CN115412950A

CN115412950A - 随机接入的方法和装置

Info

Publication number: CN115412950A
Application number: CN202110574961.3A
Authority: CN
Inventors: 刘小成; 于天航; 罗禾佳; 王俊
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2022-11-29
Also published as: WO2022247721A1

Abstract

本申请提供了一种随机接入的方法，包括：确定第一时间差T1，第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；根据第一时间差T1确定通信时延Td；根据通信时延Td向网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。根据本申请的技术方案，通过确定与网络设备的通信时延，根据通信时延发送PRACH前导序列，有助于终端设备快速、稳定地完成随机接入。

Description

随机接入的方法和装置

技术领域

本申请涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种随机接入的方法和装置。

背景技术

在无线通信系统中，终端设备需要和网络设备建立连接，这一过程通常被称为为随机接入(random access，RA)过程。从网络设备的角度上看，需要在一个固定时间窗口接收终端设备发送的上行物理随机接入信道(physical random access channel，PRACH)序列，并对其进行解析。而网络设备接收到的PRACH序列缺失会导致终端设备与网络设备延迟抖动过大，不利于RA过程的实现。

目前，为减小终端设备与网络设备间的接入时延，通常在PRACH序列中增加循环前缀(cyclic prefix，CP)。但是在一些大的小区场景，例如卫星通信，现有技术无法满足实际应用的需要。

因此，亟需一种随机接入的方法，能够保证在半径很大的小区以及卫星通信场景下，终端设备快速、稳定地完成随机接入。

发明内容

本申请提供一种随机接入的方法和装置，在半径很大的小区以及卫星通信场景下，有助于终端设备快速、稳定地完成随机接入。

第一方面，提供了一种随机接入的方法，包括：确定第一时间差T1，第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；根据第一时间差T1确定通信时延Td；根据通信时延Td向网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

根据本申请的技术方案，通过确定与网络设备的通信时延，根据通信时延发送PRACH前导序列，有助于终端设备快速、稳定地完成随机接入。

其中，第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，根据第一时间差T1确定通信时延Td，包括：获取预先配置的第二时间差Tf和第三时间差Tp，第二时间差Tf用于指示网络设备发送空口帧第0子帧的起始位置与第一固定时间的时间差，第三时间差Tp用于指示网络设备发送第一信号的时域位置与第一固定时间的时间差；根据第一时间差T1、第二时间差Tf和第三时间差Tp确定通信时延Td。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，上述方法还包括：接收GNSS 1pps信号。

第二方面，提供了一种随机接入的方法，包括：根据第一固定时间向终端设备发送第一信号，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；接收来自终端设备的上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

其中，第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，上述方法还包括：接收GNSS 1pps信号。

第三方面，提供了一种随机接入的装置，包括：处理单元，用于确定第一时间差T1，第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；处理单元还用于根据第一时间差T1确定通信时延Td；收发单元，用于根据通信时延Td向网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

其中，第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，收发单元具体用于：获取预先配置的第二时间差Tf和第三时间差Tp，第二时间差Tf用于指示网络设备发送空口帧第0子帧的起始位置与第一固定时间的时间差，第三时间差Tp用于指示网络设备发送第一信号的时域位置与第一固定时间的时间差；处理单元具体用于：根据第一时间差T1、第二时间差Tf和第三时间差Tp确定通信时延Td。

结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，收发单元还用于：接收GNSS 1pps信号。

第四方面，提供了一种随机接入的装置，包括：收发单元，用于根据第一固定时间向终端设备发送第一信号，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；收发单元还用于，接收来自终端设备的上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

其中，第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

结合第四方面，在第四方面的某些实现方式中，收发单元还用于：接收GNSS 1pps信号。

第五方面，提供了一种通信装置，包括：处理器，该处理器与存储器耦合，存储器用于存储程序或指令，当程序或指令被处理器执行时，使得装置实现如第一方面或第二方面中的任一方面及其各种实现方式中的方法。

可选地，上述处理器为一个或多个，上述存储器为一个或多个。

可选地，上述存储器可以与上述处理器集成在一起，或者上述存储器与处理器分离设置。

第六方面，提供一种通信系统，包括终端设备和网络设备。

其中，终端设备用于实现上述第一方面中的各实现方式的方法，网络设备用于实现上述第二方面中各实现方式中的方法。

在一种可能的设计中，该通信系统还包括本申请实施例提供的方案中与通信设备进行交互的其他设备。

第七方面，提供了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，使得计算机执行上述各方面中的方法。

需要说明的是，上述计算机程序代码可以全部或者部分存储在第一存储介质上，其中第一存储介质可以与处理器封装在一起的，也可以与处理器单独封装，本申请实施例对此不作具体限定。

