CN116406022B - 低轨卫星fdd体制下5g终端直连卫星的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于低轨卫星FDD体制下5G终端直连卫星的方法，主要解决现有终端直连卫星需要对现有终端和协议进行升级或修改，增加成本和风险的问题。其实现方案是：基于定时提前量TA机制，将地面TA机制扩展到卫星；基站根据解得的不同终端的TA，将其划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f；将τ_f控制在5G协议要求范围内通过RAR下发给终端，并依据τ_i调整基站上行接收时隙，完成随机接入以及后续各种传输定时过程。本发明避免了对协议标准中的TA范围的修改，便于使得现有商用终端直连卫星，提高了网络的普适性，减小了网络开销和复杂度，提高了整个通信系统的效率，可用于在无需修改现有终端的情况下实现终端与卫星的随机接入。

Description

低轨卫星FDD体制下5G终端直连卫星的方法

技术领域

本发明属于卫星通信领域，特别涉及一种5G终端直连低轨卫星的方法，可用于在无需修改现有终端的情况下实现终端与卫星的随机接入，保证现有通信网络的稳定性和可靠性。

背景技术

近年来随着现代移动通信、电子元器件和卫星工程技术的飞速发展，地面移动通信也在朝着卫星通信方向演进，通过终端直连卫星通信可以实现全球覆盖，无论在哪个角落都可以接收信号并且信号受地形、建筑物的影响较小。在很大程度上解决用户接入、建设成本的问题。但是卫星系统比地面系统具有更大的传播延迟，移动通信的许多方面比如重传机制和资源调度中的响应时间都受此影响，需要针对流程重新设计。

现有技术实现终端直连卫星通常需要使用专用终端或私有通信协议，如铱星和Globalstar。在这种方案下，终端需要进行定制化设计，例如常见的带鹅颈天线的卫星终端，它们的速率很低。马斯克的星链则采用私有通信协议，这种私有协议不利于快速建立生态链。

为了实现终端直连卫星通信的普及化，3GPP早已开始相关研究，试图将地面蜂窝网络的协议标准扩展到卫星通信领域，从而达到空天地一体化的目标。

目前3GPP R17提供较成熟的协议框架，该协议框架默认终端支持全球卫星导航系统GNSS，在此基础上采用对各种涉及时间进行流程重新设计的方案，其中，包括针对上行定时同步流程方案、针对各种定时关系修改方案和针对HARQ过程修改方案。

所述针对上行定时同步流程方案是：假设终端对其位置和卫星星历消息已知，在上行传输时通过这些信息提前补偿时延和频率。然而，该方案对GNSS有一定的依赖性，因为GNSS可以为终端提供卫星信号的定位和时间戳信息，从而支持卫星通信的可靠性和有效性，若是终端不含GNSS系统，则无法接入网络。

所述针对各种定时关系修改方案是：通过对5G协议进行增强，即对PUSCH传输定时过程及PUCCH上的HARQ-ACK传输定时过程均引入一个新字段偏移量K_offset，应用它来修改对应的定时关系，针对不同定时关系偏移量K_offset的具体值可以不同。然而，这种引入新字段方案也会带来一些问题。首先，终端和基站都需要维护此字段，增加了系统的复杂度；再者，由于各种网络情况的存在，由K_offset计算的上行传输时序调整也存在着多种不确定性，需要对此充分考虑，因此3GPP R17针对不同场景下不同上行传输也设定了不同的K_offset计算方式，这种做法一方面需要修改现有协议，另一方面也增加了网络开销和复杂度。

所述针对HARQ过程的修改方案是：将HARQ进程数从5G NR中的旧版16个进程增加到32个以应对更多的重传情况。然而，此更改可能需要在终端使用更大的缓冲区，此外，还需要增强终端对HARQ进程数量的处理能力。

此外，3GPP R17采用的一系列方案均需要对现有商用终端和现有协议进行升级或修改，会增加成本和风险，其既包括硬件和软件方面的开发成本，同时也涉及到改造或升级现有商用终端和协议可能会导致与现有的通信网络不兼容，从而影响到现有网络的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种低轨卫星FDD体制下5G终端直连卫星的方法。以在不变动协议的前提下使用现有的商用终端实现与卫星的随机接入过程，减少升级和修改商用终端所需的成本和风险，保证现有通信网络的稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

