CN112770404A - 随机接入方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种随机接入方法、装置及设备，该方法包括：网络设备获取第一终端设备的第一随机接入前导长度和第二终端设备的第二随机接入前导长度，所述网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；网络设备根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，确定第一终端设备的第一随机接入参数和第二终端设备的第二随机接入参数，第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；网络设备向第一终端设备发送第一随机接入参数，以及向第二终端设备发送第二随机接入参数。本申请实施例减小了随机接入过程中的时频资源浪费。

Description

随机接入方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种随机接入方法、装置及设备。
背景技术
在非陆地通信中，用户终端与卫星通信时的往返时延相差较大，对用户终端的随机接入过程造成影响。
有定位功能的用户终端发起随机接入申请时，可以根据自己的位置信息和卫星的位置信息计算需要使用的定时提前量。而无定位功能的用户终端只能使用网络侧广播的公共定时提前或者部分公共定时提前量。当网络侧广播部分公共定时提前(Partial CommonTiming Advance)时，网络侧需要对无定位功能的终端的上行信号做时延补偿。与此同时，有定位功能的用户终端能够计算得到需要使用的完整定时提前量，网络侧不需要对该用户终端的上行信号做时延补偿。因此，有定位功能的用户终端与无定位功能的用户终端在相同的随机接入时机发送随机接入前导时，两个用户终端的随机接入前导到达卫星时会出现时间差，导致申请接入的用户终端与已经接入的用户终端的上行数据产生干扰。为了避免上述上行数据产生互相干扰，可以采取的方案是，将一类用户终端中与另一类用户终端的随机接入前导对应的时频资源不分配给其它已经接入网络的用户终端使用。该方案在用户终端发送随机接入前导时，会导致需要占用两倍的时频资源，产生较大的资源浪费。
发明内容
本申请提供一种随机接入方法、装置及设备，以解决现有方案时频资源浪费较大的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种随机接入方法，包括：
网络设备获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，所述网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；
所述网络设备根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
所述网络设备向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
在上述过程中，网络设备根据获取的第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，确定第一终端设备的第一随机接入参数和第二终端设备的第二随机接入参数，使得第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与第二随机接入参数所指示的随机接入前导码之间有重合部分，从而使得第一终端设备根据第一随机接入参数进行随机接入、以及第二终端设备根据第二随机接入参数进行随机接入时，第一随机接入前导码和第二随机接入前导码之间能够重合，从而减小了随机接入前导占用的时频资源的区间，减小了时频资源的浪费。
在一种可能的实施方式中，所述第一随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第一随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长；
所述第一随机接入前导码的第一周期；
所述第二随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长；
所述第二随机接入前导码的第二周期。
在上述过程中，确定了第一随机接入参数包括第一时长和第一周期中的至少一个，第二随机接入参数包括第二时长和第二周期中的至少一个，第一终端设备能够通过第一时长确定第一随机接入前导码在上行数据中的所在位置，能够根据第一周期确定相邻的第一随机接入前导码之间间隔的时长，第二终端设备能够通过第二时长确定第二随机接入前导码在上行数据中的所在位置，能够根据第二周期确定相邻的第二随机接入前导码之间间隔的时长，在网络设备将第一随机接入参数发送给第一终端设备、将第二随机接入参数发送给第二终端设备之后，第一终端设备和第二终端设备能够根据各自的随机接入参数分别进行随机接入，使得第一随机接入前导码与第二随机接入前导码之间至少部分重合，从而减小时频资源的浪费。
在一种可能的实施方式中，所述第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述的第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，所述第三时长为所述网络设备接收到的所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
在上述过程中，通过设置第一类限制条件，即第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度的差值的绝对值，能够使得第一终端设备的第一随机接入前导码和第二终端设备的第二随机接入前导码之间重叠的区域最大化。
在一种可能的实施方式中，所述第二周期的时长为所述第一周期的时长的M倍，所述M为正整数；或者，
所述第一周期的时长为所述第二周期的时长的N倍，所述N为正整数。
在上述过程中，通过设置第二类限制条件，即第一周期为第二周期的整数倍，或者第二周期为第一周期的整数倍，能够使得第一终端设备的第一随机接入前导码和第二终端设备的第二随机接入前导码的重叠个数最大化。
在一种可能的实施方式中，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，所述基准公共定时为所述网络设备对所述第二终端设备发送所述第二随机接入前导码进行的时延补偿量。
在上述过程中，通过设置第三类限制条件，即基准公共定时为时隙时长的整数倍，或子帧时长的整数倍，或帧时长的整数倍，能够使得第二终端设备的上行数据在网络设备侧与下行数据的定时边界对齐。
在一种可能的实施方式中，第一随机接入前导码包括多个相邻的随机接入前导码，此时将这多个相邻的随机接入前导码作为一个第一随机接入前导码进行处理。
在一种可能的实施方式中，第二随机接入前导码包括多个相邻的随机接入前导码，此时将这多个相邻的随机接入前导码作为一个第二随机接入前导码进行处理。
第二方面，本申请实施例提供一种随机接入装置，包括：
获取模块，用于获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，所述网络设备在接收所述第二随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；
处理模块，用于根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
发送模块，用于向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
在一种可能的实施方式中，所述第一随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第一随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长；
所述第一随机接入前导码的第一周期；
所述第二随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长；
所述第二随机接入前导码的第二周期。
在一种可能的实施方式中，所述第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述的第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，所述第三时长为所述网络设备接收到的所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
在一种可能的实施方式中，所述第二周期的时长为所述第一周期的时长的M倍，所述M为正整数；或者，
所述第一周期的时长为所述第二周期的时长的N倍，所述N为正整数。
在一种可能的实施方式中，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，所述基准公共定时为所述网络设备对所述第二终端设备发送所述第二随机接入前导码进行的时延补偿量。
