CN105101386B - 终端上行自同步方法及终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种终端上行自同步方法及终端，终端在附着前的随机接入过程中，接收随机接入响应并将接收到随机接入响应的时刻记为终端侧的接收时刻，根据接收时刻和当前小区的覆盖范围确定基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻，将向基站发送MSG3终端侧的时刻记为MSG时刻，根据接收时刻、MSG时刻及规定的基站下发随机接入响应到接收到MSG3的时间间隔，获取基站下发随机接入响应时终端侧的时刻记为同步时刻，将同步时刻与下行发送时刻的偏差作为终端与基站之间的时钟偏移量，根据时钟偏移量和接收的基站的下发的下行同步信号，获取终端上行同步所需的TA值。本发明实现终端与基站上行自同步，不再依赖随机接入过程节省资源。

Description

终端上行自同步方法及终端
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种终端上行自同步方法及终端。
背景技术
集群业务中监听终端多数处于闲置（IDLE）态，一般处于IDLE态的监听终端未进行上行同步，这样监听终端无法向基站进行上行反馈，在现有技术中处于IDLE态的终端只有通过随机接入过程实现监听终端的上行同步。
实际应用中，基站并不为处于IDLE态的终端分配和维护其上行同步的空口资源。在附着之后的终端，经过随机接入已经实现上行同步的终端，在处于IDLE态之后，基站收回上行同步同步资源，因此，IDLE的终端经过在过一段时间后将可能会出现失步现象。失步后的IDLE态终端如需要向基站上报信息，此时需要重新对终端重新进行随机接入以实现上行同步，集群业务中，监听用户多数处于IDLE态。由于处于失步状态，无法进行反馈，如果为能进行反馈每次都采用而通过随机接入过程实现终端的上行同步，就会需要较多的空口资源，增加空口资源的开销。
发明内容
本发明提供一种终端上行自同步方法及终端，用于解决现有处于IDLE态的终端通过随机接入过程实现与基站的上行同步时存在浪费空口资源的问题。
为了实现上述目的，本发明提供的一种终端上行自同步方法，包括：
终端在附着前的随机接入过程中，接收基站下发的随机接入响应并将接收到所述随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻；
所述终端根据所述接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述随机接入响应时基站侧的下行发送时刻；
所述终端将向所述基站发送无线资源控制连接请求MSG3时所述终端侧的时刻记为MSG时刻；
所述终端根据所述接收时刻、所述MSG时刻以及规定的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间；
所述终端根据所述接收时刻与所述初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的时刻记为同步时刻；
所述终端将所述同步时刻与所述下行发送时刻的偏差作为所述终端与所述基站之间的时钟偏移量；
所述终端后续根据所述时钟偏移量和接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值。
为了实现上述目的，本发明提供的一种终端，包括：
记录模块，用于在附着前的随机接入的过程中，接收并从基站下发的随机接入响应，并将接收到所述随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，以及将向所述基站发送无线资源控制连接请求MSG3时所述终端侧的时刻记为MSG时刻；
确定模块，用于根据所述接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述随机接入响应时基站侧的下行发送时刻；
第一获取模块，用于根据所述接收时刻和所述MSG时刻以及规定的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间；
计算模块，用于根据所述接收时刻与所述初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的同步时刻，以及将所述同步时刻和所述下行发送时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的时钟偏移量；
第二获取模块，用于后续根据所述时钟偏移量以及接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值。