(1)在随机接入第一步，由终端向基站发送前导序列msg1，基站推迟前导序列检测窗口起点，并扩大检测窗口的时长；

(2)基站在扩大后的前导检测窗口内接收前导序列，并解码得到不同终端的定时提前量TA；

(3)针对不同终端的TA，基站将其划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f；

(4)在随机接入第二步，由基站向终端发送随机接入响应msg2，即基站将TA小数部分τ_f发送给终端，终端根据接收到的定时提前量τ_f调整上行发送时间；

(5)基站根据TA整数部分τ_i调整随机接入第三步中msg3消息的接收时隙；

(6)基站向终端发送msg4消息，完成随机接入第四步，终端反馈混合自动重传请求HARQ信息给基站；

(7)基站根据TA整数部分τ_i调整HARQ反馈信息的接收时隙；

(8)基站根据TA整数部分τ_i调整信道状态信息参考信号CSI-RS、信道探测参考信号SRS、调度请求SR和上行共享物理信道PUSCH传输流程的接收时隙，完成5G终端与卫星的直连。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

第一，本发明通过在基站侧推迟前导检测窗口起点并扩大检测窗口的方式，使得基站能接收到终端发送的前导序列而不需要终端做任何改变，减少了对GNSS系统的依赖，特别是已经商用的终端可以不做任何修改直接连接卫星，提高终端的通用性和灵活性，避免由于协议改进更换或者升级现有终端。

第二，本发明通过将TA划分为整数部分和小数部分并仅将小数部分下发给终端的方式，解决了在星地大时延下TA范围超过地面移动通信协议要求的问题，使得在子载波间隔为15khz和30khz的情况下，终端能直接进行随机接入，无需对TA协议进行扩展或者改变现有定时提前调整方法，这使得现有商用终端也可以直连卫星，提高了网络的普适性。

第三，本发明通过在基站侧根据保存的TA的整数部分调整不同终端的上行各传输流程的接收时隙的方法，使得各种上行传输过程比如PUSCH定时、CSI-RS和SRS上传定时、SR传输定时以及PUCCH上的HARQ-ACK传输定时都能按照协议要求进行，终端无需做任何改变，也无需修改协议引入新字段，减小了网络开销和复杂度，提高了整个通信系统的效率。

附图说明

图1为本发明的实现流程图；

图2为本发明的应用场景示意图；

图3为现有的四步随机接入过程示意图；

图4为现有的两步随机接入过程示意图；

图5为本发明中的前导检测窗口调整示意图；

图6为现有的定时提前量TA概念示意图；

图7为现有的5G协议下msg1/msg2时序要求示意图；

图8为本发明中的基站上行接收时隙调整示意图；

图9为本发明中的PUSCH传输过程调整示意图；

图10为现有的5G协议下msg3/msg4消息的时序要求示意图；

图11为本发明中的HARQ传输过程调整示意图；

图12为本发明中的CSI-RS和SRS的传输过程调整示意图；

图13为本发明中的SR传输过程调整示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的实施例做进一步详细描述。

参照图2，是本实例的应用场景包括基站、卫星、终端、地面站和核心网。其中基站双工模式采用FDD模式，且部署方式有两种，既可以部署于卫星上，也可以部署于地面。若基站部署于卫星，则卫星直接提供空口接入；若基站部署于地面，则卫星工作于透明转发模式，并通过与地面站的馈线链路来提供空口接入。由于馈线链路天线大、功率强，可以看作是较大时延的理想点对点链路，因此基站部署于地面的方式可以等效为时延更大的星上基站部署方式。

