CN116419388A - Lte通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LTE通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备，方法包括：在终端UE和基站eNodeB处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，基站eNodeB将随机接入消息RAR发送给终端UE，其中随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，第一定时提前命令中包含第一TA值；终端UE的MAC层在收到随机接入消息RAR之后，将第一定时提前命令发送至物理层；物理层在收到第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值；根据本次随机接入的结果，对应选择LastTA值和第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。本发明能够有效解决UE在高速移动或者传输路径消失时上行同步信号发送失败的问题。

Description

LTE通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种LTE通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备。

背景技术

在4G长期演进(Long Term Evolution，LTE)蜂窝通信系统中，驻留在同一小区内的不同用户设备(User Equipment，UE)，其上行信号到达基站eNodeB时要需要时间对齐，以保证各个UE之间上行信号的正交性，从而有助于消除小区内的干扰。由于信号在空间传输是有延迟的，如果UE在呼叫期间向远离基站的方向移动，则从基站发出的信号将“越来越迟”的到达UE，与此同时，UE的信号也会“越来越迟”的到达基站，延迟过长会导致基站收到的UE在本时隙上的信号与基站收其它UE下一个时隙的信号相互重叠，引起码间干扰。

为了解决小区内UE之间干扰的这个问题，3GPP标准LTE协议中规定了TimeAdvance机制，即通过应用定时提前(Timing Advance，TA)来实现各个UE上行传输时间的对齐，每个UE上行发送时间，通过不同的TA调整，使得上行发送信号到达基站的时间是对齐的。

但是处于连接态的UE，如果发起以请求授权资源为目的的随机接入，那么按照标准36.321协议，MAC(介质访问控制层)选的前导并且时间校准计时器Time AlignmentTIMER在运行状态，那么UE要忽略本次随机接入消息(Random Access Response，RAR)中的定时提前指令Timing Advance Command，但是如果UE在高速移动过程中(例如运行中的高铁上的UE，其与eNodeB的传输延迟会不断变化)，或者当前传输路径突然消失，切换到新的传输路径(例如在建筑物密集的城市，走到建筑的转角时)，时间校准计时器TimeAlignment TIMER时长又比较长，那么对应的TA值可能瞬间就不可用了，那么使用之前的TA值，本次随机接入过程MSG3很大概率发不成功。

因此，有必要提供一种新型的LTE通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LTE通信的上行同步方法、装置、存储介质及终端设备，能够有效解决UE在高速移动或者传输路径消失时上行同步失败的问题。

第一方面，为实现上述目的，本发明的所述一种LTE通信的上行同步方法，所述方法包括：

在终端UE和基站eNodeB处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，所述基站eNodeB将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值；

所述终端UE的MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层；

所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值；

根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

本发明所述LTE通信的上行同步方法的有益效果在于：在终端UE接收到随机接入消息RAR之后，物理层通过记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值，根据随机接入的结果，对应选择LastTA值或者随机接入消息RAR中的第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值，从而有效解决连接态随机接入时，终端UE高速移动或传输路径消失的场景下，使用原来的定时提前值导致上行同步数据发送失败的问题，而且也不会影响正常状态下终端UE发起的连接态随机接入过程。

可选的，所述根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一定时提前命令中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值，包括：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行随机接入。

可选的，在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前量之后，所述基站eNodeB周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程。

可选的，所述基站eNodeB下发所述第二定时提前命令的TA校准精度高于所述所述第一定时提前命令的TA校准精度。

可选的，所述终端UE处于高速移动状态或者传输路径消失并切换到新的传输路径时，本次接入失败，所述高速移动状态包括处于运行的火车或者高铁上。

第二方面，本发明公开了一种LTE通信的上行同步装置，包括终端UE和基站eNodeB：

所述基站eNodeB用于在连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用时，将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值；

所述终端UE用于在MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层；所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值，并根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

可选的，所述终端UE还用于：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行上行定时同步。

可选的，所述基站eNodeB还用于：在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值之后，周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程。

第三方面，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的LTE通信的上行同步方法。

第四方面，本发明还提供了一种终端设备，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端设备执行上所述的LTE通信的上行同步方法。

附图说明

图1为现有技术中初始上行同步过程中RAR数据包的格式示意图；

图2为现有技术中连接态上行同步更新过程中定时提前命令的格式示意图；

图3为本发明实施例的所述LTE通信的上行同步方法的流程图；

图4为本发明实施例的所述LTE通信的上行同步装置的结构框图；

图5为本发明实施例的所述终端设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

现有技术中为了解决小区内UE之间干扰的这个问题，3GPP标准LTE协议中规定了Time Advance机制，即通过应用定时提前(Timing Advance，TA)来实现各个UE上行传输时间的对齐，每个UE上行发送时间，通过不同的TA调整，使得上行发送信号到达基站的时间是对齐的。

