CN117729595A

CN117729595A - 短波通信系统链路建立方法及装置

Info

Publication number: CN117729595A
Application number: CN202311858365.3A
Authority: CN
Inventors: 陈茜茜; 张劲林; 吴和兵; 万福
Original assignee: Network Communication and Security Zijinshan Laboratory
Current assignee: Network Communication and Security Zijinshan Laboratory
Priority date: 2023-12-29
Filing date: 2023-12-29
Publication date: 2024-03-19

Abstract

本发明提供一种短波通信系统链路建立方法及装置，属于通信技术领域。所述方法包括：在基站处于测量状态的情况下，依次通过各可用频点发送呼叫消息；接收终端通过各可用频点发送的响应消息；基于响应消息确定各可用频点的下行信道质量以及上行信道质量；基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点；通过当前驻留的可用频点发送确认消息。本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法及装置，可以减少硬件成本并提高系统的可靠性。

Description

短波通信系统链路建立方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种短波通信系统链路建立方法及装置。

背景技术

传统的短波通信是指利用3-30MHz频段的无线电波进行信息传输的一种无线通信方式，它有覆盖范围广，传输距离远的优点，传输可达上万公里，但传输速率较低。而目前大规模使用的5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)技术，使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)波形等技术，其传输速率较传统短波系统有很大的优势，但小区覆盖范围仅有几百米。将短波和5G技术结合实现远距离5G空口传输，称为5G短波通信系统，此系统具有覆盖范围广、传输速率高的特点

5G短波通信系统，特别是在TDD(Time Division Duplexing，时分双工)模式时，其工作模式、定时、波形等方面跟传统短波通信系统有很大差异，一般使用类似第一代ALE(Automatic Link Establishment，自动链路建立)方式：有通信需求时，使用额外的探测设备探测各频点传输特性，再根据探测结果选择工作频点，有时需操作人员介入，这种方式硬件成本高，且不够灵活。

发明内容

本发明提供一种短波通信系统链路建立方法及装置，能够使基站和终端自动实现工作频点切换，从而解决现有技术中5G短波通信系统链路建立成本高且不够灵活的缺陷。

第一方面，本发明实施例提供一种短波通信系统链路建立方法，应用于基站，所述方法包括：

在所述基站处于测量状态的情况下，依次通过各可用频点发送呼叫消息；

接收终端通过各可用频点发送的响应消息；所述响应消息是终端基于呼叫消息对可用频点的下行信道质量进行测量后生成的；

基于所述响应消息确定各可用频点的下行信道质量以及上行信道质量；

基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点；所述目标工作频点为所述基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点；

通过当前驻留的可用频点发送确认消息，所述确认消息携带有所述目标工作频点信息。

在一个实施例中，所述依次通过各可用频点发送呼叫消息，包括：

基于各可用频点的预设探测周期，通过各可用频点发送呼叫消息；

所述呼叫消息包括所述基站要发送呼叫消息的下一个可用频点的信息。

在一个实施例中，所述从各可用频点中确定目标工作频点，包括以下任一项：

将对应的目标终端数量最多的可用频点作为所述目标工作频点；

从对应的目标终端数量超过数量阈值的可用频点中选择一个作为所述目标工作频点。

在一个实施例中，所述方法还包括：

在满足如下条件中的任一项的情况下，所述基站由业务状态切换到测量状态：

当前使用的可用频点的通信质量低于通信质量阈值，且预设探测周期超时；所述预设探测周期超时指存在预设探测周期到达但基站未发送呼叫消息的可用频点；

当前使用的可用频点无业务数据传输，且预设探测周期超时；

各可用频点的通信质量均低于通信质量阈值；

在满足如下条件的情况下，所述基站保持业务状态：

当前使用的可用频点的通信质量低于通信质量阈值，且无预设探测周期超时，此时所述基站切换可用频点；

在满足如下条件中的任一项的情况下，所述基站由测量状态切换到业务状态：

已获取当前使用的可用频点的下行信道质量以及上行信道质量，且无预设探测周期超时；

已获取当前使用的可用频点的下行信道质量以及上行信道质量，且基站连续获取下行信道质量以及上行信道质量的可用频点的数量达到数量阈值；

在满足如下条件的情况下，所述基站保持测量状态：

已获取当前使用的可用频点的下行信道质量以及上行信道质量，预设探测周期超时并且基站连续获取下行信道质量以及上行信道质量的可用频点的数量未达到数量阈值，此时所述基站切换可用频点发送呼叫消息。