在上述场景下，终端必须与卫星完成下行同步和随机接入过程，才能进行正常的数据传输过程。其中随机接入过程分为两步随机接入和四步随机接入过程。

参照图3，现有的四步随机接入是在完成下行同步后，终端根据解码的系统信息发起随机接入过程，建立上行同步和获得用于数据传输的终端标识C-RNTI。其具体实现是：

随机接入第一步，由终端向基站发送msg1，其中msg1消息为终端在物理随机接入信道PRACH上发送的前导序列；

随机接入第二步，基站向终端发送msg2消息，其中携带了定时提前量TA和临时标识T-CRNTI并提供msg3消息传输所需资源；

随机接入第三步，终端根据这些资源传输msg3；

随机接入第四步，基站向终端发送msg4消息，其包含竞争解决标识，竞争解决后终端的T-CRNTI转化为CRNTI，数据传输时基站依据此身份标识分配上行链路资源。

参照图4，现有的两步随机接入，其第一步由终端向基站发送msgA消息，msgA消息中包括4步随机接入中的msg1和msg3的等效内容；第二步由基站向终端发送msgB消息，msgB消息中包括4步随机接入中的msg2和msg4的等效内容，以上两步过程可通俗理解为对4步随机接入进行了打包压缩。两步随机接入使得终端和gNB之间的链路传输由两次往返缩减为一次往返，大大缩减了初始接入的时间，更加适合于卫星通信场景。

本发明不仅适用于两步随机接入，同样适合于四步随机接入。

参照图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1，在随机接入第一步，为了应对星地大传播时延，针对用户发送msg1，基站主动推迟msg1检测窗口的起点，并扩大检测窗口的时长。

由于完成下行同步后，终端在指定的RACH时频资源RO发送前导序列，前导序列经历很大的传播时延才能到达基站，因此基站在原先预定的RO时隙检测不到前导序列，需要对基站侧的前导序列接收过程进行修改。

参照图5，本步骤的具体实现如下：

1.1)基站通过卫星的星历信息和及其每个波束覆盖的小区范围，得到地面上距离每个波束小区最近的点和最远的点，分别用于计算与卫星的最小传播时延τ_min和最大传播时延τ_max；

1.2)基站根据τ_min将前导检测的窗口推迟，假设RO时隙为n，则基站的前导检测窗口起点从时隙n变为时隙n+τ_min的时间点，前导检测窗口大小变为τ_max-τ_min。

上述基站取最近的点与卫星的传播时延τ_min作为检测窗口推迟量，能够保证剩下的所有终端所经历的时延都比该最近点大，其τ_min可看成小区内所有终端都需要经历的公共时延；基站取最远点和最近点与卫星的传播时延之差τ_max-τ_min作为前导检测窗口长度，能够保证所有终端发送的msg1均能在检测窗口内到达基站。

步骤2，基站在扩大的前导检测窗口内接收msg1，对其解码得到定时提前量TA，并将定时提前量TA划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f，使整数部分τ_i为时隙的整数倍保证时序对齐，τ_f在5G协议TA要求的范围内。

2.1)基站在扩大的前导检测窗口内接收msg1，对其解码得到定时提前量TA：

参照图6，基站在扩大的前导检测窗口内接收到msg1后，对其进行解码得到定时提前量：TA＝N_TA×T_C，

其中：T_C为5G的最小时间单位，大小为0.509ns；

N_TA初始接入时由以下公式确定：

式中TAC为基站通过RAR下发的定时提前命令，在5G协议中初始TAC取值范围为0-3846，令TAC＝3846，得到5G可支持的最大TA为：3846×16×64×0.509ns/2^μ，令μ＝0时，得到5G协议最大支持的定时提前量TA≈2.005ms；

2.2)基站将定时提前量TA划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f，使整数部分τ_i为时隙的整数倍保证时序对齐，τ_f在5G协议TA要求的范围内：

基站解得TA后通过RAR发送TA值，终端根据接收到的TA值自行完成发送时间调整，但由于星地通信场景下时延很大，导致TA超出了地面5G协议能够支持的范围，故本实例在基站侧补偿大部分的TA值，即基站将传播时延划分为TA的整数部分τ_i和小数部分τ_f，使得τ_f在5G协议所支持的范围内，并用τ_f来维护上行数据同步；同时由于在5G协议下TA的大小为2.005ms/2^μ，为保证TA小数部分τ_f在5G协议所支持的范围内，需满足：此外由于不同参数集下在5G中单个时隙长度为1/2^μms，为保证TA整数部分τ_i为时隙整数倍，τ_i只需为1ms的倍数比如1ms，2ms可满足时序对齐要求，具体实现如下：