第三方面，本申请实施例提供一种网络设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行如第一方面任一项所述的随机接入方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质包括计算机程序，所述计算机程序用于实现如第一方面任一项所述的随机接入方法。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如上第一方面任一项所述的随机接入方法。
第六方面，本申请实施例提供一种芯片，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得安装有所述芯片的通信设备执行如上第一方面任一项所述的随机接入方法。
第七方面，本申请实施例提供一种随机接入系统，所述随机接入系统包括第一终端设备、第二终端设备和网络设备，其中，所述第一终端设备和所述第二终端设备为所述网络设备在接收随机接入前导码时所做的时延补偿量不同的两个终端设备，所述网络设备为第二方面任一项可能的实施方式中所述的网络设备。
本申请实施例提供的随机接入方法、装置及设备，首先网络设备根据覆盖波束或小区与卫星的相对位置确定第一终端设备使用的第一随机接入前导长度和第二终端设备使用的第二随机接入前导长度，然后根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，确定第一终端设备的第一随机接入参数和第二终端设备的第二随机接入参数，最后网络设备分别向第一终端设备发送第一随机接入参数以及向第二终端设备发送第二随机接入参数，以供第一终端设备根据第一随机接入参数执行随机接入过程以及第二终端设备根据第二随机接入参数执行随机接入过程。由于第一随机接入参数所指示的接入前导码与第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分，因此，能够减小随机接入前导码占用的时频资源，从而减小时频资源的浪费。
附图说明
图1为本申请实施例提供的卫星通信系统架构图；
图2为本申请实施例提供的基于竞争的随机接入过程的示意图；
图3为本申请实施例提供的卫星广播公共定时提前的示意图；
图4为本申请实施例提供的终端设备接入前导到达窗口示意图；
图5为本申请实施例提供的终端设备资源分配示意图；
图6为本申请实施例提供的随机接入方法的流程示意图；
图7A为本申请实施例提供的非陆地网络系统架构的随机接入过程示意图；
图7B为本申请实施例提供的随机接入方法的实现装置示意图；
图8为本申请实施例提供的终端设备发送的随机接入前导码示意图一；
图9为本申请实施例提供的终端设备发送的随机接入前导码示意图二；
图10为本申请又一实施例提供的随机接入方法的流程示意图；
图11为本申请实施例提供的终端设备前导检测窗口重叠示意图；
图12为本申请实施例提供的卫星广播部分公共定时提前的示意图；
图13为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图一；
图14为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图二；
图15为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图三；
图16为本申请实施例提供的随机接入装置的结构示意图；
图17为本申请实施例提供的网络设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
首先对本申请涉及的概念进行解释说明。
3GPP：3rd Generation Partnership，第三代合作伙伴计划。
GEO：Geostationary Obit，地球同步轨道，是一种运行周期等于地球自转周期(23小时56分4秒)的顺行人造地球卫星轨道，地球同步轨道中的人造卫星距离地球的高度约为35786km，卫星的运行方向与地球自转方向相同，卫星在轨道上的绕行速度约为3.07km/s，等于地球自转的角速度。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现地球上除两极以外的全球通讯。
随机接入过程：随机接入过程是指终端设备发射随机接入前导码到与网络设备间建立起基本的信令连接之前的过程，是指终端设备与网络设备建立无线链路，获取或恢复上行同步的过程。随机接入是移动通信系统中的关键步骤，使得终端设备和网络设备建立通信连接成为可能。终端设备通过随机接入与网络设备进行信息交互，也能够通过随机接入实现上行同步。
波束：指的是由卫星天线发射出来的电磁波在地球表面上形成的形状，有全球波束、点形波束、赋形波束等，由卫星天线决定波束的形状。
RO：Random Access Channel Occasion，随机接入时机。
TA：Timing Advance，定时提前，是指由网络设备向终端设备发送、终端设备据以确定其发往基站的定时提前量，以补偿传播时延的影响。由于网络设备和终端设备之间存在一定的距离，当终端设备和网络设备进行通信时，会造成信号传递的时延，如果不对其进行处理，则信号的时延会导致网络设备接收到的终端设备在本时隙上发送的消息与网络设备在下一个时隙接收到的另一消息产生重叠，导致网络设备无法正确解码信息，定时提前就是为解决该问题而产生的。从终端设备一侧来看，定时提前的本质是接收到下行子帧的起始时间与传输上行子帧的时间之间的一个负偏移。网络设备通过适当的控制每个终端设备的偏移，能够控制来自不同终端设备的上行信号到达网络设备的时间。对于离网络设备较远的终端设备，由于有较大的传输时延，因此与距离网络设备较近的终端设备相比，需要更提前的发生上行数据。
上行同步：上行同步是指在同一小区或波束中，使用同一时隙的不同位置的用户发送的上行信号同时到达网络设备，即同一时隙不同用户的信号到达网络设备时保持同步。上行同步的一个重要特征是不同终端设备在时频上正交多址接入，即来自同一小区或波束的不同终端设备的上行传输之间互不干扰。上行同步能够减小终端设备间的上行多址干扰和多径干扰，增加小区容量和小区半径。
Preamble：前导，前导码，是用户终端为申请接入网络而发送的一串序列，包括但不限于gold序列、m序列、ZC序列等。前导码的组成除了包括主序列以外，还可能包括循环前缀和保护时间。
NTN，Non-Terrestrial Networks，即非陆地网络，是一种与地面移动通信网络相对的通信网络，在一些不适宜建立地面基站的区域，例如大海、沙漠等区域，可以通过非陆地网络进行通信，其中，卫星通信是非陆地网络通信中的一种，能够在地面移动网络无法覆盖的偏远地区、飞机上、海洋上，提供经济可靠的网络服务，将网络延伸到地面网络无法到达的地方。
终端设备：可以为包含无线收发功能、且可以与网络设备配合为用户提供通讯服务的设备。具体地，终端设备可以指用户设备(User Equipment，UE)、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。例如，终端设备可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(SessionInitiation Protocol，SIP)电话、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5G网络或5G之后的网络中的终端设备等。
网络设备：网络设备可以是用于与终端设备进行通信的设备，例如，可以是全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication，GSM)或码分多址(CodeDivision Multiple Access，CDMA)通信系统中的基站(Base Transceiver Station，BTS)，也可以是宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)系统中的基站(NodeB，NB)，还可以是LTE系统中的演进型基站(Evolutional Node B，eNB或eNodeB)，或者该网络设备可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络或5G之后的网络中的网络侧设备或未来演进的公共陆地移动网络(Public Land Mobile Network，PLMN)网络中的网络设备等。
本申请实施例中涉及的网络设备也可称为无线接入网(RadioAccess Network，RAN)设备。RAN设备与终端设备连接，用于接收终端设备的数据并发送给核心网设备。RAN设备在不同通信系统中对应不同的设备，例如，在2G系统中对应基站与基站控制器，在3G系统中对应基站与无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)，在4G系统中对应演进型基站(Evolutional Node B，eNB)，在5G系统中对应5G系统，如NR中的接入网设备(例如gNB，集中单元CU，分布式单元DU)。
本申请实施例的技术方案可应用于新无线(New Radio，NR)通信技术中，NR是指新一代无线接入网络技术，可以应用在未来演进网络，如未来第五代移动通信(the 5thGeneration Mobile Communication，5G)系统中。本申请实施例中的方案还可以应用于无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)和长期演进(Long Term Evolution，LTE)等其他无线通信网络中，相应的名称也可以用其他无线通信网络中的对应功能的名称进行替代。