本发明提供的终端上行自同步方法及终端，终端接收从基站下发的随机接入响应，并将接收到随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，终端根据接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻，终端将向基站发送无线资源控制连接请求MSG3时终端侧的时刻记为MSG时刻，根据接收时刻和MSG时刻以及规定的基站从下发随机接入响应到接收到MSG3的时间间隔，获取终端与基站之间的初始空口传输时间，终端根据接收时刻与初始空口传输时间，获取基站下发随机接入响应时终端侧的同步时刻，将同步时刻与下行发送时刻之间的偏差作为终端与基站之间的时钟偏移量，终端后续根据时钟偏移量以及接收到的基站下发的下行同步信号，获取终端上行同步时所需的时间提前量TA值。本发明中通过终端与基站之间的时间对应关系，得到终端与基站之间的时钟偏移量，实现了终端后续与基站的上行自同步，节省了上行同步所需要的空口资源，不再依赖随机接入过程来实现IDLE态终端上行同步，节约了空口资源。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种终端上行自同步方法的示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种终端上行自同步方法的示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的终端上行自同步方法的示意图，如图1所示，该终端上行自同步方法包括以下步骤：
101、终端在附着前的随机接入过程中，接收从基站下发的随机接入响应并将接收到随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻。
具体地，在随机接入过程中，终端向基站发送随机接入请求，在基站接收到随机接入请求（Message1，简称MSG1）后，向终端发送随机接入响应（Message2，简称MSG2）。终端将接收到随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻。本实施例中，在接收到基站下发的随机接入响应时，终端能够自身测量并记录接收到该随机接入响应时终端侧的当前时刻，然后将该终端侧的当前时刻作为接收时刻。
102、终端根据接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻。
一般根据终端所在的当前小区的覆盖范围和无线信号传输的速度，能够计算出终端与基站之间最大时间延迟。实际应用中，基站会在整点向终端下发下行信号。例如，以毫秒（ms）为单位进行举例说明，基站在1ms、2ms以及3ms等整点向终端下发下行信号，当终端接收到下行信号的时刻为1.15ms时，由于最大时间延迟为0.2ms，这样终端可以确定出基站在1ms时向终端下发的下行信号。
本实施例中，终端在获取到随机接入响应在终端侧的接收时刻后，根据最大时间延迟能够确定出基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻。
103、终端将向基站发送无线资源控制连接请求MSG3时终端侧的时刻记为MSG时刻。
在接收到随机接入响应后，终端根据第三代合作伙伴计划（The3rd GenerationPartnership Project，简称3GPP）的36系列协议向基站发送无线资源控制连接请求（Message3，简称MSG3），本实施例中终端测量并记录向基站发送MSG3时终端侧当前所显示的时刻，将该当前所显示的时刻作为MSG时刻。
104、终端根据接收时刻、MSG时刻以及规定的基站下发随机接入响应到接收到MSG3的时间间隔，获取终端与基站之间的初始空口传输时间。
具体地，终端获取MSG时刻与接收时刻之间的第一差值，再获取上述时间间隔与第一差值之间的第二差值，以及将所述第二差值与2的比值作为初始空口传输时间。此处需要说明，该初始空口传输时间为终端在附着时进行随机接入过程的空口传输时间。
在极短的时间内，终端与基站之间的无线信号上下行的传输速率相等，因此终端与基站之间的无线信号上下行的传输时间不变，即随机接入响应和MSG3的空口传输时间相同。
终端向基站发送MSG3时，经过与随机接入响应相同的初始空口传输时间后到达基站，本实施例中将MSG3发送时终端侧的当前时刻记为MSG时刻，将该MSG时刻表示为Tmsg3。
实际中，基站从下发随机接入响应到接收到终端上传的MSG3的时间间隔为3GPP的36系列协议所规定的时间间隔。一般根据调度时序确定的基站从下发随机接入响应到接收到MSG3的时间间隔。其中，该时间间隔为N个传输时间间隔（Transmission Time Interval，简称TTI）。本实施例中上述协议规定的时间间隔表示为C。
进一步地，接收时刻、MSG时刻、初始空口传输时间与所述时间间隔之间的对应关系为：Tmsg3-Trar+Tk+Tk=C；
其中，Tmsg3为MSG时刻，Trar为接收时刻，Tk为初始空口传输时间，C为预设的时间间隔。
进一步地，Tk=（C-Trar+Tmsg3）/2。
105、终端根据接收时刻与初始空口传输时间，获取基站下发随机接入响应时终端侧的时刻记为同步时刻。
本实施例中，将基站下发随机接入响应时终端侧的时刻记为同步时刻。由于基站与终端可能存在时钟不同步的问题，在终端侧显示同步时刻时基站向终端下发随机接入响应，而此时基站侧所显示的时刻为下行发送时刻。即对于基站向终端下发随机接入响应这一事件，基站侧的时刻为下行发送时刻，终端侧的时刻为同步时刻。