在一个实施例中，在所述基站处于测量状态的情况下，所述基站的时域资源配置依次包括：M×C个下行时隙、P个上行时隙、1个下行时隙；

所述M×C个下行时隙用于传输所述呼叫消息，M的取值由时分双工TDD模式帧结构中，距离最近的用于传输下行数据的两个目标时隙之间的上行时隙数量确定，所述目标时隙为下行时隙或者灵活时隙，C为所述可用频点的总数；

所述P个上行时隙用于传输所述响应消息，P的取值由所述基站所能容纳的终端数量确定；

所述1个下行时隙用于传输所述确认消息。

在一个实施例中，所述基站在各可用频点的驻留时长最少为M×C个时隙。

第二方面，本发明实施例提供一种短波通信系统链路建立方法，应用于终端，所述方法包括：

在所述终端处于测量状态的情况下，通过接入的可用频点接收基站发送的呼叫消息；

基于所述呼叫消息测量可用频点的下行信道质量，并通过可用频点发送响应消息；

其中，所述响应消息包括下行信道质量信息；所述响应消息用于所述基站从各可用频点中确定目标工作频点；所述目标工作频点为所述基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点。

在一个实施例中，所述呼叫消息包括所述基站要切换的下一个可用频点的信息。

在一个实施例中，所述终端还包括扫描状态；

在所述扫描状态下，所述终端搜索目标消息和SSB消息，所述目标消息包括所述呼叫消息、所述响应消息、所述终端发送的确认消息，所述确认消息携带有所述目标工作频点信息；

所述终端还包括业务状态，所述业务状态为传输业务数据的状态。

在一个实施例中，所述方法还包括：

若所述终端在扫描状态下搜索到所述目标消息和所述SSB信息，则根据所述SSB信息完成下行时间同步，并执行如下操作：

若所述目标消息为所述基站在业务状态下的呼叫消息，则：

若当前时间处于SSB时隙，则终端进行随机接入以进入所述业务状态；

若当前时间不处于SSB时隙，且所述呼叫消息指示当前工作周期不切换频点，则所述终端等待下个工作周期进行随机接入以进入所述业务状态；

若当前时间不处于SSB时隙，且所述呼叫消息指示当前工作周期切换频点，则所述终端切换频点并等待重新搜索所述呼叫消息；

若所述目标消息为所述基站在测量状态下的呼叫消息，则：

所述终端根据自身的ID选择时频资源生成所述响应消息，并等待接收所述确认消息；

若所述目标消息为所述响应消息，则：

所述终端等待固定数量的时隙以尝试接收所述确认消息；

若所述目标消息为所述确认消息，则：

所述终端响应于所述确认消息进行频点切换；

在所述终端处于业务状态或者测量状态的情况下，若无法接收到所述目标消息，则转换到所述扫描状态；

在所述终端处于业务状态或者测量状态的情况下，根据所述目标消息进行状态切换。

在一个实施例中，在所述终端处于扫描状态的情况下，所述终端驻留在可用频点的时长最少为M个时隙；

其中，M的取值由时分双工TDD模式帧结构中，距离最近的用于传输下行数据的两个目标时隙之间的上行时隙数量确定，所述目标时隙为下行时隙或者灵活时隙。

第三方面，本发明实施例提供一种短波通信系统链路建立装置，应用于基站，所述装置包括：

探测模块，用于在所述基站处于测量状态的情况下，依次对

通过各可用频点发送呼叫消息；

接收模块，用于接收终端通过可用频点发送的响应消息；所述响应消息是终端基于呼叫消息对可用频点的下行信道质量进行测量后生成的；

确定模块，用于基于所述响应消息确定可用频点的下行信道质量以及上行信道质量；

筛选模块，用于基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点；所述目标工作频点为所述基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点；

通知模块，用于通过当前驻留的可用频点发送确认消息，所述确认消息携带有所述目标工作频点信息。

第四方面，本发明实施例提供一种短波通信系统链路建立装置，应用于终端，所述装置包括：

接收模块，用于在所述终端处于测量状态的情况下，通过接入的可用频点接收基站发送的呼叫消息；

响应模块，用于基于所述呼叫消息测量可用频点的下行信道质量，并通过可用频点发送响应消息；

第五方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第二方面所述的方法。

第六方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其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如第一方面或第二方面所述的方法。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法及装置，通过使基站与终端实现频点探测功能，以结合业务状态周期性穿插对所有频点的探测和评估，并实时根据评估结果进行工作频点的选择和切换，因此，一方面可以实现将频点探测功能集成到短波通信系统中，减少了硬件成本，另一方面还可以实现工作频点的灵活切换，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是适用于本发明的TDD模式的5G短波通信系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法的流程示意图之一；