第八方面，提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有程序代码，当所述计算机程序代码在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面中的方法。

第九方面，提供了一种芯片系统，包括存储器和处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得安装有该芯片系统的通信设备执行上述第一方面至第五方面中的任意方面及其可能实现方式中的方法。

其中，该芯片系统可以包括用于发送信息或数据的输入芯片或者接口，以及用于接收信息或数据的输出芯片或者接口。

附图说明

图1是适用于本申请的通信系统100的示意图。

图2是适用于本申请的网络架构的一例示意图。

图3是网络设备通过波束成形技术与终端设备进行通信的一例示意图。

图4是LTE系统和5G系统的竞争随机接入的一例流程图。

图5是前导序列分类的一例示意图。

图6是上行物理随机接入信道PRACH时域位置的一例示意图。

图7是上行物理随机接入信道PRACH频域位置的一例示意图。

图8是现有技术中PRACH小区规划的一例流程示意图。

图9是现有技术中PRACH信号发送与接收的一例示意图。

图10是本申请随机接入方法的一例示意性流程图。

图11是本申请适用的GNSS 1pps信号的示意图。

图12是本申请随机接入方法的另一例示意性流程图。

图13是本申请适用的空口时序的一例示意图。

图14是本申请PRACH信号发送与接收的一例示意图。

图15是本申请随机接入装置的一例示意性结构图。

图16是本申请随机接入装置的另一例示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

图1是适用于本申请实施例的通信系统100的示意图。

如图1所示，该通信系统100可以包括网络设备101和终端设备102，可选地，还可以包括核心网设备103。其中，网络设备101能够与核心网设备103进行通信；终端设备102能够与网络设备101进行通信。

本申请实施例中的终端设备可以指用户设备、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、无线通信设备、用户代理或用户装置。本申请的实施例中的终端可以是手机(mobile phone)、平板电脑(pad)、带无线收发功能的电脑、虚拟现实(virtual reality，VR)终端、增强现实(augmented reality，AR)终端、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)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、蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiationprotocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(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，5G网络中的终端或者未来演进网络中的终端等。

其中，可穿戴设备也可以称为穿戴式智能设备，是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能。广义穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。

此外，终端设备还可以是物联网(internet of things，IoT)系统中的终端设备。IoT是未来信息技术发展的重要组成部分，其主要技术特点是将物品通过通信技术与网络连接，从而实现人机互连，物物互连的智能化网络。本申请对于终端设备的具体形式不作限定。

应理解，本申请实施例中，终端设备可以是用于实现终端设备功能的装置，也可以是能够支持终端设备实现该功能的装置，例如芯片系统，该装置可以被安装在终端中。本申请实施例中，芯片系统可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。

本申请实施例中的网络设备可以是任意一种具有无线收发功能的设备。该设备包括但不限于：演进型节点B(evolved Node B，eNB)、无线网络控制器(radio networkcontroller，RNC)、节点B(Node B，NB)、基站控制器(base station controller，BSC)、基站收发台(base transceiver station，BTS)、家庭基站(例如，home evolved nodeB，或homenode B，HNB)、基带单元(base band unit，BBU)，无线保真(wireless fidelity，WIFI)系统中的接入点(access point，AP)、无线中继节点、无线回传节点、传输点(transmissionpoint，TP)或者发送接收点(transmission and reception point，TRP)等，还可以为5G，如，NR，系统中的gNB，或，传输点(TRP或TP)，5G系统中的基站的一个或一组(包括多个天线面板)天线面板，或者，还可以为构成gNB或传输点的网络节点，如基带单元(BBU)，或，分布式单元(distributed unit，DU)等。

在一些部署中，gNB可以包括集中式单元(centralized unit，CU)和DU。

gNB还可以包括有源天线单元(active antenna unit，简称AAU)。CU实现gNB的部分功能，DU实现gNB的部分功能。比如，CU负责处理非实时协议和服务，实现无线资源控制(radio resource control，RRC)，分组数据汇聚层协议(packet data convergenceprotocol，PDCP)层的功能。DU负责处理物理层协议和实时服务，实现无线链路控制(radiolink control，RLC)层、媒体接入控制(media access control，MAC)层和物理(physical，PHY)层的功能。AAU实现部分物理层处理功能、射频处理及有源天线的相关功能。由于RRC层的信息最终会变成PHY层的信息，或者，由PHY层的信息转变而来，因而，在这种架构下，高层信令，如RRC层信令，也可以认为是由DU发送的，或者，由DU+AAU发送的。可以理解的是，网络设备可以为包括CU节点、DU节点、AAU节点中一项或多项的设备。此外，可以将CU划分为接入网(radio access network，RAN)中的网络设备，也可以将CU划分为核心网(core network，CN)中的网络设备，本申请对此不做限定。