本申请实施例描述的网络架构以及业务场景是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着网络架构的演变和新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
图1为本申请实施例提供的卫星通信系统架构图，如图1所示，该卫星移动通信系统包括卫星和终端设备，卫星作为地面终端的接入点，类似于地面移动通信系统中的网络设备，为地面终端提供广域覆盖通信服务。卫星与终端通过无线信号通信，通信协议可以是地面移动通信协议的任一种或其变形协议，该通信协议例如可以为长期演进技术(LongTerm Evolution，LTE)协议或新无线(New Radio，NR)协议，本实施例对具体的通信协议不做特别限定。卫星通常形成多个波束，每个波束类似地面移动通信系统中的小区或扇区。
在本实施例中，该终端设备可以是无线终端，该无线终端可以是指向用户提供语音和/或其他业务数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备等。无线终端可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置等，本实施例对无线终端的实现方式不做特别限制。
在卫星移动通信系统中，力图建立起基于相同通信协议的天、空、地一体化的通信网络。由于非陆地通信和陆地通信的一个主要区别是在往返时延之间的差别较大，因此导致在用户终端的随机接入过程中造成影响。下面将结合图2-图4对该过程进行解释说明。
图2为本申请实施例提供的基于竞争的随机接入过程的示意图，如图2所示，在NR中，用户终端申请接入网络的基于竞争的随机接入过程总共包括四个步骤，第一步是由用户终端发送申请接入的随机接入前导码；第二步是网络设备在检测到有前导序列发送后，下行发送随机接入响应，其中随机接入响应中至少包括所接收到的前导序列的编号、定时调整信息以及为该用户终端分配的上行资源位置指示信息；第三步是用户终端在接收到随机接入响应后，根据其指示，在分配的上行资源上发送上行数据，上行数据中包括用户终端的标识信息，通过用户终端的标识信息，网络设备能够在接收到上行数据时，获知每个上行数据是由哪个用户终端发送的；第四步是网络设备接收用户终端的上行数据，并根据用户终端的标识信息向接入成功的用户终端返回竞争解决数据。
在NTN中，由于用户终端与卫星或基站的往返时延较大，例如，地球同步轨道卫星通信场景中最大往返时延为270ms左右。如果网络设备广播随机接入配置后，就在相应的随机接入时机资源进行前导检测，那么网络侧的前导检测窗需要至少大于往返时延。由于卫星与用户终端之间的往返时延较大，这样会浪费时频资源和能耗，因此，用户终端在发送前导时需要使用定时提前，以降低往返时延对接收前导的影响。
图3为本申请实施例提供的卫星广播公共定时提前的示意图，如图3所示，终端设备接收广播的公共定时提前值。终端设备分为两类：无定位功能的终端设备和有定位功能的终端设备。无定位功能的终端设备利用接收的公共定时提前来发送随机接入前导码。有定位功能的终端设备根据自己的信息和卫星的位置信息(可以从星历信息中获得)计算得到定时提前值，用此定时提前值发送随机接入前导码。
由于卫星与终端设备间的往返时延较大，需要广播的公共定时提前也会较大，这对信令是一个较大的开销。因此，为了降低信令开销，卫星广播部分公共定时提前，残余的延时可以在网络侧进行补偿。部分公共定时提前与公共定时提前的关系可以表示为：
Common TA＝ΔTA+Tset (1)
其中，Common TA为公共定时提前，ΔTA是需要广播的部分公共定时提前。Tset是基准公共定时，该部分需要网络侧进行补偿。
图4为本申请实施例提供的终端设备接入前导到达窗口示意图，如图4所示，当两个UE(分别为有定位功能和无定位功能的UE)在相同的随机接入时机发送随机接入前导码时，两个UE的随机接入前导码到达卫星时会出现时间差，这样会造成申请接入的有定位UE和其它已经接入的无定位UE的上行数据产生干扰，反之亦然。图5为本申请实施例提供的终端设备资源分配示意图，如图5所示，有定位功能UE的上行前导与无定位功能UE的上行数据在基站处发生干扰，因此需要将对应的无定位功能UE所占有的时频资源不进行分配使用。类似地，无定位功能UE的上行前导与有定位功能UE的上行数据在基站处发生干扰，因此需要将对应的有定位功能UE所占有的时频资源不进行分配使用。这样会造成UE在发送前导时，占用两倍时频资源，可以将该问题称作到达窗口时间扩散。
为解决上述问题，本申请实施例提供一种随机接入方法，来减少时频资源的浪费，本申请实施例以卫星通信系统、网络设备为卫星为例，以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本申请实施例不仅可以应用到上述的卫星通信系统中，还可以应用于其它无线通信系统中，需要说明的是，本申请实施例提及的无线通信系统包括但不限于：窄带物联网系统(Narrow Band-Internet of Things，NB-IoT)、全球移动通信系统(Global System forMobile Communications，GSM)、增强型数据速率GSM演进系统(Enhanced Data rate forGSM Evolution，EDGE)、宽带码分多址系统(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)、码分多址2000系统(Code Division Multiple Access，CDMA2000)、时分同步码分多址系统(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)，长期演进系统(Long Term Evolution，LTE)以及第五代移动通信(the 5thGeneration，简称5G)的新无线(New Radio，NR)移动通信系统。
图6为本申请实施例提供的随机接入方法的流程示意图，如图6所示，包括：
S61，网络设备获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，所述网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同。
由于网络设备对第一终端设备发送第一随机接入前导码和第二终端设备发送第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同，因此第一终端设备和第二终端设备发送上行数据时，网络设备接收到第一终端设备和第二终端设备的上行数据的时间也不同，导致第一终端设备发送的第一随机接入前导码对第二终端设备的上行数据产生干扰，第二终端设备发送的第二随机接入前导码对第一终端设备的上行数据产生干扰。
网络设备对第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码做不同的时延补偿的情况有多种，下面将举例说明其中的一种。
图7A为本申请实施例提供的非陆地网络系统架构的随机接入过程示意图，如图7A所示，包括卫星、第一终端设备和第二终端设备，其中图7中所示的卫星即为网络设备，相当于陆地网络系统中的基站，卫星为终端设备提供通信服务，在卫星的波束覆盖的区域中存在两类终端设备，分别为第一终端设备和第二终端设备，其中第一终端设备为具备定位功能的终端设备，第二终端设备为不具备定位功能的终端设备。这两类终端设备需要通过基于竞争的随机接入方式申请接入网络。
图7B为本申请实施例提供的随机接入方法的实现装置示意图，如图7B所示，其中的无线通信装置即卫星，无线通信装置中包括两个单元，分别是随机接入时机与基准公共定时配置单元71和发送随机接入时机配置和部分公共定时单元72，随机接入时机与基准公共定时配置单元71用于配置随机接入时机的相关参数和基准公共定时，发送随机接入时机配置和部分公共定时单元72用于向终端设备发送随机接入时机的相关参数，其中，随机接入时机的相关参数即为第一随机接入参数和第二随机接入参数。
由于第一终端设备具备定位功能，因此第一终端设备可以根据自身所在位置与卫星之间的距离，计算得到第一终端设备需要的定时提前量。第二终端设备由于不具备定位功能，因此不能够通过计算得到定时提前量，而是需要使用卫星广播的定时提前量来进行随机接入。由于卫星与终端设备间的往返时延较大，需要广播的公共定时提前也会较大，这对信令是一个较大的开销。因此，为了降低信令开销，卫星广播部分公共定时提前，残余的时延可以在网络设备侧进行补偿。但是，由于网络设备对第一终端设备和第二终端设备的时延补偿量不同，将导致无定位功能的第二终端设备发送的随机接入前导码与有定位功能的第一终端设备发送的随机接入前导码到达网络设备的时间不同。
第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，图8为本申请实施例提供的终端设备发送的随机接入前导码示意图一，如图8所示，分别包括第一终端设备和第二终端设备发送的上行数据，其中，第一终端设备发送的上行数据中包括第一终端设备发送的第一随机接入前导码，其时长为d1，d1即为第一随机接入前导长度。同样的，第二终端设备发送的第二随机接入前导码，其时长为d2，d2即为第二随机接入前导长度。
