CN111726883B - 随机接入方法及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种随机接入方法，由用户设备向卫星发送随机接入序列，以接入卫星，随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；循环前缀的时间长度为TCP，前导码序列的时间长度为TSEQ，保护间隔的时间长度为TGT，随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；基于此方案，用户设备可接入卫星，能够适应于远距离传输，大多普勒频移的通信场景，为用户提供更广的覆盖。

Description

随机接入方法及相关装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别涉及随机接入方法及相关装置。
背景技术
未来的第五代移动网络(5th generation mobile networks,5G)及5G演进网络，一方面需要满足各行各业的业务需求，另一方面还需要提供更广的业务覆盖。然而，当前地面移动通信网络有限的覆盖能力，已经不能满足人们在任意时间、任意地点获取信息的需求；而且当前基于基站覆盖的模式来提供超广域的覆盖对于偏远地区、沙漠、海洋和空中等场景存在经济性和可行性方面的巨大挑战。
卫星通信相对于传统的移动通信系统，其拥有更广的覆盖范围以及通信成本与传输距离无关，可以克服海洋，沙漠，高山等自然地理障碍等优点。为了克服传统通信网的不足，卫星通信可以作为传统网络的一个有效的补充。
根据轨道高度的不同可以将卫星通信系统区分为如下三种：高轨(GeostationaryEarth Orbit,GEO)卫星通信系统，也称同步轨道卫星系统；中轨(Medium Earth Orbit,MEO)卫星通信系统和低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星通信系统。
卫星通信系统中卫星与地面用户相对速度大，导致系统的多普勒频移较大，如轨道高度为700km的卫星，其最大多普勒频移可达80KHz；且卫星与用户距离远，信号的路径损耗大，传输时延大。因此，设计更适应于卫星通信系统的随机接入前导码是卫星通信中保障通信效率和通信质量至关重要的问题。
发明内容
本申请提供了随机接入方法及其装置，能够适应于远距离传输，大多普勒频移的通信场景，可与蜂窝网络融合，为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
第一方面，提供一种随机接入方法，包括：用户设备发送随机接入序列，随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；循环前缀的时间长度为TCP，前导码序列的时间长度为TSEQ，保护间隔的时间长度为TGT；所述随机接入序列用于所述用户设备接入所述卫星，所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；
第二方面，提供一种随机接入方法，包括：接收随机接入序列，随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；循环前缀的时间长度为TCP，前导码序列的时间长度为TSEQ，保护间隔的时间长度为TGT；所述随机接入序列用于所述用户设备接入所述卫星，所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；解析随机接入序列。
第三方面，提供一种随机接入方法，包括：用户设备根据卫星的广播信息生成随机接入序列，随机接入序列包括：循环前缀，前导码序列和保护间隔；循环前缀的时间长度为TCP，前导序列的时间长度为TSEQ，保护间隔的时间长度为TGT；其中所述TSEQ与的卫星的轨道高度和卫星的覆盖小区半径有关；用户设备发送所述随机接入序列。
在上述任一方面的一种可能的设计中，随机接入序列的子载波间隔大于等于1.25KHz。例如，随机接入序列的子载波间隔为5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。
在上述任一方面的一种可能的设计中，随机接入序列的子载波间隔为 5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。
在上述任一方面的一种可能的设计中，TSEQ≥TCP≥ΔTRTD，TSEQ≥TGT≥ΔTRTD，其中，ΔTRTD为往返时延差。
在上述任一方面的一种可能的设计中，TSEQ＝1.600ms或2.400ms或4.800ms； TCP＝0.684ms或1.828ms或2.053ms；TGT＝0.716ms或0.772ms或1.772ms或1.147ms或 2.147ms；其中，ΔTRTD为往返时延差。
在上述任一方面的一种可能的设计中，TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为5KHz；或，TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为15KHz；或，TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为15KHz；或，TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为30KHz；或，TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或 TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms， TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为15KHz；或，TCP＝2.053ms, TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为30KHz。
在上述任一方面的一种可能的设计中，TSEQ＝1.600ms，所述前导码序列包括：第一序列和第二序列，所述第一序列为根序号为u的Zadoff-Chu序列，所述第一序列和所述第二序列的时间长度为800us；其中，所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列的复制；或，所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列循环移位后的序列；或，所述第二序列为根序号为(Ncs-u)的Zadoff-Chu序列的共轭序列。
在上述第一方面的的一种可能的设计中，还包括：接收卫星设备广播随机接入序列格式信息；所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT；
所述用户设备生成随机接入序列，包括，所述用户设备基于所述随机接入序列分配信息生成所述随机接入序列。
在上述第二方面的一种可能的设计中，还包括：卫星广播随机接入序列格式信息，所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT。
在上述任一方面的一种可能的设计中，所述格式信息包括格式索引，格式索引取第一值或第二值或第三值，对应TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms；