应理解，本申请实施例中，网络设备可以是用于实现网络设备功能的装置，也可以是能够支持网络设备实现该功能的装置，例如芯片系统，该装置可以被安装在网络设备中。

本申请的实施例中，核心网设备可以是会话管理功能(session managementfunction，SMF)网元、接入和移动管理功能(access and mobility management function，AMF)网元或者用户面功能(user plane function，UPF)网元，本申请对此不做限定。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通信(globalsystem formobile communications，GSM)系统、码分多址(code division multipleaccess，CDMA)系统、宽带码分多址(wideband code division multiple access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)、长期演进(long termevolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency division duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)通信系统、第五代(5th generation，5G)系统或未来演进的通信系统，车到其它设备(vehicle-to-X V2X)，其中V2X可以包括车到互联网(vehicle tonetwork，V2N)、车到车(vehicle to vehicle，V2V)、车到基础设施(vehicle toinfrastructure，V2I)、车到行人(vehicle to pedestrian，V2P)等、车间通信长期演进技术(long term evolution-vehicle，LTE-V)、车联网、机器类通信(machine typecommunication，MTC)、物联网(Internet of things，IoT)、机器间通信长期演进技术(longterm evolution-machine，LTE-M)，机器到机器(machine to machine，M2M)，设备到设备(device to device，D2D)等。

应理解，本申请可应用于独立部署的5G或LTE系统，也可应用于非独立部署的5G或LTE系统，例如图2中所展示的融合卫星通信和5G网络的应用场景。

在该场景中，地面移动终端UE通过5G新空口接入网络，5G基站部署在卫星上，并通过无线链路与地面的核心网相连。同时，在卫星之间存在无线链路，完成基站与基站之间的信令交互和用户数据传输。

其中，终端设备可以是支持5G新空口的移动设备，例如手机，平板电脑等移动设备，具体形态可参照上述图1中的举例。5G基站、5G核心网，具体形态和功能可参照上述图1中的描述。地面站负责转发卫星基站和5G核心网之间的信令和业务数据。终端设备和基站之间的无线链路为5G新空口，5G基站和基站之间的接口为Xn接口，主要用于切换等信令交互，5G基站和5G核心网之间接口为NG接口，主要交互核心网的NAS等信令以及用户的业务数据。

在本申请实施例中，终端设备或网络设备包括硬件层、运行在硬件层之上的操作系统层，以及运行在操作系统层上的应用层。该硬件层包括中央处理器(centralprocessing unit，CPU)、内存管理单元(memory management unit，MMU)和内存(也称为主存)等硬件。该操作系统可以是任意一种或多种通过进程(process)实现业务处理的计算机操作系统，例如，Linux操作系统、Unix操作系统、Android操作系统、iOS操作系统或windows操作系统等。该应用层包含浏览器、通讯录、文字处理软件、即时通信软件等应用。并且，本申请实施例并未对本申请实施例提供的方法的执行主体的具体结构特别限定，只要能够通过运行记录有本申请实施例的提供的方法的代码的程序，以根据本申请实施例提供的方法进行通信即可，例如，本申请实施例提供的方法的执行主体可以是终端设备或网络设备，或者，是终端设备或网络设备中能够调用程序并执行程序的功能模块。

另外，本申请的各个方面或特征可以实现成方法、装置或使用标准编程和/或工程技术的制品。本申请中使用的术语“制品”涵盖可从任何计算机可读器件、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括，但不限于:磁存储器件(例如，硬盘、软盘或磁带等)，光盘(例如，压缩盘(compact disc，CD)、数字通用盘(digital versatile disc，DVD)等)，智能卡和闪存器件(例如，可擦写可编程只读存储器(erasable programmableread-only memory，EPROM)、卡、棒或钥匙驱动器等)。另外，本文描述的各种存储介质可代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其它机器可读介质。术语“机器可读介质”可包括但不限于，无线信道和能够存储、包含和/或承载指令和/或数据的各种其它介质。

为便于理解本申请实施例，下面首先对本实施例涉及的概念进行说明。

1、蜂窝移动通信(cellular mobile communication，CMC)

蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端设备和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端设备的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。

NR(New Radio，新空口)是一种基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，是下一代非常重要的蜂窝移动技术。5G技术将实现超低时延、高可靠性。随着3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作计划)采用这一标准之后，NR这一术语被沿用下来，成为5G的另外一个代称，正如用LTE(长期演进)描述4G无线标准一样。本申请讲到的与协议相关内容，以NR协议为参考。

2、卫星通信

卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。以前的卫星通信系统中卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站。卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户端即是各种用户终端设备。