网络设备根据覆盖波束或小区与卫星的相对位置(考虑轨道高度和仰角等因素)确定第一终端设备和第二终端设备的前导码长度。需要将第一随机接入前导码长度和第二随机接入前导码长度(至少包括循环前缀长度、主序列长度、保护间隔中的一项)和随机接入时机相关配置信息(包括随机接入参数等)发送给终端设备，终端设备根据该配置信息发送随机接入前导码。
S62，所述网络设备根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
网络设备需要根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度得到第一随机接入参数和第二随机接入参数，其中第一随机接入参数是与第一终端设备的随机接入过程相关的参数，在得到第一随机接入参数后，第一终端设备就根据第一随机接入参数来进行发送随机接入前导码，申请与网络设备的连接。
第一随机接入参数一般包括一个或多个，例如可以包括第一随机接入前导码的起始位置，第一随机接入前导码的第一周期等等。根据上述第一随机接入参数，第一终端设备能够获取随机接入的时机，包括向网络设备发送上行数据时的第一随机接入前导的位置等。
第二随机接入参数的获取与第一随机接入参数的获取过程类似，此处不再赘述。
得到第一随机接入参数和第二随机接入参数后，第一终端设备根据第一随机接入参数进行随机接入，发送接入前导码，第二终端设备根据第二随机接入参数进行随机接入，发送接入前导码，且在网络设备侧接收到的第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与第二随机接入参数所指示的随机接入前导码之间在时域上具有重合部分。
S63，所述网络设备向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
得到第一随机接入参数和第二随机接入参数后，网络设备向第一终端设备发送第一随机接入参数，向第二终端设备发送第二随机接入参数，第一终端设备根据第一随机接入参数发送接入前导码，以及第二终端设备根据第二随机接入参数发送接入前导码后，两个终端设备的接入前导码之间具备重合部分，因此重合部分不会对时频资源造成浪费。
图9为本申请实施例提供的终端设备发送的随机接入前导码示意图二，以第一终端设备为有定位功能的终端设备、第二终端设备为无定位功能的终端设备为例进行说明，如图9所示，在未对第一随机接入参数和第二随机接入参数进行调整时，第一终端设备的接入前导码与第二终端设备的接入前导码无重合部分，因此第二终端设备的上行数据中与第一终端设备的接入前导码对应的区间无法分配时频资源，造成资源浪费，同样的，第二终端设备的接入前导码与第一终端设备的接入前导码无重合部分，因此第一终端设备的上行数据中与第二终端设备的接入前导码对应的区间无法分配时频资源，也造成浪费。
图9中示出了第一终端设备的第一随机接入前导码和第二终端设备的第二随机接入前导码，如图9中的阴影部分，同时示出了为避免数据干扰而不进行时频资源分配的区间，如图9中的黑色部分。在图9中的上半部分示意图中可知，当第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码之间没有重合部分时，为了避免数据的相互干扰，需要在与第一终端设备和第二终端设备的总的随机接入前导码相同的时长内不进行时频资源分配，随机接入前导码的时长与不进行时频资源分配的时长相等，即，图9中阴影部分的总时长与黑色部分的总时长相等。
由于图9中黑色部分不进行时频资源分配，对时频资源是一种浪费，因此需要尽量减小不进行资源分配的时长。本申请实施例中，在调整第一随机接入参数和第二随机接入参数后，使得第一终端设备的随机接入前导码与第二终端设备的随机接入前导码之间在时域上有重合部分，其中，重合可以是完全重合，也可以是部分重合。
在完全重合时，指的是第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度相等，且第一终端设备的随机接入前导码到达网络设备的起始位置与第二终端设备的随机接入前导码到达网络设备的起始位置相同，此时能够实现完全重合，则无需设置不分配时频资源的区间，能够达到最大限度的减少资源浪费。
部分重合则是指的除完全重合外的另一种情况，部分重合无需第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度相等，也无需第一终端设备的随机接入前导码到达网络设备的起始位置与第二终端设备的随机接入前导码到达网络设备的起始位置相同，只要第一终端设备的随机接入前导码与第二终端设备的随机接入前导码能够有至少部分重合，则比图9上半部分处的方案能够更加节约资源。
如图9的下半部分所示，示出了第一终端设备的随机接入前导码与第二终端设备的随机接入前导码到达网络设备时部分重合的情形，在不重合的部分，为了避免干扰，也需要设置不分配时频资源的区间，即图9中的黑色部分。虽然部分重合时，仍然需要设置不分配时频资源的区间，但是与完全不重合的情况相比，不分配时频资源的区间大大减小，即图9下半部分中的黑色部分的时长比图9上半部分中的黑色部分的时长要短，由此可知当第一终端设备的随机接入前导码与第二终端设备的随机接入前导码至少部分重合时，能够节约时频资源，减少浪费。
本申请实施例提供的随机接入方法，首先网络设备根据覆盖波束或小区与卫星的相对位置(考虑轨道高度和仰角等因素)确定第一终端设备使用的第一随机接入前导长度和第二终端设备使用的第二随机接入前导长度。然后根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，确定第一终端设备的第一随机接入参数和第二终端设备的第二随机接入参数，最后网络设备分别向第一终端设备发送第一随机接入参数以及向第二终端设备发送第二随机接入参数，以供第一终端设备根据第一随机接入参数执行随机接入过程以及第二终端设备根据第二随机接入参数执行随机接入过程。由于第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分，因此，能够减小前导对上行数据的干扰，从而减小时频资源的浪费。
在上述实施例的基础上，下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图10为本申请又一实施例提供的随机接入方法的流程示意图，如图10所示，包括：
S101，网络设备获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度。
S102，网络设备确定第一随机接入前导码的起始位置和第二随机接入前导码的起始位置。
图11为本申请实施例提供的终端设备前导检测窗口重叠示意图，其中前导检测窗口即为网络设备接收到的终端设备发送的随机接入前导码，如图11所示，包括下行数据、第一终端设备的上行数据以及第二终端设备的上行数据，本申请实施例中以第一终端设备为具备定位功能的终端设备、第二终端设备为不具备定位功能的终端设备为例进行说明，其他例如第一终端设备为不具备定位功能的终端设备且第二终端设备为具备定位功能的终端设备，或者网络设备在接收端对任意第一终端设备和第二终端设备发送的上行随机接入前导码时所做的时延补偿量不同的终端设备的情况与此类似，此处不再赘述。
为了使得第一终端设备的随机接入前导码和第二终端设备的随机接入前导码具备重合部分，本申请实施例采用的方案是，根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度来确定第一随机接入前导码的起始位置和第二随机接入前导码的起始位置。
本申请实施例中，以每个时间单元为一帧数据为例进行说明，如图11所示，设第一随机接入前导长度为d1，第一随机接入前导所在的第一时间单元为第一终端设备的上行数据的第二帧，第二随机接入前导长度为d2，第二随机接入前导所在的第二时间单元为第二终端设备的上行数据的第一帧。设第一随机接入前导码距离所在的第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长为l1，第二随机接入前导码距离所在的第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长为l2，需要根据d1和d2来确定l1和l2。
本申请实施例采取的方案是，使得第一间隔时长与第二间隔时长的差值的绝对值，小于或等于第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中第一间隔时长为第一随机接入前导码的起始位置与参考边界的间隔时长，第二间隔时长为第二随机接入前导码的起始位置与参考边界的间隔时长，第一间隔时长中对应的参考边界与第二间隔时长中对应的参考边界为同一参考边界，该参考边界的选取可根据实际需要确定，下面将以参考边界为第一时间单元的起始位置或第二时间单元的起始位置为例进行说明。
当参考边界为第一时间单元的起始位置时，即参考边界为图11中的第一终端设备的上行数据的第二帧的起始位置时，第一间隔时长为第一随机接入前导码的起始位置与第一终端设备的上行数据的第二帧的起始位置之间的间隔时长，即图11中的l1，第二间隔时长为第二随机接入前导码的起始位置与第一终端设备的上行数据的第二帧的起始位置之间的间隔时长，即图11中的l4，此时满足：