所述格式索引取第四值，对应TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或， TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝1.772ms；
所述格式索引取第五值，对应TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms；或， TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝2.147ms。
第四方面，本申请实施例提供一种用户设备端的通信装置，该装置可以是用户设备，也可以是用户设备内的芯片。该装置具有实现上述第一方面或第三方面涉及用户设备的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元。
在一种可能的实现方式中，当该装置为用户设备时，用户设备包括：处理器、发送器和接收器，所述处理器被配置为支持用户设备执行上述方法中相应的功能。发送器和接收器用于支持用户设备和卫星之间的通信。可选的，用户设备还可以包括存储器，所述存储器用于与处理器耦合，其保存用户设备必要的程序指令和数据。
在另一种可能的实现方式中，该通信装置包括：处理模块、通信模块，通信模块包括发送模块，可选的还包括接收模块。处理模块生成随机接入序列；通信模块，用于发送随机接入序列。通信模块，还用于接收卫星发送的信令或数据，例如，接收卫星发送的TA初始调整值和TA跟踪值。
在又一个可能的实现方式中，该通信装置包括：控制器/处理器，存储器，调制解调处理器，发射器，接收器，天线，用于支持通信装置执行上述第一方面或第三方面方法中相应的功能。
上述任一处提到的处理器，可以是一个通用中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integratedcircuit，简称ASIC)，或一个或多个用于控制上述各方面卫星网络的通信方法的程序执行的集成电路。
第五方面，本申请实施例提供一种卫星端的通信装置，该装置可以是卫星，也可以是卫星内的芯片。该装置具有实现上述第二方面涉及卫星的功能。该功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的单元。
在一种可能的实现方式中，当该装置为卫星时，用户设备包括：处理器、发送器和接收器，所述处理器被配置为支持卫星执行上述方法中相应的功能。发送器和接收器用于支持用户设备和卫星之间的通信。可选的，卫星还可以包括存储器，所述存储器用于与处理器耦合，其保存卫星必要的程序指令和数据。
在另一种可能的实现方式中，该通信装置包括：处理模块、发送模块和接收模块。确定模块用于确定时间提前的初始调整值信息和时间提前的跟踪值信息；发送模块，用户发送初始调整值信息和时间提前的跟踪值信息。接收模块，用于接收用户设备发送的信息，例如，接收用户设备发送的随机接入序列。
在又一个可能的实现方式中，该通信装置包括：控制器/处理器，存储器，调制解调处理器，发射器，接收器，天线，用于支持通信装置执行上述第二方面方法中相应的功能。
上述任一处提到的处理器，可以是一个通用中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)，微处理器，特定应用集成电路(application-specific integratedcircuit，简称ASIC)，或一个或多个用于控制上述各方面卫星网络的通信方法的程序执行的集成电路。
第六方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，所述指令可以由处理电路上的一个或多个处理器执行。当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第二方面或第三方面中的方法。
第七方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于实现上述第一方面至第三方面中任一方面方法的指令，其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面至第三方面中任一方面或其任意可能的实现方式中的方法。该计算机程序产品可全部或部分的存储于封装于处理器当中的存储介质上，还可以全部或部分的存储在封装于处理器之外的存储介质中。
第八方面，提供了一种芯片，包括处理器，用于从存储器中调用并运行所述存储器中存储的指令，使得安装有所述芯片的通信设备执行上述各方面中的方法。
第九方面，提供另一种芯片，包括：输入接口、输出接口、处理器，可选的，还包括存储器，所述输入接口、输出接口、所述处理器以及所述存储器之间通过内部连接通路相连，所述处理器用于执行所述存储器中的代码，当所述代码被执行时，所述处理器用于执行上述各方面中的方法。
第十方面，提供一种装置，用于实现上述各方面的方法。
第十一方面，提供一种无线通信系统，该系统包括上述方面涉及的卫星和用户设备。
本申请实施例还提供另一种芯片，该芯片可以成为用户设备或卫星设备的一部分，该芯片包括：输入接口、输出接口和电路，所述输入接口、所述输出接口与所述电路之间通过内部连接通路相连，所述电路用于执行上述各示例中的方法。
附图说明
图1为本申请实施例的一种应用场景示例；
图2为本申请实施例的一种随机接入方法流程示意图；
图3为本申请实施例的一种随机接入序列的结构；
图4为本申请实施例的多种随机接入序列的性能分析；
图5为本申请实施例的ZC序列的时频域示意图；
图6为本申请实施例的三种前导码序列的示意图；
图7为本申请实施例的一种卫星通信场景的示意图；
图8为本申请实施例的卫星的路径损耗和最远覆盖距离与前导码时长的仿真示意图；
图9为本申请实施例的一种时间提前指示方法的流程示意图；
图10为本申请实施例的一种通信装置；
图11为本申请实施例的另一种通信装置；
图12为本申请实施例的又一种通信装置；
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。
图1示出了本申请实施例的一种示例性的卫星通信系统100，卫星通信系统100中包括至少一个卫星101，和至少一个用户设备102。卫星101可以与用户设备102进行通信。
根据轨道高度的不同可以将卫星通信系统区分为如下三种：高轨(GeostationaryEarth Orbit,GEO)卫星通信系统，也称同步轨道卫星系统；中轨(Medium Earth Orbit,MEO)卫星通信系统和低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星通信系统。GEO卫星一般又称为静止轨道卫星，轨道高度35786km，其主要的优点是相对地面静止并且提供很大的覆盖面积。然而由于GEO卫星轨道卫星缺点也相对突出：如距离地球距离过大，需要较大口径的天线；其传输时延较大，在0.5秒左右，无法满足实时业务的需求；同时其轨道资源相对紧张，发射成本高并且无法为两极地区提供覆盖。MEO卫星，轨道高度位于2000-35786km，拥有相对较少的卫星数目即可以实现全球覆盖，但是其传输时延相比LEO卫星较高，其主要的用于定位导航。轨道高度在300-2000km称为低轨卫星(LEO)，LEO卫星比MEO和GEO轨道高度低，数据传播时延小，功率损耗更小，发射成本相对更低。因此LEO卫星通信网络在近年来取得了长足进展，受到关注。