随机接入响应经过一定的初始空口传输时间后到达终端，此时将终端侧的时刻记为接收时刻。也就是说，终端接收到随机接入响应时的接收时刻为终端侧从同步时刻开始，经过上述初始空口传输时间后终端侧的时刻。
具体公式为：Tx+Tk=Trar；
其中，Tx为同步时刻，Tk为初始空口传输时间，Trar为接收时刻。
进一步地，将上述两个公式建立方程组，解得Tx=（Trar+Tmsg3-C）/2。
106、终端将同步时刻与下行发送时刻的偏差作为终端与基站之间的时钟偏移量。
终端侧的同步时刻与基站侧的下行发送时刻均针对基站下发随机接入响应这一事件，同步时刻与下行发送时刻之间差值即为终端与基站之间的时钟偏移量。
107、终端后续根据时钟偏移量和接收到的基站下发的下行同步信号，获取终端上行同步时所需时间提前量量TA值。
在随机接入过程完成后，终端能够获取到终端与基站之间的时钟偏移量后。在后续时间内终端将继续接收到基站下发的下行同步信号，在接收下行同步信号时，终端将记录接收到该下行同步信号时终端侧的时刻记为下行同步信号的接收时刻。终端根据当前小区覆盖范围以及接收时刻，可以获取到基站下发该下行同步信号时基站侧的下行同步信号的下发时刻。进一步地，终端根据时钟偏移量和基站侧的下行同步信号的下发时刻，计算出基站下发该下行同步信号时终端侧的下行同步信号的下发时刻。终端根据下行同步信号的接收时刻与终端侧的下行同步信号的下发时刻，获取下行同步信号对应的当前空口传输时间。终端根据时钟偏移量和当前空口传输时间，获取到终端进行上行同步时所需的时间提前量TA值。终端根据该TA值调整向基站发送上行数据的发送时刻，以实现终端与基站的上行同步
本实施例中提供的终端上行自同步方法，终端在附着前的随机接入过程中，接收基站下发的随机接入响应，并将接收到随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，终端根据接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻，将向基站发送MSG3时终端侧的的时刻记为MSG时刻，根据接收和MSG时刻以及规定的基站下发随机接入响应到接收到MSG的时间间隔，获取终端与基站之间的初始空口传输时间，根据接收时刻与初始空口传输时间，获取的基站下发随机接入响应时终端侧的时刻记为同步时刻，将同步时刻与下行发送时刻之间的偏差作为时钟偏移量，终端后续根据时钟偏移量以及接收到的基站下发的下行同步信号，获取终端上行同步时所需的时间提前量TA值。
本实施例中通过终端与基站之间的时间对应关系，只需在终端附着前的随机接入过程获取到时钟偏移量，就可以周期性地根据获取的时钟偏移量，获取到接收到的下行同步信号对应的当前空口传输时间，进而获取到终端实现上行同步时所需的TA值，从而不再借助随机接入过程就能实现上行同步，不再占用空口资源。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的终端上行自同步方法的示意图，如图2所示，该终端上行自同步方法包括以下步骤：
201、终端获取基站与终端之间的时钟偏移量。
本实施例中按照上述实施例一中的步骤获取到终端与基站之间的时钟偏移量，具体过程可参见上述实施例中相关内容的记载此处不再赘述。
202、终端接收到基站下发的下行同步信号，并将接收到下行同步信号时终端侧的时刻记为下行同步信号的接收时刻。
在接收到基站下发的下行同步信号时，终端记录接收到该下行同步信号时终端侧的当前时刻，将终端侧的当前时刻作为下行同步信号的接收时刻。其中，下行同步信号为下行参考信号（Reference Signal，简称RS）。
203、终端根据下行同步信号的接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定基站下发下行同步信号时基站侧的第一下发时刻。
一般根据终端所在的当前小区的覆盖范围和无线信号传输的速度，能够计算出终端与基站之间最大时间延迟。实际应用中，基站会在整点向终端下发下行信号。
本实施例中，终端在获取到下行同步信号的接收时刻后，根据最大时间延迟能够确定出基站下发该下行同步信号时基站侧的第一下发时刻。
204、终端将第一下发时刻与时钟偏移量的和值作为基站下发下行同步信号时终端侧的第二下发时刻。
205、终端将下行同步信号的接收时刻与第二下发时刻的差值作为终端与基站之间的当前空口传输时间。
由于从基站到终端需要经过一定的传输时间，才能将下行同步信号传输到终端。实际应用中，终端存在位置移动或者空口的信道质量发生变化，这样基站与终端之间的传输时间就会发送变化。为了实现基站与终端之间的上行同步，终端将根据基站下发的下行同步信号，重新计算基站与终端之间的无线信号的当前空口传输时间。
本实施例中，终端从下行同步信号的第二下发时刻开始经过一定的空口传输时间后，在下行同步信号的接收时刻接收到该下行同步信号，这样终端将下行信号的接收时刻与下行同步信号的第二时刻做差值，将该差值作为终端与基站之间的当前空口传输时间。
206、终端根据时钟偏移量和当前空口传输时间获取终端上行同步所需的所述TA值。
