便发射通信信号；
发送单元，用于按照所设置的TA初值发送PREAMBLE；
接收单元，用于接收基站的响应消息。
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