用户设备102为一种具有无线通信功能的通信装置。该用户设备可以与蜂窝网络中的基站进行通信，还可以与卫星通信系统中的卫星进行通信。一个示例中，该用户设备可以采用支持LTE协议或5G NR协议的通信模式与蜂窝网络中的基站进行通信。一个示例中，该用户设备可以采用与长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)协议或5G NR(newradio,NR)协议兼容的卫星通信协议与卫星终端进行通信。
用户设备102又可以称之为终端设备、移动台(mobile station，MS)、移动终端(mobile terminal，MT)等。一些站点的举例包括：手机(mobile phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrial control) 中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery) 中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety) 中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端、车载设备等。
本申请实施例提供一种随机接入序列，能够适应于远距离传输，大多普勒频移的通信场景，可与蜂窝网络融合，为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
图2示出了本申请实施例提供的一种随机接入方法。
201、用户设备生成随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀，前导码序列和保护间隔；该随机接入序列用于用户设备接入所述卫星。
所述循环前缀的时间长度为Tcp，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT；为适应于远距离传输，大多普勒频移的通信场景，所述随机接入序列的设计需满足：可支持的最大小区半径需大于100千米(Kilometer，Km)；以及，随机接入序列的子载波间隔大于等于1.25KHz。在一个可能的设计中，随机接入序列与卫星的轨道高度和卫星的覆盖小区半径相关。
可选的，该随机接入序列的带宽可以为1.08MHz，包括6个资源块(resourceblock)。其中，循环前缀(cyclic prefix，CP)用于降低多径效应对系统性能的影响以及减少不同用户间的干扰；前导码(preamble)序列部分，可以由Zadoff-Chu根序列生成；保护间隔(Guarded Time)用于防止本帧数据与下一帧数据之间的干扰。图3示出了一种随机接入序列的结构图示意图。
在步骤S201中，可选的，用户设备可以采用基于竞争的随机接入模式和非竞争的随机接入模式。一个示例中，采用基于竞争的随机接入模式，则还包括步骤S200，卫星向用户设备广播随机接入序列格式信息。可选的，随机接入序列格式信息可承载于SIB2中。用户设备接收卫星广播的随机接入序列格式信息，用户设备基于随机接入序列格式信息生成随机接入序列。可选的，随机接入序列格式信息包括前导格式的索引(index)，用于指示用户设备可采用的随机接入序列的格式信息。可选的，格式信息包括TCP，TSEQ和TGI中至少一项。前导格式的索引与格式信息的对应关系将在下面详细描述。
另一个示例中，采用基于非竞争的随机接入模式，则随机接入序列由卫星分配并指示给用户设备，用户设备生成卫星设备指定的随机接入序列。
可选的，随机接入序列与卫星的轨道高度和卫星的覆盖小区半径相关。
202、用户设备向卫星发送随机接入序列。
该卫星可以为覆盖范围包括用户设备所在的位置的卫星。可选的，该卫星可以为低轨卫星，以低轨卫星作为用户设备发送的信息的接入点，充分利用卫星广域覆盖的能力，为用户提供空中、海洋、以及偏远地区的高效覆盖。
203、卫星接收随机接入序列。
一个示例中，用户设备可以采用与现有的3GPP LTE或5G NR兼容的协议栈向卫星发送所述随机接入序列。相对应地，卫星也采用与现有的3GPP LTE或5G NR兼容的协议栈接收用户设备发送的随机接入序列。进一步的，卫星解析随机接入序列。
为满足卫星通信网络中的超远距离覆盖和超大多普勒频移的问题，随机接入序列的设计需要考虑循环前缀的时间长度TCP，前导序列的时间长度TSEQ和保护间隔的时间长度TGT。TCP，TSEQ和TGT的单位为毫秒(millisecond，ms)。
在一个可能的设计中，为实现与5G NR或LTE的兼容，TSEQ的时长可以为0.8ms的倍数，例如，1.600,2.400ms或，4.800ms等。
在一个可能的设计中，随机接入序列的各个参数满足：TSEQ≥0.8ms；TSEQ≥TCP≥ΔTRTD， TSEQ≥TGT≥ΔTRTD，其中，ΔTRTD为往返时延差。CP时长的设计主要考虑消除覆盖小区内的用户之间RTD时延差ΔTRTD，满足TCP≥ΔTRTD消除了覆盖小区内的用户之间的往返时延RTD时延差ΔTRTD；GT时长的设计主要考虑消除RTD时延差以及本帧的数据对下一帧数据的影响，所以TGT≥ΔTRTD的设计降低了本帧的数据对下一帧数据的影响。在设计中，TCP的长度大致等于TGT，“大致等于”指的是TCP在一定的范围内近似等于TGT，不是绝对意义上的完全相等，可以是实质上的相等，例如TCP≈TGT。
可选的，TCP＝0.684ms或，TCP＝1.828ms，或，TCP＝2.053ms。可选的，TGT＝0.716ms，或，TGT＝0.772ms，或，TGT＝1.147ms，或，TGT＝2.147ms。TCP，TSEQ和TGT的取值可以相互的组合。在一些可能的组合中，TCP，TSEQ，TGT的取值为以下任意一组：
第一组：TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms；或，
第二组：TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms；或，
第三组：TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝1.772ms；或，
第四组：TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms；或，
第五组：TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝2.147ms。
可选的，随机接入序列的子载波间隔(space of subcarrier,SPS)为 5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。其中，随机接入序列的任一组TCP，TSEQ，TGT参数可以与不同的子载波间隔进行组合。一个示例中，一个前导格式表可以包括随机接入序列的各个参数，如下表1所示，前导格式表中的第一列指示前导格式索引，该索引可以用于指示随机接入序列的格式信息，随机接入的格式信息包括该索引对应的列上的参数。
表1
Figure BDA0001999466030000061
前导格式索引取第一值，第二值或第三值中任一值，对应TCP＝0.684ms，TSEQ＝1.600ms， TGT＝0.716ms；前导格式取第四值，对应，TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms， TGT＝0.772ms/1.772ms。前导格式索引取第五值，对应TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms， TGT＝1.147ms/2.147ms。可以理解的，前导格式索引的取值与TCP，TSEQ，和TGT这三个的取值的对应关系是可以改变的，不限于本申请实施例所给出的对应关系。