|l4-l1|＜＝|d2-d1| (2)
当参考边界为第二时间单元的起始位置时，即参考边界为图11中的第二终端设备的上行数据的第一帧的起始位置时，第一间隔时长为第一随机接入前导码的起始位置与第二终端设备的上行数据的第一帧的起始位置之间的间隔时长，即图11中的l3，第二间隔时长为第二随机接入前导码的起始位置与第二终端设备的上行数据的第一帧的起始位置之间的间隔时长，即图11中的l2，此时满足：
|l3-l2|＜＝|d2-d1| (3)
公式(2)和公式(3)均为使得终端设备的随机接入前导码重合的第一类限制条件，两个公式表达的含义一致，该限制条件能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导的重叠区域最大化。
需要说明的是，参考边界可以为任意位置，而并不限定为第一时间单元的起始位置或第二时间单元的起始位置，上述实施例仅仅是以参考单元为第一时间单元的起始位置或第二时间单元的起始位置进行的举例说明。由于网络设备向终端设备下发随机接入参数时，只会给第一终端设备发送第一随机接入前导码的起始位置到第一时间单元之间的第一时长，第一终端设备根据第一时长能够确定第一随机接入前导码在上行数据中的位置，同样的，网络设备给第二终端设备发送第二随机接入前导码的起始位置到第二时间单元之间的第二时长，第二终端设备根据第二时长能够确定第二随机接入前导码在上行数据中的位置。
但是，第一终端设备无法获知第二时间单元的起始位置，第二终端设备也无法获知第一时间单元的起始位置，因此，在网络设备确定了参考边界，并根据第一随机接入前导长度d1和第二随机接入前导长度d2确定了第一间隔时长和第二间隔时长后，需要根据参考边界的位置、第一间隔时长和第二间隔时长，得到第一随机接入前导码距离所在的第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长为l1，以及第二随机接入前导码距离所在的第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长l2，从而能够将第一时长l1发送给第一终端设备，将第二时长l2发送给第二终端设备。
S103，网络设备确定第一随机接入前导码的第一周期和第二随机接入前导码的第二周期。
第一周期为任意相邻的两个第一随机接入前导码起始位置之间的时长或任意相邻的两个第一随机接入前导码的结束位置之间的时长，第二周期为任意相邻的两个第二随机接入前导码起始位置之间的时长或任意相邻的两个第二随机接入前导码的结束位置之间的时长。在图11中示出的为任意相邻的两个第一随机接入前导码结束位置之间的时长，即图11中的Period1，任意相邻的两个第二随机接入前导码结束位置之间的时长，即图11中的Period2。
本申请实施例中，第二周期的时长为第一周期的时长的M倍，M为正整数；或者，第一周期的时长为第二周期的时长的N倍，N为正整数，即：
Period2＝M*Period1， (4)
或者，
Period1＝N*Period2， (5)
公式(4)和公式(5)均为使得终端设备的随机接入前导码重合的第二类限制条件，该限制条件能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠个数最大化。
以图11为例进行说明，在图11中，第二周期为第一周期的两倍，即Period2＝2*Period，在图11中，第一终端设备的第一个第一随机接入前导码与第二终端设备的第一个第二随机接入前导码是最大重合的，由于第二周期是第一周期的2倍，因此第一终端设备的第三个第一随机接入前导码与第二终端设备的第二个第二随机接入前导码是最大重合的，在图11中，第一终端设备的第一个第一随机接入前导码即为第一终端设备的上行数据中第二帧上行数据中的随机接入前导码，第一终端设备的第三个第一随机接入前导码即为第一终端设备的上行数据中第四帧上行数据中的随机接入前导码，第二终端设备的第一个第二随机接入前导码即为第二终端设备的上行数据中第一帧上行数据中的随机接入前导码，第二终端设备的第二个第二随机接入前导码即为第二终端设备的上行数据中第三帧上行数据中的随机接入前导码。
通过对第一周期和第二周期的限定，即第一周期为第二周期的整数倍或第二周期为第一周期的整数倍，使得在经过第一周期和第二周期中较大的周期后，第一随机接入前导码与第二随机接入前导码之间能够再次重合，即在一定的周期内第一随机接入前导码和第二随机接入前导码之间周期性重合。因此，网络设备在向第一终端设备下发第一周期、以及向第二终端设备下发第二周期后，当第一终端设备根据第一周期向网络设备发送第一随机接入前导码以及第二终端设备根据第二周期向网络设备发送第二随机接入前导码时，能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠个数最大化。
S104，网络设备确定基准公共定时。
基准公共定时为网络设备进行补偿的定时提前量，在本申请中，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，其中第三时间单元可以为时隙的时长、子帧的时长或帧的时长，相应的，基准公共定时可以为时隙的时长的整数倍、子帧的时长的整数倍或帧的时长的整数倍，即：
Tset＝n*slot_duration， (6)
Tset＝n*subframe_duration， (7)
Tset＝n*frame_duration， (8)
其中，Tset为基准公共定时，n为整数，slot_duration为时隙的时长，subframe_duration为子帧的时长，frame_duration为帧的时长。
时隙是数据传送的最小单位，一个子帧中可以包括一个或多个时隙，一帧可以包括一个或多个子帧。例如，一个正交频分多址(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess，简称OFDMA)信号的帧时长为10ms，将一个10ms的帧分为十个时长为1ms的子帧，然后每个1ms的子帧分为2个时隙，即每个时隙为0.5ms等等。
由于帧时长为子帧时长的整数倍，子帧时长为时隙的时长的整数倍，因此当基准公共定时为帧的时长的整数倍或子帧的时长的整数倍时，也一定是时隙的整数倍。进而，第三时间单元可以为时隙的时长、子帧的时长或帧的时长中的任意一种，也可以仅仅表示时隙的时长。
通过设置基准公共定时，能够使得第一终端设备和第二终端设备的定时边界对齐，从而最大化第一终端设备与第二终端设备的随机接入前导的重合部分。
S105，网络设备向第一终端设备下发第一随机接入参数，以及向第二终端设备下发第二随机接入参数。
第一随机接入参数包括第一时长或第一周期中的至少一个，第二随机接入参数包括第二时长或第二周期中的至少一个，其中网络设备可以将随机接入参数广播给所有终端设备或者只给各终端设备发送各自的随机接入参数。本申请实施例中，基准公共定时是网络设备获知的，不向第一终端设备和第二终端设备下发，网络设备只广播部分公共定时，从而第一终端设备和第二终端设备使用的定时提前量会不同。
在终端设备各自接收到相应的随机接入参数后，即根据接收到的随机接入参数来执行随机接入过程。本申请实施例中，针对随机接入过程总共设置了三类限制条件，如上述实施例所述，三类限制条件分别为：
第一类限制条件，|l4-l1|＜＝|d2-d1|，或者，|l3-l2|＜＝|d2-d1|，即使得第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述的第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，第三时长为第二随机接入前导码的起始位置与第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
第二类限制条件，Period2＝M*Period1，或者，Period1＝N*Period2，即使得第一周期为第二周期的整数倍，或使得第二周期为第一周期的整数倍。
第三类限制条件为，Tset＝n*slot_duration，或者，Tset＝n*subframe_duration，或者，Tset＝n*frame_duration，即基准公共定时为时隙的时长的整数倍，或者基准公共定时为子帧的时长的整数倍，或者基准公共定位为帧的时长的整数倍。
在上述限制条件中，第一类限制条件能够保证第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠区域最大化，第二类限制条件能够保证第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠个数最大化，第三类限制条件能够保证第二终端设备的上行数据在网络设备侧与下行数据的定时边界对齐。当满足上述三类限制条件中的部分时，能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码部分重叠，当上述三类限制条件满足时，能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码重叠最大，从而最大限度的减小终端设备的随机接入前导码对其他终端设备的上行数据产生的干扰，保证第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码所占用的总的时频资源最小，最大限度的节约时频资源。