2.2.1)在子载波间隔为15khz，单个时隙长度为1ms，TA最大能够取值为2.005ms的5G协议范围下，基站按照以下两种方式划分：

一种是TA以1ms单位划分，使得划分后的小数部分τ_f在1ms以内，划分后的整数部分τ_i是1ms的倍数，以保证满足τ_f≤2.005ms的协议条件，τ_i是单个时隙的整数倍；

另一种是TA以2ms单位划分，使得划分后小数部分τ_f在2ms以内，划分后整数部分τ_i是2ms的倍数，以保证τ_f≤2.005ms的协议条件，τ_i是单个时隙整数倍；

2.2.2)在子载波间隔为30khz，单个时隙长度为0.5ms，TA最大能够取值为1.002ms的5G协议范围下，基站将TA以1ms单位划分，使得划分后的小数部分τ_f在1ms以内，整数部分τ_i是1ms的倍数，以保证τ_f≤1.002ms的协议条件，τ_i是单个时隙整数倍。

本实例在子载波间隔为15khz时，将TA以1ms或者2ms为单位划分可同时满足时序对齐和终端TA范围的协议要求；在子载波间隔为30khz时，将TA以1ms为单位划分可同时满足时序对齐和终端TA范围的协议要求。

步骤3，基站将TA划分为整数部分和小数部分后，将小数部分在RAR窗口内通过msg2下发给终端。

为满足5G协议对msg2的时序要求，终端发送msg1后需要在规定时间内接收到msg2。终端在发送msg1之后会启动一个定时器，如果定时器超时仍然未能收到来自基站的msg2，则此次随机接入失败，该定时器在5G协议中也称为RAR窗口。

参考图7，在5G中，RAR窗口起始位置由图7的T1决定，T1代表RO最后一个符号结束与下一个PDCCH候选集的最小时间间隔，长度大小至少为1个符号，通常在一个时隙以内；RAR窗口的长度T2大小由高层指定，单位为时隙，在5G中最大可支持到80个时隙。由此可知终端RAR窗口时间范围为[n+1+T1，n+1+T1+80]，这里由于T1长度可能小于一个时隙长度，n+1+T1不一定为整数时隙。

除了需要考虑上述RAR窗口时间范围，还需要考虑基站接收到msg1后到发送msg2的调度间隔t₁₂，此值大小由基站决定，通常取值为10个时隙以内。为了确保在星地大时延情况下终端能在RAR窗口内接收到RAR响应，在单向传播时延为t的情况下，需满足：

1+2*t+t₁₂<T1+T2

当载波间隔为15Khz时，一个时隙长度为1ms，则T1+T2的值近似为80ms，在此情况下RAR能否成功接收主要取决于传播时延，t₁₂可以忽略不计，因而星地往返时延在80ms内，可以保证终端如期在RAR窗口内接收到RAR响应；

当子载波间隔为30khz时，一个时隙长度为0.5ms，则T1+T2的值近似为40ms，在此情况下需保证低轨卫星往返时延在40ms以内，而在其他子载波情况下RAR窗口太小不足以支持星地时延。

根据上述说明，本实例在15khz的子载波间隔情况下，能够支持星地往返时延达到80ms，在30khz的子载波间隔情况下，能够支持星地往返时延达到40ms。

由上述5G协议对msg2的时序要求，步骤3的具体实现如下：

3.1)在15khz的子载波间隔情况下，终端发送msg1后在80ms内接收到基站通过RAR仅发送TA的小数部分τ_f，并将接收到的τ_f值作为定时提前量的值，在上行传输时提前τ_f的时间发送；

3.2)在30khz的子载波间隔情况下，终端发送msg1后在40ms内接收到基站通过RAR仅发送TA的小数部分τ_f，并将接收到的τ_f值作为定时提前量的值，在上行传输时提前τ_f的时间发送。