可选的，一个示例中，第一值为4，第二值为5，第三值为6，第四值为7，第五值为8。各前导格式索引例如下表2所示：
表2
Figure BDA0001999466030000071
基于上述格式的随机接入序列，其前导序列格式与NR和LTE的相兼容，且从前导格式索引4开始编号，可以与蜂窝网络融合，可以使得相同的用户设备既支持蜂窝网络，又支持卫星网络，能够为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
一种可能的实现方式中，基于上述前导序列的格式，每种前导格式占用的子帧数，物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)持续时间，支持的最大小区半径如表3所示：
表3
Figure BDA0001999466030000072
由此可见，本申请实施例中的随机接入序列格式，可支持的最大小区半径达到102Km至 308Km，可以适应卫星网络超远距离覆盖的特点，可以为用户设备提供更加远距离的覆盖，提升用户设备的服务质量，且采用如上表1至表3的形式，可与5G或LTE蜂窝网络兼容。
一个示例中，随机接入序列的子载波间隔(space of subcarrier,SPS)为 5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。其中，随机接入序列的任一组TCP，TSEQ，TGT参数可以与不同的子载波间隔进行组合。在一些组合方式中，TCP，TSEQ，TGT和子载波间隔可以分别为：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为30KHz。
在一些组合中，不同前导格式下的子载波间隔可以如表4所示：
表4
Figure BDA0001999466030000081
图4示出了本申请实施例提供的随机接入序列的同步成功率的性能分析图。其中，横坐标为信噪比(signal noise ratio,SNR)，纵坐标为同步成功率。在仿真中，本申请实施例采用相同的前导码格式，即相同的CP长度，Sequence长度以及GT长度，对比了在不同频偏(Carrier Frequency Offset，CFO)值为125Hz，625HZ和1KHz的结果。可以看成在载波间隔不变时，如均为1.25KHz，随着频偏的增大，同步成功的概率下降，而在相同的频偏不同的载波间隔的情况下，如频偏均为625Hz时，载波间隔越大，同步成功的概率越大，这说明本申请实施例中采用大的载波间隔可以提升系统的鲁棒性。
一个示例中，前导序列包括：Zadoff-Chu序列，所述Zadoff-Chu序列的时间长度为800us。Zadoff-Chu序列是一种恒幅值，零自相关序列，Zadoff-Chu序列也称为ZC序列，ZC序列的生成的方法为：
Figure BDA0001999466030000082
其中的u称为根序列号(Root number)，NCS为ZC序列的长度，且NCS与u互质。ZC序列有如下特点：
Figure BDA0001999466030000083
即同一个根序列号生成的两ZC序列不相关,不同根序列号的ZC序列相关值为
Figure BDA0001999466030000084
即有：
Figure BDA0001999466030000091
可选的，Zadoff-Chu序列的时间长度为800us。现有的5G NR的随机接入序列的子载波间隔为1.25KHz，ZC序列的时长为800us。本申请实施例也采用时长为800us的ZC序列，可实现与5G NR的兼容性。因此，对于本申请实施例提供的多种子载波间隔，需要对ZC序列的映射做相应的调整，以保持ZC序列的长度为800us不变。
一个示例中，以本申请实施例中随机接入序列的子载波间隔为5KHz为例进行说明，如图 5所示，左侧为子载波间隔为1.25KHz，时长为800us的ZC序列(LTE/NR中的)的时频域示意图，右侧为子载波间隔为5KHz,时长也为800us的ZC序列(本申请实施例提供的)的时频域示意图。右侧图中的子载波间隔为左侧图中的子载波间隔的4倍，右侧图中的时域的符号持续时间为左侧图中的时域的符号持续时间的1/4。由图5可知，本申请实施例提供的ZC序列占用的频域资源与时隙资源与LTE/NR标准相同。
相类似的，对于随机接入序列的子载波间隔为7.5KHz的情形，ZC序列的符号持续时间是LTE/NR中的ZC序列的符号持续时间的1/6；对于随机接入序列的子载波间隔为15KHz的情形，ZC序列的符号持续时间是LTE/NR中的ZC序列的符号持续时间的1/12；对于随机接入序列的子载波间隔为30KHz的情形，ZC序列的符号持续时间是LTE/NR中的ZC序列的符号持续时间的1/24。
根据上述的介绍可知，可选的。前导码序列的时长TSEQ可以为1600毫秒(us),2400us 或4800us。一个示例中，前导码序列的时长TSEQ可以为1600毫秒(us),则前导码序列可以包括一个ZC序列和由所述ZC序列变换得到的序列，其中ZC序列和变换得到的序列的时域时间长度均为800us。为方便描述，记根序号为u的ZC序列为第一序列，记由ZC序列变换得到的序列为第二序列。由所述ZC序列变换得到第二序列的方法包括但不限于以下三种：
第一种方式：第二序列为根序号为u的ZC序列的重复(复制)。
具体的，第一序列为根序号为u的ZC序列，第二序列为ZC序列的重复，第二序列紧跟第一序列，第一序列和第二序列在时域上的持续时间都为800us。其中，第一序列可以采用公式(1)生成，还可以是由公式(1)生成后的序列的循环移位序列。例如图6中第一种方式所示，ZC Seq(root num.u)表示根序号为u的ZC序列。Rep.ZC(root num.u)，表示对根序号(root number)为u的ZC序列做重复，即对同一根序列重复即可，即同一个u值。
第二种方式：第二序列是由所述根序号为u的ZC序列循环移位后的序列。
具体的，第一序列为根序号为u的ZC序列，第二序列为根序号为u的ZC序列的循环移位，其中，第一序列和第二序列在时域上的持续时间都为800us。例如图6中第二种方式所示，Shifted ZC(root num.u)，表示对根序号u的ZC序列做移位，root number为u的ZC 序列表示为xu(n)，xu(n)可以采用上述公式(1)生成，第二序列可以采用如下公式(3)生成，其中k为移位数：
Figure BDA0001999466030000092
第三种方式：所述第二序列为根序号为(NCS-u)的ZC序列的共轭序列。
具体的，第一序列为根序号为u的ZC序列，第二序列为根序号为n＝(NCS-u)的ZC序列的共轭序列，其中，第一序列和第二序列在时域上的持续时间都为800us。
一个示例中，前800us的ZC序列(第一序列)的根序号为u，采用上述公式(1)的方式生成，并表示为xu(n)；第二序列记为：Conjugated ZC(root num.u)序列。可以采用如下方式生成第二序列：令v＝NCS-u得到第二序列的新的根序列v,再采用公式(1)生成ZC 序列xv(n)，对xv(n)取共轭即conjugate(xv(n))，得到后800us的ZC序列，即第二序列。
相类似的，可参考前述的第一种至第三种方式生成时长为2400us或4800us的前导码序列。例如，前导码序列的时长为2400us,包括第一序列，第二序列和第三序列，其中，第一序列可以为根序号为u的ZC序列，第二序列和第三序列可以采用第一种至第三种的方法生成，此处不再赘述。对于前导序序列时长为4800us的情形，该前导码序列可以包括：第一序列，第二序列，第三序列和第四序列，其中，第一序列可以为根序号为u的ZC序列，第二序列，第三序列和第四序列可以采用第一种至第三种的方法生成，还可以是第二序列由第一序列采用上述第一种至第三种方法生成，再将第一序列和第二序列构成的序列进行变换得到第三序列和第四序列构成的序列。