卫星通信的应用领域不断扩大，除金融、证券、邮电、气象、地震等部门外，远程教育、远程医疗、应急救灾、应急通信、应急电视广播、海陆空导航、连接互联网的网络电话、电视等将会广泛应用。

为了实现更灵活的组网，卫星通信有采用蜂窝技术的趋势，例如，把基站(basestation，BS)搬到卫星上去。

3、波束成形

为了降低无线电波的传播损失并且增加传输距离，在5G系统中讨论了波束成形、大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)、全维度MIMO(full-dimension MIMO，FD-MIMO)、阵列天线、数字波束成形(digital beamforming)、模拟波束形成(analog beamforming)等天线技术。

5G系统中的网络设备(例如，gNB或TRP)可以通过波束成形技术与用户设备进行交互。网络设备通常可以形成多个下行链路(down link，DL)传输波束(transmit beam，Txbeam)，在某一个或者多个DL Tx beam上向该波束覆盖范围内的终端设备发送下行信号。终端设备可以通过接收波束(receive beam，Rx beam)或者全向天线进行接收，以获得较大的阵列增益。通过波束成形技术，网络设备与用户设备间实现了更高的数据传输速率。

图3示出了网络设备通过波束成形技术与终端设备进行通信的示意图。如图3所示，网络设备101可以通过波束成形技术，如数字波束成形或者模拟波束成形，来形成多个传输波束或者接收波束，各个波束所覆盖的角度可以相同或者不同，不同覆盖角度的波束可以存在重叠部分，例如，网络设备101可以用覆盖角度较宽的波束发送控制信息，用覆盖角度较窄的波束发送数据信息。用户设备102可以在其中的一个或者多个波束或者波束集或波束组的覆盖范围内接收网络设备发送的信息。

在蜂窝通信中，终端设备需要首先实现与网络设备的时间的同步，在同步的情况下，根据事先约定的协议，网络设备和终端设备就可以解析出包含在信号内的具体内容了。终端设备首先需要侦测的是主同步信号。以NR为例，在同步过程中，首先网络设备先向发送同步信号块(synchronization signal Block，SSB)波束，终端设备用宽波束扫描，UE和BS都扫描一遍后，确认网络设备的窄波束范围和终端设备的宽波束。

其中，在NR系统里，SSB的重复周期为5ms，每个周期包含一个SSB。因此，终端设备可以通过捕获主同步信号(primary synchronization signal，PSS)，以得到小区的5ms定时。

LTE系统和5G系统的随机接入分为竞争随机接入和非竞争随机接入两种。图4示出了LTE系统和5G系统的竞争随机接入的流程图。

LTE系统和5G系统的竞争随机接入用于：(1)终端初始接入；(2)无线资源控制(radio resource control，RRC)连接重建、切换；(3)非同步状态下RRC连接态时下行数据到达；(4)RRC连接态时上行数据到达；(5)RRC连接态时的定位。此外，5G系统还引入系统消息请求、非激活态的终端恢复连接等。竞争随机接入过程如图2所示，主要分为四步：

消息1(Msg1)：UE选择随机接入前导码Preamble和物理随机接入信道(physicalrandom access channel，PRACH)资源，在选择的PRACH资源上向基站发送所选的随机接入前导码Preamble(即Msg1)。

消息2(Msg2)：基站接收到随机接入请求Msg1，向UE发送随机接入响应(randomaccess response，RAR，即Msg2)，随机接入响应中包含上行定时提前量、为Msg3分配的上行资源UL grant、网络侧分配的临时小区无线网络临时标识(cell radio networktemporary identifier，temporary C-RNTI)等。承载Msg2调度消息的物理下行控制信道(physical downlink control channel，PDCCH)用随机接入无线网络临时标识(randomaccess-radio network temporary identifier，RA-RNTI)加扰，Msg2中还携带PreambleID，UE通过RA-RNTI和Preamble ID确定该Msg2是与其发送的Msg1对应的。

消息3(Msg3)：UE在Msg2指定的UL grant上发送基于调度的传输消息(scheduledtransmission，即Msg3)，该Msg3消息中包含层2/层3(L2/L3)随机接入信息，不同随机接入原因Msg3上行传输的内容不同，例如对于初始接入，Msg3传输的是RRC连接建立请求。

消息4(Msg4)：基站发送竞争解决消息(contention resolution，即Msg4)给UE，UE根据Msg4可以判断随机接入是否成功。对于初始接入UE，竞争解决成功后临时C-RNTI自动转化为UE在该小区的唯一UE标识C-RNTI。