步骤4，基站根据对TA划分后的整数部分τ_i调整上行接收时隙。

基站将TA的小数部分τ_f通知终端，终端根据τ_f在上行传输时提前τ_f的时间发送。然而，由于终端侧调整的定时提前量只是时延的一小部分，因而还需在基站侧针对终端将向后调整上行接收时隙，这样上行数据才能被正确接收。

4.1)依据TA整数部分τ_i对基站上行接收时隙调整，完成上行同步：

参考图8，gNB的下行传播时延近似为1.2个时隙，往返时延为2.4个时隙，子载波间隔为15khz，一个时隙的时间长度为1ms，由基站检出的TA为2.4ms，通过步骤2的划分方式得到TA的整数部分τ_i为2ms，小数部分τ_f为0.4ms，m’为基站原先预计的上行接收时隙，在此情况下基站对上行接收时隙的调整是将原先m’上行时隙的数据修改为在m’+τ_i处接收，具体到本例中，基站在m’+2时隙接收终端上行发送的m时隙的数据；

4.2)依据TA整数部分τ_i对物理上行共享信道PUSCH传输过程调整：

基站能否在指定的时隙接收到msg3取决于PUSCH的定时关系，即终端在时隙n检测到物理下行控制信道PDCCH数据后，在时隙n+k2上行发送PUSCH，其中，k2指上行调度DCI与其调度的PUSCH之间的slot间隔；对于msg3的传输，是终端在时隙n检测到RAR响应后，在时隙n+k2+Δ上行发送msg3，Δ在5G协议下最大取到6个时隙。

参考图9，本步骤对上行共享信道PUSCH的传输过程具体调整是：基站根据TA的整数部分τ_i调整PUSCH的接收时隙m’为m’+τ_i，并在时隙m’+τ_i接收终端在时隙m上发送的msg3消息，该消息经过时延刚好在时隙m’+τ_i到达基站，基站能够在调整后的上行时隙处正确完成PUSCH接收过程，即完成随机接入第三步msg3的接收过程。

参考图10，为满足5G协议对msg3/msg4的时序要求，终端在发送msg3之后需要在规定时间内接收到msg4。终端在发送msg3后开启msg4接收窗，协议称其为竞争解决定时器，终端必须在此窗口内接收到msg4，否则认定为msg3发送失败，失败后终端需要重新发送msg3并重新开启定时器。在5G中此窗口值最大可取到64个子帧的长度，也就是64ms。

为了保证在大时延环境下无需修改协议就能实现msg4的正确接收，星地往返时延应该小于80ms，综合考虑RAR窗口和msg4接收窗口的限制得出结论：本实例在15kHz子载波间隔时，最大能够支持的星地往返时延为64ms；在30kHz子载波间隔时，最大能够支持的星地往返时延为40ms。在上述条件下终端完成随机接入第四步msg4的接收过程。

4.3)依据TA整数部分τ_i对HARQ传输过程进行调整：

终端收到msg4后还需要通过物理上行控制信道PUCCH向基站反馈HARQ信息，标准的HARQ过程可以描述为：终端在时隙n接收PDSCH，并在n+k1时隙发送相应的HARQ-ACK信息，其中，k1是通过DCI中的PDSCH到HARQ的定时指示器来指示的值，如果DCI中没有该定时指示器，则通过高层参数来表示，此定时指示器指示了终端从接收到下行数据开始间隔多少时隙进行反馈；其中，k0是指下行调度DCI与其调度的PDSCH之间的Slot间隔。在星地大时延情况下，HARQ反馈信息不能及时到达基站，需要对HARQ传输过程进行调整。

参考图11，对HARQ的调整是：基站根据TA的整数部分τ_i将PUCCH的接收时隙m’调整为m’+τ_i，并在时隙m’+τ_i接收终端在时隙m上发送的HARQ反馈消息，该消息经过时延刚好在时隙m’+τ_i到达基站，基站能够在调整后的上行时隙处正确完成PUCCH接收过程；