为了更具体的解释本申请的方案，下面将结合附图，并以几个具体的实施例对本申请的方案进行详细说明。
图12为本申请实施例提供的卫星广播部分公共定时提前的示意图，如图12所示，假设卫星为再生(regenerative)模式，即卫星具备对信号编解码等处理的能力。在图12的示例中，卫星所在轨道高度为1200km，卫星向外发射多个波束，每个波束的直径为90km，该波束覆盖区域内UE的最小仰角为10度。如图12所示，卫星向波束/小区中的UE广播部分公共定时提前ΔTA。
设第一终端设备为具备定位功能的终端设备，第二终端设备为不具备定位功能的终端设备，假设第一终端设备的第一随机接入前导长度为d1＝2.1ms，第二终端设备的第二随机接入前导长度为d2＝3.6ms。下面根据本申请实施例提出的上述三类限制条件分配两类终端设备的随机接入前导的时频资源。
卫星可以根据卫星与其覆盖的波束/小区的最近距离计算该波束/小区的公共定时提前，也可以采取其他参考位置计算该波束/小区的公共定时提前，本申请实施例不对此进行限定。其中，波束/小区的公共定时提前如下：
Figure BDA0002261532240000141
其中，Common TA为公共定时提前，S为采取的参考位置与卫星的距离，c为电磁波的传输速度，采取的数值例如可以为3×108m/s，等等。
根据图12的场景，可以计算该波束/小区的公共定时提前。
设波束中最近的终端设备与卫星的距离为S，该终端设备与卫星的连线与地面的夹角如图12中所示为33度，则根据直角三角形的定理可知：
sin33度＝1200km/S＝0.545，
则S＝1200km/0.545＝2201.835km，
则，
Figure BDA0002261532240000142
由此可知，在图12的场景中，该波束/小区的公共定时提前为14.67ms。
得到了公共定时提前、第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度后，需要根据上述已知量，来确定第一随机接入参数、第二随机接入参数和基准公共定时。下面将结合图13进行说明。
图13为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图一，如图13所示，是采用了上述实施例中的三类限制条件后进行的时频资源分配。在接收端同样是随机接入前导码到达窗或前导检测窗示意图。图13中所示是卫星侧的下行数据帧与接收到的上行数据帧的定时示意图。其中，上行数据帧包括第一终端设备(有定位功能的用户终端设备)的上行数据和第二终端设备(无定位功能的用户终端设备)的上行数据。
图13中的d1表示第一随机接入前导长度，d2表示第二随机接入前导长度，对应到接收端可以是前导到达窗(前导检测窗)的长度。应用上述第一类限制条件确定第一终端设备和第二终端设备分别到参考边界的距离l1和l2，图13中参考边界取的是第二终端设备的上行数据帧边界。
第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度之差为：
d2-d1＝3.6ms-2.1ms＝1.5ms。
因此，l1与l2差值的绝对值要小于或等于1.5ms，其中l1为第一随机接入前导码的起始位置与第二终端设备的上行数据帧边界的距离，l2为第二随机接入前导码的起始位置与第二终端设备的上行数据帧边界的距离。
本申请实施例中将l1设定为7.9ms，l2设定为6.4ms，这样就能满足|l2-l1|<＝|d2-d1|，即满足第一类限制条件。需要说明的是，l1＝7.9ms和l2＝6.4ms的设定仅仅为一种举例，任何使得|l2-l1|<＝|d2-d1|成立的l1和l2的取值均能满足要求。
确定了l1和l2后，需要分别确定第一周期和第二周期，图13中采用period1表示第一周期，period2表示第二周期。根据第二类限制条件，第一周期为第二周期的整数倍，或者第二周期为第一周期的整数倍，以此确定两类终端设备的period1和period2，使两类终端设备的随机接入时机的周期成整数倍关系。本申请实施例中，将第一终端设备的第一周期period1设定为4ms，第二终端设备的第二周期period2设定为8ms，此时第二周期为第一周期的两倍，满足第二类限制条件。需要说明的是，本申请中对第一周期和第二周期的设定仅仅为一种举例，其他能够使得第一周期为第二周期的整数倍或使得第二周期为第一周期的整数倍的设定也可实现，例如可以设定period1为8ms，period2为4ms，等等，本申请实施例对此不作特别限定。
最后，根据第三类限制条件确定系统使用的基准公共定时，基准公共定时是时隙长度或子帧长度或帧长度的整数倍。本申请实施例中设定的基准公共定时Tset为10ms，其中10ms刚好是图13的示例中一帧的时长，此时基准公共定时为帧时长的一倍，满足第三类限制条件。当基准公共定时确定为10ms时，则卫星向该波束/小区中的终端设备广播的部分公共定时提前ΔTA为4.67ms。
由于基准公共定时Tset确定为10ms，刚好是帧时长的一倍，因此在图13中第一随机接入前导码所在帧的边界与第二随机接入前导码所在帧的边界是对齐的，因此第一随机接入前导码的起始位置距离所在帧的起始位置之间间隔的第一时长为7.9ms，第二随机接入前导码的起始位置距离所在帧的起始位置之间间隔的第二时长为6.4ms。网络设备将第一时长和第一周期发送给第一终端设备，将第二时长和第二周期发送给第二终端设备。
通过如上三类限制条件的设定，最终从图13中可以看出，第一终端设备和第二终端设备的前导到达窗(或前导检测窗)在时域上能够最大程度的重合。
除了图13中示例的情况外，还包括其他可能的情况，下面将结合图14和图15进行说明。
一种可能的实施方式是，第一终端设备具有多个连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗，即具有两个连续的随机接入时机，本申请实施例中的多个连续的随机接入时机指的是两个或两个以上连续的随机接入时机。
本实施例的应用场景同样为图12所示的卫星通信场景。假设卫星为再生模式，卫星所在轨道高度为1200km，每个波束的直径为90km，该波束覆盖区域内UE的最小仰角为10度。卫星向波束/小区中的UE广播部分公共定时提前ΔTA。卫星可以根据卫星与其覆盖的波束/小区的最近距离计算该波束/小区的公共定时提前，根据图12的场景，可以计算该波束/小区的公共定时提前为14.67ms，下面将以第一终端设备具有两个连续的随机接入时机为例进行说明。
图14为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图二，如图14所示，假设第一终端设备拥有连续的两个随机接入时机，且一个随机接入前导长度或前导到达窗长度或前导检测窗长度为1.8ms。因此，在当具有两个连续的随机接入时机时，第一终端设备的两个连续随机接入前导码/前导检测窗的总长度为3.6ms。本申请实施例中，需要将这两个连续的随机接入前导码作为一个随机接入前导码进行处理，即图14所示的实施例中第一随机接入前导长度d1设定为3.6ms。第二终端设备的第二随机接入前导长度或前导到达窗长度或前导检测窗长度d2为3.6ms。下面根据本申请提出的三类限制条件分配两类终端设备的随机接入前导码的时频资源。
图14中示例的参考边界为第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置，应用第一类限制条件确定第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的起始位置与参考边界的距离l1和l2。由于d1＝d2，d1和d2的差值为0，因此l1和l2必须相等，才能满足第一类限制条件。本申请实施例中，将l1设定为4.3ms，l2设定为4.3ms。这样就能满足|l2-l1|<＝|d2-d1|的条件。
图14中period1和period2分别表示第一终端设备的第一周期和第二终端设备的第二周期。应用前述第二类限制条件确定两类终端设备的period1和period2，使两类终端设备的随机接入时机的周期成整数倍关系。本申请实施例中，将第一终端设备的随机接入时机的第一周期period1设定为8ms，第二终端设备的随机接入时机的第二周期period2设定为8ms。这样就能满足第二类限制条件。
最后，根据第三类限制条件确定系统使用的基准公共定时，基准公共定时是时隙长度或子帧长度或帧长度的整数倍。本申请实施例中设定基准公共定时Tset为12ms，则卫星向该波束/小区中的终端设备广播的部分公共定时提前ΔTA为2.67ms。
得到基准公共定时后，需要得到第一随机接入参数和第二随机接入参数，其中第一周期和第二周期分别已确定，第一周期period1＝8ms，第二终端period2＝8ms，第二时长与l2相等，为4.3ms，而第一时长还需要根据l1计算得到。
如图14中所示，一帧上行数据的时长为10ms，第一随机接入前导长度d1为3.6ms，且第一随机接入前导码的结束位置刚好为该帧的结束位置，因此第一随机接入前导码的起始位置距离所在的第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长为10ms-3.6ms＝6.4ms。网络设备将第一时长和第一周期发送给第一终端设备，将第二时长和第二周期发送给第二终端设备。