其中，在接收到终端设备发送的消息1后，网络设备要先解调出PRACH序列才能与终端设备进行同步。因此，PRACH前导序列需要有很强的解调性能。

在通常情况下，一个PRACH序列由循环前缀(cyclic prefix，CP)、前导序列(Preamble)和保护间隔组成。更具体地，在时域上，一个PRACH序列包括一个循环前缀的时间长度TCP、一个前导序列的时间长度TSEQ和一段保护时间TGT。在频域上使用多个子载波，对于长格式前导，使用839个子载波；对于短格式前导，使用139个子载波。

为便于理解，以下将以前导序列ZC(Zadoff-Chu)为例，对PRACH前导序列进行详细说明。

前导序列ZC的前导，前导通过ZC根序列进行循环移位生成。其中，ZC根序列逻辑索引由系统参数决定。对于长格式前导，取值为0～837；对于短格式前导，取值为0～137。ZC根序列的逻辑索引是循环连续的，即：

长格式前导的逻辑索引837的下一个索引为0；

短格式前导的逻辑索引137的下一个索引为0；

循环移位的位数(cyclic shift value used for random access preamblegeneration，Ncs)由gNodeB根据小区类型与小区半径决定。

由于每个小区可以配置64个前导Preamble，所以如果ZC根序列循环移位产生的序列数小于64，则对逻辑顺序的下一个ZC根序列进行循环移位继续生成前导，直到前导个数达到64。

ZC序列逻辑索引和循环移位包含在信元中传输。对于SA组网场景，PRACH配置信元由SIB1消息携带；对于NSA组网场景，PRACH配置信元由配置消息携带。

根据RA的竞争机制，小区的64个前导序列被分为随机前导序列和专用前导序列，如图5所示。其中，随机前导序列占随机前导序列和专用前导序列的比例以及可以通过参数进行配置，随机签到的个数与随机接入场景有关，也可以通过参数进行配置及下发。

应理解，前述对蜂窝移动通信、卫星通信、波束成形、随机接入等的相关介绍只是为了便于理解本申请的技术方案，而不对本申请构成任何限定。

图6示出了PRACH时域位置的一例示意图。

其中，PRACH在时域的位置是指终端设备发送Preamble的帧号和时隙slot号，通过PRACH配置索引确定。终端设备使用的PRACH配置索引由参数决定：

当取值不为65535时，终端设备使用的PRACH配置索引为该参数的配置值。

当取值为65535时，终端设备使用的PRACH配置索引由终端设备自动生成，与系统频点、双工模式、上下行子帧配比、PUSCH SCS和小区半径有关。

终端设备可以根据PRACH配置索引查找协议中对应表格，得到其前导格式，所在系统帧号、子帧号、符号。

图7示出了PRACH频域位置的一例示意图。

PRACH频域起始位置也是由系统参数决定。如图7所示，假设参数取值为X，PRACH的频域起始位置为初始BWP内的第X个RB。当取值为65535时，PRACH在初始BWP的低频段。当初始BWP带宽内配置了Long PUCCH时，PRACH紧挨着Long PUCCH；当初始BWP带宽内没有配置Long PUCCH时，PRACH紧挨着Common PUCCH。

其中，PRACH在频域占用多个PRB，PRB个数与Preamble长度、PRACH子载波间隔、PUSCH子载波间隔相关。

下面，将结合图8对现有技术中PRACH小区规划的具体流程进行介绍。其中，网络设备1和网络设备2两个小区半径均为0.9KM，前导格式均为0，小区半径默认10KM，两个小区根序列分别为0和2。

步骤1：根据公式1计算Ncs，并通过Ncs配置格式索引发给终端设备。

N_CS·T_S>T_RTD+T_MD+T_Adsch (1)

其中，公式(1)中相关参数的取值如下表1所示：

前导格式	RA-SCS(kHz)	T<sub>S</sub>	T<sub>RTD</sub>	T<sub>MD</sub>	T<sub>ADSCL</sub>
						C2	15	1000/(RA-SCS)/139	20/3*小区半径	4.69/SCS*15	0
Fotmat 0	1.25	1000/(RA-SCS)/839	20/3*小区半径	6.2	2

表1Ncs参数表

对于网络设备1的小区，可以经计算得出该小区PRACH的Ncs值：

Ncs>1.04875*(6.67*10+5+2)＝77.29

步骤2：根据3GPP的协议表格，查询表格中Ncs值，优选的，该Ncs值大于步骤1中计算得出的Ncs值。例如，在步骤1中计算得出的Ncs值大于77.29，查询Ncs的配置格式表，该值介于76和93之间，取值93，将对应Ncs配置格式索引通过SIB消息发给UE。

步骤3：根据公式(2)计算一个根序列使用该Ncs可以产生的前导序列的个数：

Num_Preamle＝floor((139 or 839)/Ncs) (2)