4.4)依据TA整数部分τ_i对信道状态信息参考信号CSI-RS和信道探测参考信号SRS传输过程进行调整：

5G协议根据CSI-RS和SRS的不同使用场景，定义了三种相同的时域行为：周期型，半永久型和非周期型。其中：

对于非周期型属于动态调度，CSI-RS和SRS无需进行周期性发送，只在需要时传输，且没有固定的定时关系，

对于周期型和半永久型CSI-RS和SRS都需要按照设定的周期发送；

4.4.1)依据TA整数部分τ_i对周期型和半永久型CSI-RS和SRS传输过程调整：

周期型和半永久型CSI-RS和SRS的时域位置满足以下公式：

其中表示5G一个帧含有的时隙数，n_f表示当前帧号，/>表示当前时隙号，T_offset表示指定的时隙偏移量，T表示上报周期，最大可配置为640个时隙长度。

参考图12，在T＝20，T_offset＝8，时隙号为8时，CSI-RS和SRS上行承载于PUCCH发送，对周期型和半永久型CSI-RS和SRS的传输过程的是：基站根据TA的整数部分τ_i将CSI-RS和SRS的接收时隙m’调整为m’+τ_i，即针对图12中终端8时隙发送的CSI-RS和SRS信号，基站在时隙10处将其进行解码；

4.4.2)依据TA整数部分τ_i对非周期型CSI-RS和SRS传输过程调整：

非周期型属于动态调度，其CSI-RS和SRS不是周期性发送，只在需要时通过基站调度终端传输。

参考图12，在时隙号为18时，基站调度终端发送CSI-RS和SRS信号，对非周期型CSI-RS和SRS传输过程的调整是：基站根据TA的整数部分τ_i将CSI-RS和SRS的接收时隙m’调整为m’+τ_i，即针对图12中终端时隙18发送的CSI-RS和SRS信号，基站在时隙20处将其进行解码。

通过上述对CSI-RS和SRS传输过程的调整，基站能够正确完成非周期、半永久传输和周期调度的CSI-RS和SRS信号的接收；

4.5)依据TA整数部分τ_i对调度请求SR传输过程调整：

SR是终端向网络侧申请资源用于新数据传输的一种方式，终端发送SR不需要资源块RB，其与CSI-RS一样也通过PUCCH控制信道传输，在时域上有周期型和非周期传输方式。

4.5.1)依据TA整数部分τ_i对周期型SR传输过程调整：

对于周期型调度，发送SR请求的时刻需要满足以下公式：

式中SR_offset表示偏移量，SR_periodicity表示周期，最大可配置为640个时隙长度。

参考图13，在SR_peeriodicity＝20，SR_offset＝8，时隙号为8时，SR上行承载于PUCCH发送，对SR的传输过程的调整是：基站根据TA的整数部分τ_i将SR的接收时隙m’调整为m’+τ_i，即针对终端时隙8发送的SR信号，基站在时隙10处将其进行解码；

4.5.2)依据TA整数部分τ_i对非周期型SR传输过程调整：

非周期型SR只在需要时通过基站调度终端传输。

参考图13，在时隙号为18时，基站调度终端发送SR信号，对非周期型SR的传输过程调整是：基站根据TA的整数部分τ_i将SR的接收时隙m’调整为m’+τ_i，即针对图13中终端时隙18发送的SR信号，基站在时隙20处将其进行解码。

通过对SR传输过程的调整，基站能够正确完成非周期传输和周期调度的SR信号的接收。

综上所述，本发明能在不改变协议的情况下，可使现有的终端实现与卫星的随机接入过程，同样也能满足5G协议对随机接入后续数据传输的各种定时关系，完成终端与卫星正常的通信流程。

Claims (8)

1.一种低轨卫星FDD体制下5G终端直连卫星的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在随机接入第一步，由终端向基站发送前导序列msg1，基站推迟前导序列检测窗口起点，并扩大检测窗口的时长；