本申请实施例提供了一种随机接入序列，使得用户设备可以采用卫星(例如，低轨卫星) 作为信息的接入点，充分利用卫星广域覆盖的能力，形成对空中、海洋、以及偏远地区的高效覆盖。且该随机接入序列可以适应卫星网络中超远距离的覆盖以及大多普勒频移的特点，可为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
本申请实施例还提供一种随机接入序列的设计方法，该设计方法考虑到卫星的轨道高度和卫星的广域覆盖能力，设计出能够适应于卫星网络中超远距离覆盖以及大多谱勒频移的特点。可以理解的，上述实施例中涉及的到随机接入序列可以采用本申请实施例提出的方法设计到的，即遵循本身实施例提出的设计准则。
用户设备生成的随机接入序列包括：循环前缀，前导码序列和保护间隔；循环前缀的时间长度为TCP，前导序列的时间长度为TSEQ，保护间隔的时间长度为TGT。
随机接入序列的设计与的卫星的轨道高度和所述卫星的覆盖小区半径相关。
前导序列格式中的TSEQ的计算需要考虑考虑的因素包括如下几个需求：
①序列长度与开销的折中：单个序列必须足够长，以最大化同一Root number下的相互正交的序列的个数，同时，需要在时域上适合若干个子帧，从而保证在大多数的部署中保持物理随机接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH) 的开销相对较小；
②与最大期望往返时延兼容：前导码的序列的长度，即TSEQ的最小值必须满足小区边缘用户传输时延，即协议支持的最大小区半径小的不同用户之间的时延扩展；
③物理随机接入信道(Physical Random Access Channel,PRACH)和上行共享信道 (Physical Uplink Shared Channel,PUSCH)子载波间隔兼容；
为了使得DFT和IDFT的大小NDFT必须为一个整数，即有如下式成立
NDFT＝fsTSEQ＝k，k∈N
这里fs为系统采样间隔，同时需使得前导序列子载波和上行数据传输子载波保持之间的正交性损失减到最低。为满足此要求，需物理上行共享信道(Physical UplinkShared Channel,PUSCH)数据符号的子载波间隔Vf是物理随机接入信道(Physical RandomAccess Channel,PRACH)子载波间隔VfRA的整数倍时，满足这一要求，有
Figure BDA0001999466030000101
由此得到TSEQ需满足如下设计标准：
Figure BDA0001999466030000111
其中，Δf为系统的子载波间隔，K为正整数。
④覆盖性能
一般来说，较长的序列可以获得较好的覆盖性能，但是较好的覆盖性能要求长的CP 与GT以便于低效抵消大的往返时延。可以根据模型或者实测的数据计算出满足一定覆盖范围的TSEQ。
本申请实施例的设计方法中，前导序列的时间长度对应的理论值可表示为：
Figure BDA0001999466030000112
其中，N0为热噪声功率密度；Nf为接收机的噪声系数；
Figure BDA0001999466030000113
为前导码能量与噪声功率谱密度比，/>
Figure BDA0001999466030000114
PRA为接收功率。一般的，在计算TSEQ(理论)时，N0＝-174dBm/Hz，Nf＝3.5dB；/>
Figure BDA0001999466030000115
的值约16至20dB。在本申请实施例中，接收机指的是卫星的接收机。PRA为卫星的接收功率。
卫星的接收功率可表示为：PRA＝Ptx+Gtx+Grx-FSL；(公式6)
其中，Ptx为发送功率，Gtx为发射机的天线增益，Grx为接收机的天线增益，FSL(dB)为自由空间的路径损耗。
可选的，FSL自由空间的路径损耗可以采用多种通信模型计算得到，在一个示例中，自由空间路径损耗FSL(dB)的计算公式为：FSL＝32.4+20log(r)+20log(f)；(公式7)
其中，f为载波频率；为了使得设计得到的随机接入序列可满足卫星覆盖边界的用户设备的随机接入，令r为卫星到卫星的最大小区半径边界处的用户设备之间的距离。当然FSL还可以采用其他适用于本申请实施例的应用场景的通信模型，例如，采用卫星通信模型。
卫星到卫星的最大小区半径边界处的用户设备之间的距离与卫星的轨道高度和卫星覆盖半径(或最大小区半径处所对应的地心角)有关，覆盖半径也可以称为卫星的最大小区半径或覆盖小区的最大半径，可以由卫星的轨道高度和卫星覆盖半径(或最大小区半径处所对应的地心角)计算得到。r计算的方法和公式包括多种，一种方式，基于卫星的轨道高度和地心角确定r。根据图7，可以采用如下公式计算卫星与用户之间的距离，即：
Figure BDA0001999466030000121
其中h为卫星离地面的高度，即卫星的轨道高度，rE为地球半径。在该表达式中，卫星和地面终端之间的地心角为α。其他参数的含义分别为仰角
Figure BDA0001999466030000122
，半视角β，轨道高度h。
另一种方式，可基于卫星轨道高度和卫星的最大小区半径(即覆盖半径)确定r,此处不再赘述。又一种方式，可基于卫星的最大小区半径边界处的位置信息以及卫星的位置信息，采用勾股定理计算得到r。
利用上述公式5至公式8或公式5至公式8的等效变形或代换，可以计算得到前导序列的时长TSEQ(理论)的值，结合公式4的约束条件即可获取适应于卫星通信系统的，可支持的小区最大覆盖半径大于100Km的实际TSEQ。需要说明的是，TSEQ需满足一定的漏检概率和虚检概率。
除此之外，在CP和GT的设计中，也需要考虑卫星通信场景。一个示例中，循环前缀CP 满足，TSEQ≥TCP≥ΔTRTD；一个示例中，TSEQ≥TGT≥ΔTRTD，其中，ΔTRTD为往返时延差。CP的设计主要需考虑消除覆盖小区内的用户之间往返时延(Round Trip Delay,RTD)的时延差，所以CP长度需要满足设计准则1：TSEQ≥TCP≥ΔTRTD；GT的设计主要考虑消除RTD时延差以及本帧的数据对下一帧数据的影响，所以GT长度需要满足设计准则2：TSEQ≥TGT≥ΔTRTD。在设计中，TCP的长度可以大致等于TGT。
基于上述设计方法和设计准则，可以得到多组TSEQ，TCP，TGT。
本申请实施例还验证了设计的前导序列的时长TSEQ与卫星路径损耗之间的关系(如图8 左)，以及图前导序列的时长TSEQ与小区最大半径(覆盖最远距离)的仿真图(如图8右)。从上述仿真图可以看成，对于轨道高度700Km的低轨卫星，800us(0.8ms)的序列长度是足够的，如果需要考虑支持低轨300-2000Km的低轨卫星系统，用户设备可发送TSEQ＝1600us(1.6ms) 的序列长度的前导码可以支持卫星正常接收，为了保证与现有的LTE/NR协议的兼容性，因此不建议修改序列800us这个基本的序列时间长度设置。
可选的，TSEQ的时长为0.800ms的倍数，例如，1.600ms,2.400ms或，4.800ms等。可选的，TCP＝0.684ms或，TCP＝1.828ms，或，TCP＝2.053ms。可选的，TGT＝0.716ms，或， TGT＝0.772ms，或，TGT＝1.147ms，或，TGT＝2.147ms。可以理解的，TCP，TSEQ和TGT的取值可以相互的组合。