终端设备在接收到该消息后，可以根据Ncs配置格式索引查表获取Ncs值为93，所以，对于网络设备1的小区，可以经计算得出该小区PRACH前导序列的个数为：

Num_Preamle＝floor(839/93)＝9(向下取整)

步骤4：根据公式(3)计算一个小区需要的根的个数：

Num_root＝ceiling(64/Num_Preamle) (3)

对于网络设备1的小区，进一步地，可以计算出该小区需要根的个数为：

Num_root＝ceiling(64/9)＝8(向上取整)

因此，终端设备可以使用如下根序列接入网络设备1的小区：1、2、3、4、5、6、7、8。如果，终端设备在两个小区的交叠范围内，选取根序列2产生前导序列并向网络设备1的小区发起随机接入，网络设备1在收到该前导序列，检查属于合法根序列，向该终端设备发送响应RAR。此时，由于UE处于网络设备2的小区的覆盖范围，网络设备2也能收到UE发出的前导序列，检查根序列2在网络设备2的小区中也是合法的，同样给UE响应RAR。此时会导致小区接收和检测接入请求时出现虚警或碰撞。

UE采用网络设备1的小区的物理标识(physical cell identifier，PCI)接收RAR，只能接收网络设备1发出的RAR，不能接收网络设备2响应的RAR，因此网络设备2发出的RAR就会造成对UE的下行接收产生干扰，降低网络设备1的小区的信号干扰噪声比(signal tointerference plus noise ratio，SINR)，导致接收到的信号不完整，导致终端设备和网络设备之间有很大的延迟。

同时也对网络设备2的小区的物理下行共享信道(physical downlink sharedchannel，PDSCH)带宽造成浪费。

此外，在目前的技术中，网络设备在一个固定时间窗口去接收PRACH信号。UE离基站过远，前导系列Preamble落在窗口之外，则会导致无法解析。所以靠前导CP来处理UE延迟，能达到的小区半径能达到几十公里，已经是极限了。如图9所示网络设备收到的信号b，则完全收不到想要的信号了。在一些大的小区场景，比如卫星通信采用蜂窝技术，则必须对现有技术进行改进。

基于此，本申请提出了一种随机接入的方法和装置，在半径很大的小区以及卫星通信场景下，有助于终端设备快速、稳定地完成随机接入。

图10示出了本申请随机接入方法的一例示意性流程图。

如图10所示，在S910，终端设备102确定第一时间差T1。

其中，第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的。

其中，第一信号可以是发送时域位置固定的信号，包括但不限于主同步信号(primary synchronization signal，PSS)或物理广播信道(physical broadcastchannel，PBCH)。

具体地，终端设备102可以接收GNSS 1pps信号，将终端设备1秒信号的上升沿与GNSS 1pps信号的上升沿对齐，网络设备101可以接收GNSS 1pps信号，将网络设备设备1秒信号的上升沿与GNSS 1pps信号的上升沿对齐，这样，终端设备102和网络设备101即可以定义相同的第一固定时间，例如，10ms、1ms、0.125ms等等。

其中，GNSS 1pps信号如图11所示，为频率为1Hz的方波信号，其特点是无论GNSS模块处在什么位置，所输出的1pps脉冲边沿是严格对齐的，即各个地理位置的GNSS模块输出的1pps脉冲信号都是同步的。

以第一固定时间为10ms为例，则，第一时间差T1为终端设备102接收来自网络设备的第一信号的时域位置和10ms的时间差。

在S920，终端设备102根据第一时间差T1确定通信时延Td。

其中，通信时延Td可以用于指示终端设备102和网络设备101之间的通信时延。

在S930，终端设备102根据通信时延Td向网络设备101发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

具体地，终端设备102可以提前通信时延Td向网络设备101发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。这样，能够保证网络设备在固定检测串口接收到上述PRACH前导序列，从而为终端设备102完成随机接入。

图12示出了本申请随机接入方法的另一例示意性流程图。

如图12所示，在S1010和S1011，网络设备101和终端设备102分别接收全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号。

如上述对图11的描述，由于各个地理位置的GNSS模块输出的1pps脉冲信号都是同步的，所以终端设备102和网络设备101可以执行步骤S1020，根据GNSS 1pps信号确定第一固定时间。

在定义了相同的第一固定时间(例如10ms)后，网络设备101可以执行步骤S1030，根据第一固定时间发送第一信号。其中，第一信号可以是发送时域位置固定的信号，包括但不限于主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。预先配置网络设备101发送空口帧第0子帧的起始位置与10ms的时间差为第二时间差Tf，网络设备发送第一信号的时域位置与10ms的时间差为第三时间差Tp。