在获取到时钟偏移量和当前空口传输时间后，获取到终端实行上行同步的TA值，根据该TA值调整向基站发送上行数据的发送时刻，实现终端与基站之间的上行同步。
本实施例中利用终端附着前的随机接入过程，获取到终端与基站之间的时钟偏移量，后续根据该时钟偏移量周期性计算当前空口传输时间，进而对上行数据的发送时间进行调整，实现终端与基站的上行同步，不需要再占用专有的空口资源，节省了空口资源。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种终端的结构示意图。如图3所示，该终端包括：记录模块31、确定模块32、第一获取模块33、计算模块34和第二获取模块35。
其中，记录模块31，用于在附着前的随机接入的过程中，接收从基站下发的随机接入响应，并将接收到所述随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，以及将向所述基站发送无线资源控制连接请求MSG3时所述终端侧的时刻记为MSG时刻。
与记录模块31连接的确定模块32，用于根据所述接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述随机接入响应时基站侧的下行发送时刻。
与记录模块31和确定模块32连接的第一获取模块33，用于根据所述接收时刻和所述MSG时刻以及规定的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间。
其中，3GPP中的36系列协议中规定了上述时间间隔。
进一步地，第一获取模块33具体用于获取所述MSG时刻与所述接收时刻的第一差值，将所述时间间隔与所述第一差值与作差得到第二差值。其中该第二差值为无线信号在空口两次传输所用的时间。第一获取模块33将第二差与2的比值作为初始空口传输时间。关于初始空口传输时间和同步时刻的获取过程可参见上述实施例一中的相关内容的记载，此处不再赘述。
与第一获取模块33连接的计算模块34，用于根据所述接收时刻与所述初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的同步时刻，以及将所述同步时刻和所述下行发送时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的时钟偏移量。
进一步地，所述计算获取模块34具体用于将所述接收时刻与所述初始空口传输时间之间的差值作为所述同步时刻。
与计算模块34连接的第二获取模块35，用于后续根据所述时钟偏移量以及接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值。
实际应用中，终端会不断地移动或者空口的信道条件发生变化，这样基站与终端之间的传输时间就会发送变化。为了实现终端与基站之间的上行同步，终端将根据基站下发的下行同步信号，重新获取基站与终端之间的空口传输时间。
其中，所述记录模块31，还用于将接收到所述下行同步信号时所述终端侧的时刻记为所述下行同步信号的接收时刻。
所述确定模块32，还用于根据所述下行同步信号的接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述下行同步信号时所述基站侧的第一下发时刻。
所述计算模块34，还用于将所述第一下发时刻与所述时钟偏移量的和值作为所述基站下发所述下行同步信号时所述终端侧的第二下发时刻，以及将所述下行同步信号的接收时刻与所述第二下发时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的当前空口传输时间；
所述第二获取模块35，具体用于根据所述时钟偏移量和所述当前空口传输时间获取所述终端上行同步所需的所述TA值。
本实施例提供的终端的各功能模块可用于执行上述实施例中所示的终端上行自同步方法的流程，其具体工作原理不再赘述，详见方法实施例的描述。
本实施例中，终端接收基站下发的随机接入响应并将接收到随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，根据接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定基站下发随机接入响应时基站侧的下行发送时刻，以及将向基站发送MSG3的MSG时刻，根据接收时刻和MSG时刻以及规定的基站从下发随机接入响应到接收到MSG3的时间间隔，获取终端与基站之间的初始空口传输时间，再根据接收时刻与初始空口传输时间获取基站下发随机接入响应时终端侧的时刻作为同步时刻，终端将同步时刻与下行发送时刻的偏差作为时钟偏移量，后续根据时钟偏移量和接收到的基站下发的下行同步信号获取到终端实现上行同步所需的TA值。
本实施例中通过终端与基站之间的时间对应关系，在随机接入过程中得到终端与基站之间的时钟偏移量，并且根据接收到的基站下发的下行同步信号计算出当前空口传输时间，进而调整向基站发送上行数据的时刻，实现了终端与基站的上行同步，节省了空口资源。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种终端上行自同步方法，其特征在于，包括：