一个示例中，随机接入序列的子载波间隔(space of subcarrier,SPS)为 5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。其中，随机接入序列的任一组TCP，TSEQ，TGT参数可以与不同的子载波间隔进行组合。
在一些组合中，所述随机接入序列满足以下任意一组：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，所述子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，所述子载波间隔为30KHz。
选取多种组合中的一部分组合即可构成如表1至表4中的随机接入序列格式。
本申请实施例提供了一种随机接入序列，使得用户设备可以采用卫星(例如，低轨卫星) 作为信息的接入点，充分利用卫星广域覆盖的能力，形成对空中、海洋、以及偏远地区的高效覆盖。且该随机接入序列可以适应卫星网络中超远距离的覆盖以及大多普勒频移的特点，可为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
本申请实施例中，用户设备和/或卫星设备可以采用多种方式生成随机接入序列，可选的，TSEQ的时长为0.800ms的倍数，例如，1.600ms,2.400ms或，4.800ms等。可选的， TCP＝0.684ms或，TCP＝1.828ms，或，TCP＝2.053ms。可选的，TGT＝0.716ms，或，TGT＝0.772ms，或，TGT＝1.147ms，或，TGT＝2.147ms。可选的，随机接入序列的子载波间隔(space ofsubcarrier,SPS)为5KHz,7.5KHz,15KHz或30KHz。
用户设备和卫星可以采用如下多种方式交互随机接入序列的格式信息，包括但不限于如下几种方式：
在一种实施方式中，用户设备和卫星设备双方都存储随机接入序列格式表，该随机接入序列格式表格中包括：格式索引对应的随机接入序列的格式信息，该格式信息包括循环前缀的时间长度TCP，前导序列的时间长度TSEQ和保护间隔的时间长度TGT，可选的，还包括格式索引对应的子载波间隔。
TCP，TSEQ和TGT的取值，以及子载波间隔的取值可以相互的组合，构成多个组合。随机接入格式表格包括：TCP，TSEQ和TGT以及子载波间隔的构成的多个组合中的一个或多个。例如，上述表1至上述表4。
第一种方式中，该随机接入序列格式表格可以以协议约定的方式，用户设备和卫星设备都存储随机接入序列格式表格；第二种方式中，该随机接入序列格式表格可以由卫星作为系统参数下发给用户设备，用户设备接收之后存储该随机接入序列格式表格。基于上述两种方式，在步骤S200中，卫星设备广播的随机接入格式信息可包括：格式索引。因此接收到格式索引的用户设备即可查表确定该格式索引所对应的随机接入序列的格式信息。基于第一种实施方式，可有效的节省信令开销，提升传输的效率。
在第二种实施方式中，在步骤S200中，卫星设备发送的随机接入序列格式信息包括要分配给该用户设备的一项随机接入序列的格式信息，以及，该用户设备的标识，该用户设备的标识可报告该用户设备的MAC地址或IP地址，或该卫星该给用户设备分配的卫星网络地址等。该方法可应用于于仅卫星设备存储上述随机接入序列格式表的情形，还可以应用于用户设备和卫星设备都存储上述随机接入序列格式表的情形。基于第二种实施方式，节省用户设备的存储空间，提升传输的鲁棒性。
在第三种实施方式中，用户设备不存储随机接入序列格式表格，卫星设备可以存储也可以不存储随机接入序列格式表格。随机接入序列格式信息包括卫星的星历信息；一个示例中，星历信息可包括卫星的位置信息(轨道高度，经纬度等)和卫星的运行周期。用户设备可以基于GPS卫星或地面基站获取自身的GPS位置信息。用户设备利用卫星的位置信息和自身的位置信息，基于上述实施例所涉及的设计准则，例如，公式4至公式7，或其等效的变形形式计算得到随机接入序列中的各参数。可选的，公式4至公式8可存储至用户设备中。基于第三种实施方式，可节省用户设备的存储空间，且用户设备可根据卫星的轨道高度实时灵活调整随机接入序列的格式，灵活性提高。
在第四种实施方式中，用户设备和卫星设备都不存储随机接入序列格式表格，卫星设备可基于卫星的轨道高度和卫星的覆盖范围对应的小区半径，采用公式4至公式8或其等效的变形或代换形式，以及设计准则，计算得到随机接入序列中的各参数，并将计算得到的各参数下发给用户设备。基于第四种实施方式，可节省用户设备以及卫星的存储空间，且卫星根据卫星的轨道高度实时灵活调整随机接入序列的格式，计算速度快，灵活性提高。
进一步的，在步骤S201中，基于获取到的随机接入序列的格式信息，生成随机接入序列，并向卫星发送该随机接入序列。
本申请实施例提供了一种随机接入序列，其鲁棒性更强使得用户设备可以采用卫星(例如，低轨卫星)作为信息的接入点，充分利用卫星广域覆盖的能力，形成对空中、海洋、以及偏远地区的高效覆盖。且该随机接入序列可以适应卫星网络中超远距离的覆盖以及大多普勒频移的特点，可为用户提供更广的覆盖和更好的用户体验。
本申请实施例还提供一种时间提前量(Time Advance,TA)的指示方法。如图9所示，包括：
S901，卫星发送时间提前量(Time Advance,TA)的初始调整值信息；其中，所述初始调整值信息用于向用户设备指示时间提前量的初始调整值。
S902，用户设备接收时间提前量初始调整值信息；
用户设备可基于初始调整值实现该时间提前量的初步调整。
可选的，S903，卫星发送时间提前量的跟踪值信息，跟踪值信息用于向用户设备指示时间提前量的跟踪值。一个示例中，在卫星发现用户设备与卫星不同步的情况下，卫星可以发送时间提前量的跟踪值信息，用于用户设备进行时间提前量的精调，实现用户设备与卫星的同步。
可选的，S904，用户设备接收时间提前量的跟踪值信息。
用户设备可基于跟踪值信息实现时间提前量的细微调整。
在本申请实施例中，初始调整值信息与跟踪值信息可以采用多种不同的承载方式：可选的，初始调整值信息承载于随机接入信道响应(RACH Response，RAR)中的时间提前量TA控制 (Time Advance Command)字段中。一个示例中，随机接入信道响应遵循LTE标准，初始调整值信息承载于LTE RAR的TA控制字段中；另一个示例中，随机接入信道响应遵循5GNR标准，初始调整值信息承载于NR RAR的TA控制字段中。采用前述两种方式，可实现与蜂窝网络的兼容，降低用户设备设计的复杂度。
TA初始调整值的最小时间单位是采样时间(sampling time，TS)。以LTE为例，TS1＝ 1/(2048*15000)＝32.55ns(纳秒)。LTE协议规定，TA的调整量是以16 TS为步长的，则TA的调整单位是16 TS＝0.5208us。可选的，本申请实施例中的初始调整值信息采用多个比特表示初始调整值，多个比特的比特数大于12，或大于11。例如，初始调整值信息包括16个比特。
可选的，跟踪值信息承载于媒体访问控制元素的时间提前量(TA)字段中。跟踪值最小时间单位是TS2(sampling time，TS)，以LTE/NR为例，TS2＝1/(2048*15000)＝32.55ns，跟踪值的调整量的步长为16倍的TS2，TA跟踪值的调整范围为(-16.7us,16.7us)。可选的，跟踪值信息可以包括多个比特标示跟踪值，多个比特的比特数大于6。例如，跟踪值信息包括8比特。
接收到TA调整信息的用户设备可以依据初始值对时间提前量进行粗粒度的初调，进一步基于跟踪值进行细粒度的跟踪调整。
一个实施方式中，用户设备可采用如下TA调整公式进行调整：
NTA,new＝NTA,old+(TA-127)×16