在S1040，终端设备102确定第一时间差T1。

具体地，终端设备可以接收上述第一信号，并根据接收第一信号的时域位置与10ms的时间差确定第一时间差T1。

在S1050，终端设备102获取预先配置的第二时间差Tf和第三时间差Tp。

在S1060，终端设备102确定通信时延Td。

具体的，终端设备可以根据第一时间差T1、第二时间差Tf和第三时间差Tp确定通信时延Td。如图13所示，可以根据时序分析得出：Td＝T1-Tf-Tp。

在S1070，终端设备102可以根据通信时延Td向网络设备101发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。这样，如图14所示，能够保证网络设备在固定检测串口接收到上述PRACH前导序列，避免网络设备101在固定时间窗口检测不到PRACH前导序列，从而为终端设备102完成随机接入。

根据前述方法，图15为本申请实施例提供的随机接入的装置1100的示意图。

其中，该装置1100可以为终端设备(例如，终端设备102)，也可以为芯片或电路，比如可设置于终端设备的芯片或电路。

该装置1100可以包括处理单元1110(即，处理单元的一例)，可选地，还可以包括存储单元1120。该存储单元1120用于存储指令。

一种可能的方式中，该处理单元1110用于执行该存储单元1120存储的指令，以使装置1100实现如上述方法中终端设备，(例如，终端设备102)执行的步骤。

进一步的，该装置1100还可以包括输入口1130(即，通信单元的一例)和输出口1140(即，通信单元的另一例)。进一步的，该处理单元1110、存储单元1120、输入口1130和输出口1140可以通过内部连接通路互相通信、传递控制和/或数据信号。该存储单元1120用于存储计算机程序，该处理单元1110可以用于从该存储单元1120中调用并运行该计算计程序，完成上述方法中终端设备的步骤。该存储单元1120可以集成在处理单元1110中，也可以与处理单元1110分开设置。

可选地，一种可能的方式中，该输入口1130可以为接收器，该输出口1140为发送器。其中，接收器和发送器可以为相同或者不同的物理实体。为相同的物理实体时，可以统称为收发器。

可选地，一种可能的方式中，该输入口1130为输入接口，该输出口1140为输出接口。

作为一种实现方式，输入口1130和输出口1140的功能可以考虑通过收发电路或者收发的专用芯片实现。处理单元1110可以考虑通过专用处理芯片、处理电路、处理单元或者通用芯片实现。

作为另一种实现方式，可以考虑使用通用计算机的方式来实现本申请实施例提供的测量配置设备(例如，终端设备102)。即将实现处理单元1110、输入口1130和输出口1140功能的程序代码存储在存储单元1120中，通用处理单元通过执行存储单元1120中的代码来实现处理单元1110、输入口1130和输出口1140的功能。

在一种实现方式中，处理单元1110，用于确定第一时间差T1，第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的。该处理单元1110还用于根据第一时间差T1确定通信时延Td。输出口1140，用于根据通信时延Td向网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

其中，该装置1100配置在或本身即为终端设备(例如终端设备102)中。

可选地，上述第一信号包括主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

可选地，输入口1130用于获取预先配置的第二时间差Tf和第三时间差Tp，第二时间差Tf用于指示网络设备发送空口帧第0子帧的起始位置与第一固定时间的时间差，第三时间差Tp用于指示网络设备发送第一信号的时域位置与第一固定时间的时间差。处理单元1110用于根据第一时间差T1、第二时间差Tf和第三时间差Tp确定通信时延Td。

可选地，输入口1130还用于接收GNSS 1pps信号。

其中，以上列举的装置1100中各模块或单元的功能和动作仅为示例性说明，当该装置1100配置在或本身即为上述终端设备(例如，终端设备102)时，装置1100中各模块或单元可以用于执行上述测量配置方法中终端设备所执行的各动作或处理过程。这里，为了避免赘述，省略其详细说明。

该装置1100所涉及的与本申请实施例提供的技术方案相关的概念，解释和详细说明及其他步骤请参见前述方法或其他实施例中关于这些内容的描述，此处不做赘述。

根据前述方法，图16为本申请实施例提供的随机接入的装置1200的示意图。

其中，该装置1200可以为网络设备(例如，网络设备101)，也可以为芯片或电路，比如可设置于网络设备的芯片或电路。

该装置1200可以包括处理单元1210(即，处理单元的一例)，可选地，还可以包括存储单元1220。该存储单元1220用于存储指令。

一种可能的方式中，该处理单元1210用于执行该存储单元1220存储的指令，以使装置1200实现如上述方法中网络设备，(例如，网络设备101)执行的步骤。

进一步的，该装置1200还可以包括输入口1230(即，通信单元的一例)和输出口1240(即，通信单元的另一例)。进一步的，该处理单元1210、存储单元1220、输入口1230和输出口1240可以通过内部连接通路互相通信、传递控制和/或数据信号。该存储单元1220用于存储计算机程序，该处理单元1210可以用于从该存储单元1220中调用并运行该计算计程序，完成上述方法中网络设备的步骤。该存储单元1220可以集成在处理单元1210中，也可以与处理单元1210分开设置。