通过如上三类限制条件的设定，最终从图14中可以看出，第一终端设备和第二终端设备的前导到达窗(或前导检测窗)在时域上能够最大程度的重合。
另一种可能的实施方式是，第二终端设备具有多个连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗，即具有两个连续的随机接入时机，本申请实施例中的多个连续的随机接入时机指的是两个或两个以上连续的随机接入时机。
本实施例的应用场景同样为图12所示的卫星通信场景。假设卫星为再生模式，卫星所在轨道高度为1200km，每个波束的直径为90km，该波束覆盖区域内UE的最小仰角为10度。卫星向波束/小区中的UE广播部分公共定时提前ΔTA。卫星可以根据卫星与其覆盖的波束/小区的最近距离计算该波束/小区的公共定时提前，根据图12的场景，可以计算该波束/小区的公共定时提前为14.67ms，下面将以第二终端设备具有两个连续的随机接入时机为例进行说明。
图15为本申请实施例提供的终端设备随机接入前导码的时频资源分配示意图三，如图15所示，假设第二终端设备拥有连续的两个随机接入时机，且一个随机接入前导长度或前导到达窗长度或前导检测窗长度为1.8ms。因此，在当具有两个连续的随机接入时机时，第二终端设备的两个连续随机接入前导码/前导检测窗的总长度为3.6ms。本申请实施例中，需要将这两个连续的随机接入前导码作为一个随机接入前导码进行处理，即图15所示的实施例中第二随机接入前导长度d2设定为3.6ms。第一终端设备的第一随机接入前导长度或前导到达窗长度或前导检测窗长度d1为3.6ms。下面根据本申请提出的三类限制条件分配两类终端设备的随机接入前导码的时频资源。
图15中示例的参考边界为第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置，应用第一类限制条件确定第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的起始位置与参考边界的距离l1和l2。由于d1＝d2，d1和d2的差值为0，因此l1和l2必须相等，才能满足第一类限制条件。本申请实施例中，将l1设定为4.3ms，l2设定为4.3ms。这样就能满足|l2-l1|<＝|d2-d1|的条件。
图15中period1和period2分别表示第一终端设备的第一周期和第二终端设备的第二周期。应用前述第二类限制条件确定两类终端设备的period1和period2，使两类终端设备的随机接入时机的周期成整数倍关系。本申请实施例中，将第一终端设备的随机接入时机的第一周期period1设定为8ms，第二终端设备的随机接入时机的第二周期period2设定为8ms。这样就能满足第二类限制条件。
最后，根据第三类限制条件确定系统使用的基准公共定时，基准公共定时是时隙长度或子帧长度或帧长度的整数倍。本申请实施例中设定基准公共定时Tset为12ms，则卫星向该波束/小区中的终端设备广播的部分公共定时提前ΔTA为2.67ms。
得到基准公共定时后，需要得到第一随机接入参数和第二随机接入参数，其中第一周期和第二周期已分别确定，第一周期period1＝8ms，第二终端period2＝8ms，第二时长与l2相等，为4.3ms，而第一时长还需要根据l1计算得到。
如图15中所示，一帧上行数据的时长为10ms，第一随机接入前导长度d1为3.6ms，且第一随机接入前导码的结束位置刚好为该帧的结束位置，因此第一随机接入前导码的起始位置距离所在的第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长为10ms-3.6ms＝6.4ms。网络设备将第一时长和第一周期发送给第一终端设备，将第二时长和第二周期发送给第二终端设备。
通过如上三类限制条件的设定，最终从图15中可以看出，第一终端设备和第二终端设备的前导到达窗(或前导检测窗)在时域上能够最大程度的重合。
图14和图15示例的实施例中，以第一终端设备为具备定位功能的终端设备、第二终端设备为不具备定位功能的终端设备举例说明，但并不对第一终端设备和第二终端设备构成限制，任意两个终端设备的随机接入前导码对应的时延补偿量不同时，均可应用上述实施例的方法。
图14中示例了第一终端设备具有两个连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗的情形，图15中示例了第二终端设备具有两个连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗的情形，可以理解的是，当第一终端设备具有两个以上的连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗，或者，第二终端设备具有两个以上的连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗，或者，第一终端设备和第二终端设备均具有两个或以上的连续的随机接入前导到达窗/前导检测窗时，同样可以应用上面实施例的方法，具体的实现请参见上述实施例，此处不再赘述。
本申请实施例提供的随机接入方法，首先网络设备根据覆盖波束或小区与卫星的相对位置确定第一终端设备的第一随机接入前导长度和第二终端设备的第二随机接入前导长度。然后根据第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，确定第一终端设备的第一随机接入参数和第二终端设备的第二随机接入参数，最后网络设备分别向第一终端设备发送第一随机接入参数以及向第二终端设备发送第二随机接入参数，以供第一终端设备根据第一随机接入参数执行随机接入过程以及第二终端设备根据第二随机接入参数执行随机接入过程。由于第一随机接入参数所指示的接入前导码与第二随机接入参数所指示的接入前导码之间具有重合部分，因此，能够减小前导占用的上行时频资源以及对上行数据的干扰，从而减小时频资源的浪费。其中，通过第一类限制条件，即第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度的差值的绝对值，使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠区域最大化，通过第二类限制条件，即第一周期为第二周期的整数倍或者第二周期为第一周期的整数倍，使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码的重叠个数最大化，通过第三类限制条件，即基准公共定时为时隙的整数倍，使得第二终端设备的上行数据在网络设备侧与下行数据的定时边界对齐。当上述三类限制条件满足时，能够使得第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码重叠最大，从而最大限度的减小终端设备的随机接入前导码占用的时频资源以及对其他终端设备上行数据产生的干扰，保证第一终端设备和第二终端设备的随机接入前导码所占用的总的时频资源最小，最大限度的节约时频资源。
图16为本申请实施例提供的随机接入装置的结构示意图，如图16所示，包括获取模块161、处理模块162和发送模块163，其中：
获取模块161用于获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，所述网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；
处理模块162用于根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
发送模块163用于向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
在一种可能的实施方式中，所述第一随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第一随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长；
所述第一随机接入前导码的第一周期；
所述第二随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长；
所述第二随机接入前导码的第二周期。
在一种可能的实施方式中，所述第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述的第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，所述第三时长为所述网络设备接收到的所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
在一种可能的实施方式中，所述第二周期的时长为所述第一周期的时长的M倍，所述M为正整数；或者，
所述第一周期的时长为所述第二周期的时长的N倍，所述N为正整数。
在一种可能的实施方式中，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，所述基准公共定时为所述网络设备对所述第二终端设备发送所述第二随机接入前导码进行的时延补偿量。