其中，NTA,new为最新的timing advance调整值，NTA,old为最近一次timing advance的调整值，TA为用户设备收到新的Timing Advance Command而得到的跟踪值。
本申请实施例设计了适用于卫星通信系统的时间提前量调整方法，且该时间提前量的指示与LTE或5G NR的时间提前量指示兼容，既可以为用户设备提供更大范围的覆盖，还可以简化卫星通信系统的设计，实现蜂窝网络与卫星网络的融合。
本申请实施例提供了一种通信装置1000，该通信装置1000可应用于用户设备端，可以用于实现上述实施例中涉及用户设备的方法和步骤。用户设备可以是如图1所示的用户设备102，例如，用户终端、卫星终端、蜂窝终端、地面站、蜂窝基站和接入点等。该通信装置可以是用户设备，还可以是用户设备内的芯片。
参见图10，该通信装置1000包括：处理模块1001，通信模块1002。
处理模块1001，可以用于生成随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；所述循环前缀的时间长度为TCP，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT。处理模块1001还可以用于解析TA初始调整值信息和TA跟踪值信息。例如用于实现步骤S201，或者，用于控制通信模块1002实现步骤S202。
通信模块1002，用于发送随机接入序列。一个示例中，该通信模块1002可以包括：蜂窝通信模块和卫星通信模块，其中，蜂窝通信模块使得通信装置1000可以采用无线通信协议(例如LTE或5G NR协议)与蜂窝网络进行通信，卫星通信模块可以采用与LTE或5G NR协议相兼容的协议与卫星网络中的卫星进行通信。通信模块1002还包括接收模块和发送模块。通信模块1002还可以用于发送TA初始调制值和跟踪值。例如，用于实现步骤S202 中的随机接入序列，或，用于接收步骤S901或步骤S903中的时间提前量调整信息。
本实施例中，TCP、TSEQ和TGT以及子载波间隔的可参考前面实施例的说明，此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种通信装置1100。该通信装置1100可应用于用户设备端，可以用于实现上述实施例中涉及用户设备的方法和步骤。用户设备可以是如图1所示的位于地面段的通信装置，例如，用户终端、卫星终端、蜂窝终端、地面站、蜂窝基站和接入点等。该通信装置可以是用户设备，还可以是用户设备内的芯片。
一个示例中，该用户设备为一种终端设备。图11示出了上述实施例中所涉及的用户设备的一种可能的设计结构的简化示意图。所述用户设备包括发射器1101，接收器1102，控制器/处理器1103，存储器1104和调制解调处理器1105。
发射器1101调节(例如，模拟转换、滤波、放大和上变频等)该输出采样并生成上行链路信号，该上行链路信号经由天线发射给上述实施例中所述的卫星。在下行链路上，天线接收上述实施例中卫星发射的下行链路信号。接收器1102调节(例如，滤波、放大、下变频以及数字化等)从天线接收的信号并提供输入采样。在调制解调处理器1105中，编码器1106接收要在链路上发送的业务数据和信令消息，并对业务数据和信令消息进行处理(例如，格式化、编码和交织)。调制器1107进一步处理(例如，符号映射和调制)编码后的业务数据和信令消息并提供输出采样。解调器11011处理(例如，解调)该输入采样并提供符号估计。解码器1108处理(例如，解交织和解码)该符号估计并提供发送给用户设备的已解码的数据和信令消息。编码器1106、调制器1107、解调器11011和解码器1108 可以由合成的调制解调处理器1105来实现。
控制器/处理器1103对用户设备的动作进行控制管理，用于执行上述实施例中由用户设备进行的处理。
存储器1103用于存储用户设备的程序代码和数据。
可以理解的是，图11仅仅示出了用户设备的简化设计。在实际应用中，用户设备可以包含任意数量的发射器，接收器，处理器，控制器，存储器，通信单元等，而所有可以实现本申请的用户设备都在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，TCP、TSEQ和TGT以及子载波间隔的可参考前面实施例的说明，此处不再赘述。
本申请实施例提供了一种通信装置1200，该通信装置1200可应用于卫星端，可以用于实现上述实施例中涉及卫星的方法和步骤。通信装置可以是如图1所示的卫星121。该通信装置还可以是卫星内的芯片。参见图12，该通信装置1200包括：处理模块1201，发送模块1202，可选的，还包括接收模块1203。
处理模块1201，可以解析接收到的随机接入序列。可选的，处理模块1201还可以用于生成TA初始值信息和TA调整值信息。
接收模块1202，用于接收用户设备发送的随机接入序列。例如，接收模块用于实现S203。
发送模块1203，用于向用户设备发送TA初始值信息和TA调整值信息。例如，发送模块用于实现S902。
本实施例中，TCP、TSEQ和TGT以及子载波间隔的可参考前面实施例的说明，此处不再赘述。
需要说明的是，上述实施例中“发送”的动作也可以指的是“提供”或“输出”；上述“接收”的动作也可以指的是“获取”或“输入”。
本申请实施例还提供一种计算机存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，所述指令可以由处理电路上的一个或多个处理器执行。当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本申请实施例还提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，用于支持分布式单元、集中式单元、以及卫星或用户设备以实现上述实施例中所涉及的功能，例如生成或处理上述方法中所涉及的数据和/或信息。
在一种可能的设计中，所述芯片系统还可以包括存储器，所述存储器，用于保存分布式单元、集中式单元以及卫星或用户设备必要的程序指令和数据。该芯片系统，可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。
本申请实施例还提供了一种芯片，包括处理器，用于从存储器中调用并运行所述存储器中存储的指令，使得安装有所述芯片的通信设备执行上述各示例中的方法。
本申请实施例还提供另一种芯片，包括：输入接口、输出接口、处理器和存储器，所述输入接口、输出接口、所述处理器以及所述存储器之间通过内部连接通路相连，所述处理器用于执行所述存储器中的代码，当所述代码被执行时，所述处理器用于执行上述各示例中的方法。
本申请实施例还提供另一种芯片，该芯片可以成为用户设备或卫星的一部分，该芯片包括：输入接口、输出接口和电路，所述输入接口、所述输出接口与所述电路之间通过内部连接通路相连，所述电路用于执行上述各示例中的方法。
本申请实施例还提供了一种处理器，用于与存储器耦合，用于执行上述各实施例中任一实施例中涉及卫星或用户设备的方法和功能。
本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各实施例中任一实施例中涉及卫星或用户设备的方法和功能。
本申请实施例还提供一种通信系统，该系统包括上述实施例中涉及的卫星和至少一个用户设备。
本申请实施例还提供一种装置，用于实现上述各实施例中的方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid StateDisk) 等。

Claims (16)

1.一种随机接入方法，其特征在于，包括：