可选地，一种可能的方式中，该输入口1230可以为接收器，该输出口1240为发送器。其中，接收器和发送器可以为相同或者不同的物理实体。为相同的物理实体时，可以统称为收发器。

可选地，一种可能的方式中，该输入口1230为输入接口，该输出口1240为输出接口。

作为一种实现方式，输入口1230和输出口1240的功能可以考虑通过收发电路或者收发的专用芯片实现。处理单元1210可以考虑通过专用处理芯片、处理电路、处理单元或者通用芯片实现。

作为另一种实现方式，可以考虑使用通用计算机的方式来实现本申请实施例提供的测量配置设备(例如，网络设备101)。即将实现处理单元1210、输入口1230和输出口1240功能的程序代码存储在存储单元1220中，通用处理单元通过执行存储单元1220中的代码来实现处理单元1210、输入口1230和输出口1240的功能。

在一种实现方式中，处理单元1210用于根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定第一固定时间。输出口1240用于，根据第一固定时间向终端设备发送第一信号。输入口1230用于接收来自终端设备的上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

其中，第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

可选地，输入口1230还用于接收GNSS 1pps信号。

其中，以上列举的装置1200中各模块或单元的功能和动作仅为示例性说明，当该装置1200配置在或本身即为上述网络设备(例如，网络设备101)时，装置1200中各模块或单元可以用于执行上述测量方法中网络设备所执行的各动作或处理过程。这里，为了避免赘述，省略其详细说明。

该装置1200所涉及的与本申请实施例提供的技术方案相关的概念，解释和详细说明及其他步骤请参见前述方法或其他实施例中关于这些内容的描述，此处不做赘述。

根据本申请实施例提供的方法，本申请实施例还提供了一种随机接入系统，其包括前述的终端设备和网络设备。

应理解，本申请实施例中，该处理器可以为中央处理单元(central processingunit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。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。

还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器(random accessmemory，RAM)可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，DR RAM)。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例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或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、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合的服务器、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。半导体介质可以是固态硬盘。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件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，装置或单元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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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单元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单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种随机接入的方法，其特征在于，包括：

确定第一时间差T1，所述第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，所述第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS1pps信号确定的；

根据所述第一时间差T1确定通信时延Td；

根据所述通信时延Td向所述网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一时间差T1确定通信时延Td，包括：

获取预先配置的第二时间差Tf和第三时间差Tp，所述第二时间差Tf用于指示所述网络设备发送空口帧第0子帧的起始位置与所述第一固定时间的时间差，所述第三时间差Tp用于指示所述网络设备发送第一信号的时域位置与所述第一固定时间的时间差；

根据所述第一时间差T1、所述第二时间差Tf和所述第三时间差Tp确定所述通信时延Td。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述GNSS 1pps信号。

5.一种随机接入的方法，其特征在于，包括：

根据第一固定时间向终端设备发送第一信号，所述第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；

接收来自所述终端设备的上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述GNSS 1pps信号。

8.一种随机接入的装置，其特征在于，包括：

处理单元，用于确定第一时间差T1，所述第一时间差T1用于指示接收来自网络设备的第一信号的时域位置和第一固定时间的时间差，所述第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；

所述处理单元还用于根据所述第一时间差T1确定通信时延Td；

收发单元，用于根据所述通信时延Td向所述网络设备发送上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，

所述收发单元具体用于：

所述处理单元具体用于：

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述收发单元还用于：

接收所述GNSS 1pps信号。

12.一种随机接入的装置，其特征在于，包括：

收发单元，用于根据第一固定时间向终端设备发送第一信号，所述第一固定时间是根据全球导航卫星系统1秒脉冲GNSS 1pps信号确定的；

所述收发单元还用于，接收来自所述终端设备的上行物理随机接入信道PRACH前导序列。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一信号包括：主同步信号PSS或物理广播信道PBCH。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述收发单元还用于：

接收所述GNSS 1pps信号。

15.一种通信装置，其特征在于，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序或指令，当所述程序或指令被所述处理器执行时，使得所述装置实现如权利要求1至4中任一项所述的方法。

16.一种通信装置，其特征在于，包括：处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器用于存储程序或指令，当所述程序或指令被所述处理器执行时，使得所述装置实现如权利要求5至7中任一项所述的方法。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时如实现权利要求1至7中任一项所述方法。

18.一种芯片系统，其特征在于，包括：处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片系统的通信装置实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。