本申请实施例提供的随机接入装置，用于执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
可选地，在进行硬件实现时，本实施例的处理模块可以集成在处理器中实现，发送模块可以集成在发送器中实现，获取模块可以集成在接收器中实现。
图17为本申请实施例提供的网络设备的硬件结构示意图。本实施例的网络设备包括：处理器171以及存储器175；
存储器175，用于存储计算机程序；
处理器171，用于执行存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例中网络设备所执行的各个步骤。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器175可以独立于处理器171之外或独立于网络设备之外，也可以在处理器171或网络设备之内。存储器175可以是物理上独立的单元，也可以是云服务器上的存储空间或网络硬盘等。
当所述存储器175是独立于处理器171之外的器件时，所述网络设备还可以包括：总线173，用于连接所述存储器175和处理器171。
总线173可以是工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
图17所示的网络设备还可以进一步包括接收器172和发送器174，用于接收和发送数据，其中，接收器172用于接收第一随机接入前导和第二随机接入前导，发送器174用于向第一终端设备发送第一随机接入参数以及向第二终端设备发送第二随机接入参数等。
另外，该处理器171可以是中央处理器单元，通用处理器，数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合申请所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。
所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。另外，该存储器175可以包括：易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(harddisk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)、云存储(cloud storage)、网络附接存储(NAS：network attached Storage)、网盘(network drive)等；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合或者其他具有存储功能的任意形态的介质或产品。
本实施例提供的网络设备，可用于执行上述实施例网络设备所执行的方法，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质包括计算机程序，所述计算机程序用于实现如上各种可能的实施方式中所述的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行如上各种可能的实施方式中所述的方法。
本申请实施例还提供一种芯片，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得安装有所述芯片的通信设备执行如上各种可能的实施方式中所述的方法。
本申请实施例还提供一种随机接入系统，所述随机接入系统包括第一终端设备、第二终端设备和网络设备，其中，所述第一终端设备和所述第二终端设备为所述网络设备在接收随机接入前导码时所做的时延补偿量不同的两个终端设备，所述网络设备为图16所示的实施例及其可能的实施方式中所述的网络设备。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述模块成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。
上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于设备中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，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实施例方案的范围。

Claims (13)

1.一种随机接入方法，其特征在于，包括：
网络设备获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，所述网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；
所述网络设备根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
所述网络设备向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第一随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长；
所述第一随机接入前导码的第一周期；
所述第二随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长；
所述第二随机接入前导码的第二周期。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，所述第三时长为所述网络设备接收到的所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二周期的时长为所述第一周期的时长的M倍，所述M为正整数；或者，
所述第一周期的时长为所述第二周期的时长的N倍，所述N为正整数。
5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，所述基准公共定时为所述网络设备对所述第二终端设备发送所述第二随机接入前导码进行的时延补偿量。
6.一种随机接入装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一随机接入前导长度和第二随机接入前导长度，所述第一随机接入前导长度为第一终端设备发送的第一随机接入前导码的时长，所述第二随机接入前导长度为第二终端设备发送的第二随机接入前导码的时长，网络设备在接收所述第一随机接入前导码和所述第二随机接入前导码时所做的时延补偿量不同；
处理模块，用于根据所述第一随机接入前导长度和所述第二随机接入前导长度，确定所述第一终端设备的第一随机接入参数和所述第二终端设备的第二随机接入参数，所述第一随机接入参数所指示的随机接入前导码与所述第二随机接入参数所指示的随机接入前导码在时域上具有重合部分；
发送模块，用于向所述第一终端设备发送所述第一随机接入参数，以及向所述第二终端设备发送所述第二随机接入参数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第一随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间间隔的第一时长；
所述第一随机接入前导码的第一周期；
所述第二随机接入参数包括如下参数中的至少一个：
所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第二随机接入前导码所在第二时间单元的起始位置之间间隔的第二时长；
所述第二随机接入前导码的第二周期。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一时长和第三时长的差值的绝对值，小于或等于所述第一随机接入前导长度和所述的第二随机接入前导长度的差值的绝对值，其中，所述第三时长为所述网络设备接收到的所述第二随机接入前导码的起始位置与所述第一随机接入前导码所在第一时间单元的起始位置之间的间隔时长。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二周期的时长为所述第一周期的时长的M倍，所述M为正整数；或者，
所述第一周期的时长为所述第二周期的时长的N倍，所述N为正整数。
10.根据权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，基准公共定时为第三时间单元的整数倍，所述基准公共定时为所述网络设备对所述第二终端设备发送所述第二随机接入前导码进行的时延补偿量。
11.一种网络设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行如权利要求1至5任一项所述的随机接入方法。
12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括计算机程序，所述计算机程序用于实现如权利要求1至5任一项所述的随机接入方法。
13.一种芯片，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于运行所述计算机程序执行如权利要求1至5任一项所述的随机接入方法。
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