用户设备生成随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；所述循环前缀的时间长度为TCP，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT；
所述随机接入序列用于所述用户设备接入卫星，所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；其中，所述随机接入序列满足以下任一项：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为30KHz；
所述用户设备发送所述随机接入序列。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收卫星设备广播随机接入序列格式信息；所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT；
所述用户设备生成随机接入序列，包括，所述用户设备基于所述随机接入序列分配信息生成所述随机接入序列。
3.一种随机接入方法，其特征在于，包括：
卫星接收来自用户设备随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；所述循环前缀的时间长度为TCP，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT；所述随机接入序列用于所述用户设备接入卫星，所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；其中，所述随机接入序列满足以下任一项：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为30KHz；
所述卫星解析所述随机接入序列。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，TSEQ≥TCP≥ΔTRTD，TSEQ≥TGT≥ΔTRTD，其中，ΔTRTD为往返时延差。
5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述随机接入序列与所述卫星的轨道高度和所述卫星的覆盖小区半径相关。
6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，TSEQ＝1.600ms，所述前导码序列包括：第一序列和第二序列，所述第一序列为根序号为u的Zadoff-Chu序列，所述第一序列和所述第二序列的时间长度为0.8ms；其中，
所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列的重复；或，
所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列循环移位后的序列；或，
所述第二序列为根序号为Ncs-u的Zadoff-Chu序列的共轭序列，其中Ncs为前导序列的长度。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
广播随机接入序列格式信息，所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT。
8.一种随机接入序列的通信装置，其特征在于，应用于用户设备，所述通信装置包括：
处理模块，用于生成随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；所述循环前缀的时间长度为TCP，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT；
所述随机接入序列用于所述用户设备接入卫星，所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；其中，所述随机接入序列满足以下任一项：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为30KHz；
通信模块，用于向所述卫星发送所述随机接入序列。
9.根据权利要求8所述的通信装置，其特征在于：
所述通信模块，还用于接收卫星设备广播随机接入序列格式信息；所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT；
所述处理模块具体用于基于所述随机接入序列分配信息生成所述随机接入序列。
10.一种随机接入序列的通信装置，其特征在于，应用于卫星，所述通信装置包括：
接收模块，用于接收来自用户设备的随机接入序列，所述随机接入序列包括：循环前缀、前导码序列和保护间隔；所述循环前缀的时间长度为TCP，所述前导码序列的时间长度为TSEQ，所述保护间隔的时间长度为TGT；所述随机接入序列用于所述用户设备接入所述卫星；
所述随机接入序列支持的最大小区半径大于100Km；其中，所述随机接入序列满足以下任一项：
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝0.684ms,TSEQ＝1.600ms，TGT＝0.716ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝1.828ms,TSEQ＝2.400ms，TGT＝0.772ms或TGT＝1.772ms，子载波间隔为30KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为7.5KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为15KHz；或，
TCP＝2.053ms,TSEQ＝4.800ms，TGT＝1.147ms或TGT＝2.147ms，子载波间隔为30KHz；
处理模块，用于解析所述随机接入序列。
11.根据权利要求8或10所述的通信装置，其特征在于，TSEQ≥0.8ms，TSEQ≥TCP≥ΔTRTD，TSEQ≥TGT≥ΔTRTD。
12.根据权利要求8或10所述的通信装置，其特征在于，所述随机接入序列与所述卫星的轨道高度和所述卫星的覆盖小区半径相关。
13.根据权利要求8或10所述的通信装置，其特征在于，TSEQ＝1.600ms，所述前导码序列包括：第一序列和第二序列，所述第一序列为根序号为u的Zadoff-Chu序列，所述第一序列和所述第二序列的时间长度为800us；其中，
所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列的重复；或，
所述第二序列为所述根序号为u的Zadoff-Chu序列循环移位后的序列；或，
所述第二序列为根序号为Ncs-u的Zadoff-Chu序列的共轭序列，其中Ncs为前导序列的长度。
14.根据权利要求10所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置还包括：
发送模块，用于广播随机接入序列格式信息，所述随机接入序列格式信息用于指示所述随机接入序列的TCP，TSEQ和TGT。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至7任一项所述的方法。
16.一种芯片，其特征在于，包括处理器，用于从存储器中调用并运行所述存储器中存储的指令，使得安装有所述芯片的通信设备执行权利要求1至7任一项所述的方法。
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