在终端UE侧看来，Timing Advance本质上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(negative offset)。基站eNodeB通过适当地控制每个UE的偏移，可以控制来自不同UE的上行信号到达eNodeB的时间，对于离eNodeB较远的UE，由于有较大的传输延迟，就要比离eNodeB较近的UE提前发送上行数据。目前标准规定了两种方式来设定不同UE的上行发送提前量。

1)初始上行同步过程：eNodeB在随机接入响应消息中携带初始TA值的方式；

2)连接态上行同步更新过程：eNodeB周期性调整TA方式。

针对第一种的初始上行同步过程，UE在初始接入LTE的过程中，首先发送上行的物理随机接入信道(Physical Random Access Channel，PRACH)前导序列，eNodeB通过测量UE的前导序列，在随机接入消息RAR中返回给UE 11bit的初始Timing Advance值(在0到1282之间取值)。标准规定上行同步的粒度为16Ts(1Ts＝1/30720ms)≈0.52us,那么对应TACommand值范围0～1282，TA的时间范围为0到0.67ms。参考图1，UE根据RAR中的初始TimingAdvance Command值，做相应的上行时间调整NTA＝TA*16Ts。

针对第二种连接态上行同步更新，UE在获得初始同步以后，随着时间的推移，由于信道情况的改变或者UE(以及基站eNodeB)的时钟漂移，UE可能重新变为失步状态。为此eNodeB会周期性的为UE发送TA命令，指导UE进行上行的同步，并且eNodeB为每个UE配置了一个时间校准计时器Time Alignment Timer，规定了Timing Advance Command的有效期。UE在每次接收到eNodeB的TA命令后，都会重启该定时器。在Time Alignment Timer超时以后，如果UE未能收到任何的TA命令，那么UE认为上行已经失步，此时UE不能再进行任何的上行数据传输，而必须通过随机接入的过程来对上行的TA进行重新初始化。

UE接入到LTE通信系统以后，获得初始的上行同步，开始可以发送上行信号。eNodeB通过对UE上行信号(包括SRS，CQI，HARQ以及PUSCH中的数据等)的时间进行测量，来决定TA的时间并在适当的时机发送相应的TA命令给UE。参考图2，与初始接入响应中的TA不同，此时的TA为6个bi，在0到63之间取值，表示当前的TA与上一个TA之间的偏移值，即新的调整值根据标准定义的公式计算得到：NTA,new＝NTA,old+(TA-31)*16Ts。

但是对于处于连接态的UE，如果UE在高速移动过程中(例如运行中的高铁上的UE，其与eNodeB的传输延迟会不断变化)，或者当前传输路径突然消失，切换到新的的传输路径(例如在建筑物密集的城市，走到建筑的转角时)，Time Alignment TIMER时长又比较长，那么对应的TA值可能瞬间就不可用了，那么使用之前的TA值，本次随机接入过程MSG3很大概率发不成功。

针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种LTE通信的上行同步方法，参考图3，所述方法包括如下步骤：

S301、在终端UE和基站eNodeB处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，所述基站eNodeB将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值。

在终端UE和基站eNodeB处于连接态的过程中，当终端UE发生突发情况而导致当前正在使用的定时提前值TA瞬间不可用时，直接使用当前的定时提前值TA发送MSG3进行上行同步校准大概率是不成功的。此时，在基站eNodeB将随机接入消息RAR发送给所述终端UE之后，由于随机接入消息RAR中包含了第一定时提前命令TAC，而第一定时提前命令TAC中包含第一TA值，以便于后续终端UE根据需要选择对应的定时提前值。

S302、所述终端UE的MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层。

在所述终端UE的MAC层收到随机接入消息RAR之后，考虑到无论终端UE当前处于什么状态，RAR响应消息中的定时提前值TA肯定是可用的，因此终端UE的MAC层无条件将所述随机接入消息RAR中的第一定时提前命令发送至物理层使用。

S303、所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值。

为了不违背协议标准，终端UE的物理层在收到来自随机接入消息RAR中的第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值作为LastTA值，以便于后续选择合适的定时提前值，从而提高终端UE发送MSG3建立请求的成功率。

S304、根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

在一些实施例中，所述根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一定时提前命令中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值，包括：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值继续作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行上行定时同步。

示例性的，当终端UE在本次接入过程中成功时，这说明当前接入的定时提前值是可用的，即第一TA值是可用的，则后续终端UE在发送MSG3建立连接请求时继续使用当前的第一TA值作为定时提前值；而当本次接入失败的时候，则判断之前使用的定时提前值LastTA值是否有效，如果LastTA值有效，则所述终端UE的物理层将当前的定时提前值回退到上一次记录的LastTA值，并将LastTA值作为定时提前值发送MSG3建立连接以实现随机接入，并进行上行同步的校准。从而实现既不违背协议标准，也能解决终端UE在高速移动场景下或者传输路径突然消失时MSG3大概率发送不成功的问题。