图3是根据本发明实施例的基站在测量状态下的时隙分配示意图；

图4是根据本发明实施例的基站处于LINK状态时CALL PDU的时频资源占用示意图；

图5是根据本发明实施例的基站处于SOUND状态时CALL PDU的时频资源占用示意图；

图6是根据本发明实施例的RESPOND PDU的时频资源占用示意图；

图7是短波传输路径示意图；

图8是根据本发明实施例的基站驻留时间示意图；

图9是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法的流程示意图之二；

图10是根据本发明实施例的TDD模式帧结构示意图；

图11是根据本发明实施例的终端驻留时间示意图；

图12是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置的结构示意图之一；

图13是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置的结构示意图之二。

图14是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

为便于理解和实施本发明提出的短波通信系统链路建立方法及装置，下面对申请人在创造本发明的过程中涉及的技术内容进行介绍：

本发明提出的短波通信系统链路建立方法，可以适用于TDD模式的5G短波通信系统，如图1所示。TDD模式的5G短波通信系统为星型结构，以基站为中心，基站可以管理多个终端。

图2是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法的流程示意图之一。如图2所示，本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，可以包括：

步骤210、在基站处于测量状态的情况下，依次通过各可用频点发送呼叫消息；

步骤220、接收终端通过各可用频点发送的响应消息；响应消息是终端基于呼叫消息对可用频点的下行信道质量进行测量后生成的；

步骤230、基于响应消息确定各可用频点的下行信道质量以及上行信道质量；

步骤240、基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点；目标工作频点为基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点；

步骤250、通过当前驻留的可用频点发送确认消息，确认消息携带有目标工作频点信息。

需要说明的是，上述短波通信系统链路建立方法的执行主体可以是基站。

在本实施例中，可以对基站和终端进行预配置，例如可以为基站配置C个可用频点，配置基站管理的最大终端数为N，并为每个终端配置终端ID：UeID(0～N-1)等。

其中，可用频点为短波通信系统维护的频点，即基站与终端进行数据交互时可以使用的频点。

传统的5G通信系统一直工作在一个频点上，建链过程为终端成功接收SSB(Synchronization Signal and PBCH block，同步信号和PBCH(Physical BroadcastChannel，物理广播信道)块)后的随机接入过程。而本发明提供的短波通信系统链路建立方法中，系统可以同时维护多个频点，建链过程则增加了工作频点的选择，即基站实时根据终端和信道特征选定合适的工作频点，并发送呼叫消息预告下个工作周期所使用的的工作频点。新的终端在当前工作频点上随机接入，而已经成功接入的终端则跟随基站切换频点。

其中，工作周期可以是基站发射SSB的周期。

在步骤210中，在基站处于测量状态的情况下，基站可以依次通过各可用频点发送呼叫信息，以获取各可用频点的信道质量信息。

基站驻留到可用频点后，会持续通过可用频点发送呼叫消息，以便接入到可用频点的终端接收到该呼叫消息。

在步骤220中，基站接收终端通过各可用频点发送的响应消息。

在接收到呼叫消息后，终端会基于呼叫信息对接入的可用频点的下行信道质量进行测量，并将信道质量测量结果通过响应消息经由该接入的可用频点发送给基站。

基站则会通过各可用频点接收响应消息。

其中，呼叫消息与响应消息可以具体由RRC(Radio Resource Control，无线资源控制)或者MAC CE(Medium Access Control Control Element，媒体接入控制层控制元素)消息，具体例如PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)等实现。本发明实施例对此不作具体限定。

下文中，将以呼叫消息为CALL PDU、响应消息为RESPOND PDU为例对本发明的技术方案进行说明。

在步骤230中，基站基于响应消息确定可用频点的下行信道质量以及上行信道质量。

基站通过各可用频点的呼叫信道接收到终端的RESPOND PDU后，则会基于RESPONDPDU确定各可用频点的下行信道质量以及上行信道质量。

需要说明的是，信道质量可以具体由LQA(Link Quality Analysis，链路质量分析)的形式体现。LQA可以具体包括下行信道质量和上行信道质量；信道质量可以具体由SNR(Signal-Noise Ratio，信噪比)参数来表示。当然，信道质量还可以由其他参数来表示，例如RSRP(Reference Signal Receiving Power，参考信号接收功率)等，本发明实施例对此不作具体限定。