(2)基站在扩大后的前导检测窗口内接收前导序列，并解码得到不同终端的定时提前量TA；

(3)针对不同终端的TA，基站将其划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f；

(4)在随机接入第二步，由基站向终端发送随机接入响应msg2，即基站将TA小数部分τ_f发送给终端，终端根据接收到的定时提前量τ_f调整上行发送时间；

(5)基站根据TA整数部分τ_i调整随机接入第三步中msg3消息的接收时隙；

(6)基站向终端发送msg4消息，完成随机接入第四步，终端反馈混合自动重传请求HARQ信息给基站；

(7)基站根据TA整数部分τ_i调整HARQ反馈信息的接收时隙；

(8)基站根据TA整数部分τ_i调整信道状态信息参考信号CSI-RS、信道探测参考信号SRS、调度请求SR和上行共享物理信道PUSCH传输流程的接收时隙，完成5G终端与卫星的直连。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中基站推迟前导序列检测窗口起点，并扩大检测窗口的时长，实现如下：

(2a)基站通过卫星的星历信息和及其每个波束覆盖的小区范围，得到地面上距离每个波束小区最近的点和最远的点，并分别计算这两个点与卫星的传播最小时延τ_min和最大时延τ_max；

(2b)根据最小传播时延τ_min将基站的前导检测的窗口推迟，即假设随机接入时机RO时隙为n，则基站的前导检测窗口起点从n变为n+τ_min，窗口大小扩大为τ_max―τ_min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中针对不同终端的TA，基站将其划分为整数部分τ_i和小数部分τ_f，其实现如下：

(3a)在子载波间隔为15khz，单个时隙长度为1ms，TA最大能够取值为2.005ms的5G协议范围下，基站按照以下两种方式划分：

一种是TA以1ms单位划分，使得划分后的小数部分τ_f在1ms以内，划分后的整数部分τ_i是1ms的倍数，以保证满足τ_f≤2.005ms的协议条件，τ_i是单个时隙的整数倍；

另一种是TA以2ms单位划分，使得划分后小数部分τ_f在2ms以内，划分后整数部分τ_i是2ms的倍数，以保证τ_f≤2.005ms的协议条件，τ_i是单个时隙整数倍；

(3b)在子载波间隔为30khz，单个时隙长度为0.5ms，TA最大能够取值为1.002ms的5G协议范围下，基站将TA以1ms单位划分，使得划分后的小数部分τ_f在1ms以内，整数部分τ_i是1ms的倍数，以保证τ_f≤1.002ms的协议条件，τ_i是单个时隙整数倍。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中终端根据接收到的定时提前量τ_f调整上行发送时间，是基站通过RAR仅发送TA的小数部分τ_f，终端将接收到的τ_f值作为定时提前量的值，在上行传输时提前τ_f的时间发送，完成定时提前调整。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中基站根据TA整数部分τ_i调整随机接入第三步中msg3消息的接收时隙，是针对msg3的传输流程，终端根据基站调度在上行时隙n发送的msg3数据，基站将上行时隙n的msg3数据改为在时隙n+τ_i接收，使得msg3能够被基站正常接收。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)基站向终端发送msg4消息，完成随机接入第四步，是基站在接收到终端发送的msg3消息后，向终端发送msg4消息，终端正常接收msg4，完成随机接入第四步。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中基站根据TA整数部分τ_i调整HARQ反馈信息的接收时隙，是针对HARQ过程的传输定时流程，终端根据基站调度在上行时隙n发送HARQ反馈信息，基站将上行时隙n的HARQ反馈信息改为在时隙n+τ_i接收，完成终端向基站反馈HARQ信息的过程。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中基站根据TA整数部分τ_i调整信道状态信息参考信号CSI-RS、信道探测参考信号SRS、调度请求SR和上行共享物理信道PUSCH传输流程的接收时隙，其实现如下：

针对参考信号CSI-RS和SRS的传输定时流程，终端根据基站调度在时隙n上行传输，基站将上行时隙n的CSI-RS数据改为在时隙n+τ_i接收，完成CSI-RS和SRS参考信号的上报流程；

针对SR的传输定时流程，终端根据基站调度在时隙n上行传输，基站将上行时隙n的SR数据改为在时隙n+τ_i接收，完成终端的调度请求流程；

针对PUSCH的传输定时流程，终端根据基站调度在上行时隙n发送的PUSCH数据，基站将上行时隙n的PUSCH数据改为在时隙n+τ_i接收，完成PUSCH上行数据的接收过程。