在一些实施例中，在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值之后，所述基站eNodeB周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程，所述基站eNodeB下发所述第二定时提前命令的TA校准精度高于所述所述第一定时提前命令的TA校准精度。

虽然第一定时提前命令中的第一TA值是可用的，但是第一定时提前命令中的第一TA值的校准精度较粗，在随机接入成功之后，为了提高精度，基站eNodeB会周期性下发第二定时提前命令，由于下发的所述第二定时提前命令的TA校准精度高于所述所述第一定时提前命令的TA校准精度，从而便于提高精度。

在一些实施例中，所述终端UE处于高速移动状态或者传输路径消失并切换到新的传输路径时，本次接入失败，所述高速移动状态包括处于运行的火车或者高铁上。

示例性的，当终端UE处于高速移动的状态，比如正在运行的高铁或者火车、汽车上时，或者当终端UE的当前传输路径突然消失并切换到新的传输路径，比如在建筑物秘籍的城市走到建筑的转角时，则终端UE接入基站eNodeB的过程有可能会失败，因此通过上述方式进行上行接入同步，避免信号延迟过长导致的信号相互重叠干扰。

本发明还公开了一种LTE通信的上行同步装置，参考图4，包括终端UE41和基站eNodeB42：

所述基站eNodeB42用于在处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值；

所述终端UE41用于在MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层；所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值，并根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

在一些实施例中，所述终端UE41还用于：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值继续作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行上行定时同步。

在一些实施例中，所述基站eNodeB42还用于：在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值进行随机接入之后，周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程。

需要说明的是，上述LTE通信的上行同步装置的工作过程和原理与前述LTE通信的上行同步方法的步骤一一对应，此处不再赘述。

在本申请的另一些实施例中，本申请实施例公开了一种终端设备，如图5所示，该设备500可以包括：一个或多个处理器501；存储器502；显示器503；一个或多个应用程序(未示出)；以及一个或多个计算机程序504，上述各器件可以通过一个或多个通信总线505连接。其中该一个或多个计算机程序504被存储在上述存储器502中并被配置为被该一个或多个处理器501执行，该一个或多个计算机程序504包括指令。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的LTE通信的上行同步方法。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。所述存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

通过以上的实施方式的描述，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，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。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。

在本申请实施例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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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，本申请实施例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全部或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)或处理器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：快闪存储器、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。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种LTE通信的上行同步方法，其特征在于，所述方法包括：

在终端UE和基站eNodeB处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，所述基站eNodeB将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值；

所述终端UE的MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层；

所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值；

根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

2.根据权利要求1所述的LTE通信的上行同步方法，其特征在于，所述根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一定时提前命令中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值，包括：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值继续作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行上行定时同步。

3.根据权利要求2所述的LTE通信的上行同步方法，其特征在于，在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前量之后，所述基站eNodeB周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程。

4.根据权利要求3所述的LTE通信的上行同步方法，其特征在于，所述基站eNodeB下发所述第二定时提前命令的TA校准精度高于所述所述第一定时提前命令的TA校准精度。

5.根据权利要求2所述的LTE通信的上行同步方法，其特征在于，所述终端UE处于高速移动状态或者传输路径消失并切换到新的传输路径时，本次接入失败，所述高速移动状态包括处于运行的火车或者高铁上。

6.一种LTE通信的上行同步装置，其特征在于，包括终端UE和基站eNodeB：

所述基站eNodeB用于在处于连接态的通信过程中，若当前的定时提前值不可用，将随机接入消息RAR发送给所述终端UE，其中所述随机接入消息RAR中包括第一定时提前命令TAC，所述第一定时提前命令中包含第一TA值；

所述终端UE用于在MAC层在收到所述随机接入消息RAR之后，将所述第一定时提前命令发送至物理层；所述物理层在收到所述第一定时提前命令TAC的时候，记录当前正在使用的定时提前值并记为LastTA值，并根据本次随机接入的结果，对应选择所述LastTA值和所述第一TA值中的其中一个作为UE连接态上行传输的定时提前值。

7.根据权利要求6所述的LTE通信的上行同步装置，其特征在于，所述终端UE还用于：

如果本次接入成功，则将所述第一TA值继续作为UE连接态上行传输的定时提前值；

如果本次接入失败，判断所述LastTA值是否有效，在确定所述LastTA值有效之后，所述物理层将当前的定时提前值回退到所述LastTA值，并根据所述LastTA值进行上行定时同步。

8.根据权利要求7所述的LTE通信的上行同步装置，其特征在于，所述基站eNodeB还用于：在将所述第一TA值作为UE连接态上行传输的定时提前值之后，周期性下发第二定时提前命令至所述终端UE进行连接态的上行同步更新过程。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的LTE通信的上行同步方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端设备执行权利要求1至5中任一项所述的LTE通信的上行同步方法。

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