终端在附着前的随机接入过程中，接收基站下发的随机接入响应并将接收到所述随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻；
所述终端根据所述接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述随机接入响应时基站侧的下行发送时刻；
所述终端将向所述基站发送无线资源控制连接请求MSG3时所述终端侧的时刻记为MSG时刻；
所述终端根据所述接收时刻、所述MSG时刻以及规定的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间；
所述终端根据所述接收时刻与所述初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的时刻记为同步时刻；
所述终端将所述同步时刻与所述下行发送时刻的偏差作为所述终端与所述基站之间的时钟偏移量；
所述终端后续根据所述时钟偏移量和接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值；
所述终端根据所述接收时刻、所述MSG时刻以及规定的预设的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间，包括：
所述终端获取所述MSG时刻与所述接收时刻之间的第一差值；
所述终端获取所述时间间隔与所述第一差值之间的第二差值，以及将所述第二差值与2的比值作为所述初始空口传输时间；
所述终端后续根据所述时钟偏移量和接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值，包括：
所述终端将接收到所述下行同步信号时所述终端侧的时刻记为所述下行同步信号的接收时刻；
所述终端后续根据所述下行同步信号的接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述下行同步信号时所述基站侧的第一下发时刻；
所述终端将所述第一下发时刻与所述时钟偏移量的和值作为所述基站下发所述下行同步信号时所述终端侧的第二下发时刻；
所述终端将所述下行同步信号的接收时刻与所述第二下发时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的当前空口传输时间；
所述终端根据所述时钟偏移量和所述当前空口传输时间获取所述终端上行同步所需的所述TA值。
2.根据权利要求1所述的终端上行自同步方法，其特征在于，所述终端根据所述接收时刻与初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的同步时刻，包括：
所述终端将所述接收时刻与所述初始空口传输时间之间的差值作为所述同步时刻。
3.一种终端，其特征在于，包括：
记录模块，用于在附着前的随机接入的过程中，接收基站下发的随机接入响应，并将接收到所述随机接入响应时终端侧的时刻记为接收时刻，以及将向所述基站发送无线资源控制连接请求MSG3时所述终端侧的时刻记为MSG时刻；
确定模块，用于根据所述接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述随机接入响应时基站侧的下行发送时刻；
第一获取模块，用于根据所述接收时刻和所述MSG时刻以及规定的所述基站下发所述随机接入响应到接收到所述MSG3的时间间隔，获取所述终端与所述基站之间的初始空口传输时间；
计算模块，用于根据所述接收时刻与所述初始空口传输时间，获取所述基站下发所述随机接入响应时所述终端侧的同步时刻，以及将所述同步时刻和所述下行发送时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的时钟偏移量；
第二获取模块，用于后续根据所述时钟偏移量以及接收到的所述基站下发的下行同步信号，获取所述终端上行同步时所需的时间提前量TA值；所述第一获取模块具体用于获取所述MSG时刻与所述接收时刻之间的第一差值，获取所述时间间隔与所述第一差值之间的第二差值，以及将所述第二差值与2的比值作为所述初始空口传输时间；
所述记录模块，还用于将接收到所述下行同步信号时所述终端侧的时刻记为所述下行同步信号的接收时刻；
所述确定模块，还用于根据所述下行同步信号的接收时刻和当前小区的覆盖范围，确定所述基站下发所述下行同步信号时所述基站侧的第一下发时刻；
所述计算模块，还用于将所述第一下发时刻与所述时钟偏移量的和值作为所述基站下发所述下行同步信号时所述终端侧的第二下发时刻，以及将所述下行同步信号的接收时刻与所述第二下发时刻的差值作为所述终端与所述基站之间的当前空口传输时间；
所述第二获取模块，具体用于根据所述时钟偏移量和所述当前空口传输时间获取所述终端上行同步所需的所述TA值。
4.根据权利要求3所述的终端，其特征在于，所述计算模块具体用于将所述接收时刻与所述初始空口传输时间之间的差值作为所述同步时刻。
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