下文中，将以下行信道质量为SNR_D、上行信道质量为SNR_U为例对本发明的技术方案进行说明。

具体地，基站接收到RESPOND PDU后，可以直接从RESPOND PDU中解析出可用频点的SNR_D，并基于RESPOND PDU测量SNR_U。

在步骤240中，基站可以存储以“终端/频点”为单元的LQA信息来汇总接入各可用频点的终端数量、各可用频点的下行信道质量以及各可用频点的上行信道质量等信息。LQA存储结构示例如表1所示，其中终端可以用预配置的UeID来进行区分。

表1LQA存储结构示例

需要说明的是，当终端数量为多个时，可能会存在响应冲突的问题。因此，本发明实施例可以使用终端预配置的UeID来区分响应的先后顺序。例如，当基站同时收到多个终端发送的响应消息时，则可以根据各终端的UeID大小依次降序或者升序响应。

当基站获取到各频点如表1的信息后，即可根据各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点。

在步骤250中，在基站确定目标工作频点信息后，则会通过当前驻留的可用频点的呼叫信道发送携带有目标工作频点信息的呼叫信息。

终端接收到携带有目标工作频点信息的呼叫信息后，则会根据该呼叫信息切换频点，以在目标工作频点与终端进行业务数据传输。

其中，当前驻留的可用频点指的是基站当前所使用的频点，且当前驻留的可用频点可以是基站要获取上行信道质量和下行信道质量的各可用频点中的任一个。

由于基站在确定目标工作频点信息后，才会发送确认消息，因此基站发送确认消息时，可能处于业务状态，也可能仍处于测量状态(例如根据已有的信道质量测量结果已经确定出目标工作频点等情况)。

确认消息可以具体由RRC或者MAC CE消息，具体例如PDU等实现。本发明实施例对此不作具体限定。

下文中，将以确认消息为ACK PDU为例对本发明的技术方案进行说明。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过使基站与终端实现频点探测功能，以结合业务状态周期性穿插对所有频点的探测和评估，并实时根据评估结果进行工作频点的选择和切换，因此，一方面可以实现将频点探测功能集成到短波通信系统中，减少了硬件成本，另一方面还可以实现工作频点的灵活切换，提高了系统的可靠性。

在一个实施例中，依次对通过各可用频点发送呼叫消息，包括：

呼叫消息包括基站要发送呼叫消息的下一个可用频点的信息。

基站可以为每个可用频点设置各自的定时器T_{LQA_fx}(x＝0,1,…,C-1)，从而实现周期性地测量、更新各可用频点的LQA。

例如，当可用频点Fx的定时器T_{LQA_fx}超时时，基站则可以通过可用频点Fx发送呼叫消息，从而获取到可用频点Fx的LQA信息。

通过为各个可用频点设置不同的定时器T_{LQA_fx}，基站则可以有序实现各个可用频点的LQA信息探测。

进一步地，呼叫消息还可以包括基站要发送呼叫消息的下一个可用频点的信息，以便终端及时切换到下一个可用频点从而完成下一个可用频点的探测操作。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过基于各可用频点的预设探测周期来进行LQA信息的采集，以及通过预告的方式告知下一个要获取LQA信息的可用频点的信息，可以实现LQA信息的有序采集并提高LQA信息的采集成功率。

在一个实施例中，从各可用频点中确定目标工作频点，包括以下任一项：

将对应的目标终端数量最多的可用频点作为目标工作频点；

从对应的目标终端数量超过数量阈值的可用频点中选择一个作为目标工作频点。

在获取到各可用频点的终端反馈的LQA信息后，则会判断各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量。

其中，信道质量阈值可以根据实际业务需求进行调整。例如，可以将信道质量(SNR)阈值设置为语音0dB、数据要求-2dB等。

基站可以将对应的目标终端数量最多的可用频点作为目标工作频点；也可以先筛选出对应的目标终端数量超过数量阈值的可用频点作为候选可用频点，然后从各候选可用频点随机或者按照预设规则确定目标工作频点。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过多种方式基于各可用频点对应的信道质量和终端情况确定最优的目标工作频点，可以匹配各种工况，从而提高了短波通信系统的适用性。

在一个实施例中，基站的状态转换可以包括：

在满足如下条件中的任一项的情况下，基站由业务状态切换到测量状态：

当前使用的可用频点的通信质量低于通信质量阈值，且预设探测周期超时(有T_{LQA_fx}超时)；预设探测周期超时指存在预设探测周期到达但基站未发送呼叫消息的可用频点；

当前使用的可用频点无业务数据(例如通话数据、视频数据等)传输，且预设探测周期超时；

各可用频点的通信质量均低于通信质量阈值。

在满足如下条件的情况下，基站保持业务状态：

当前使用的可用频点的通信质量低于通信质量阈值，且无预设探测周期超时(无T_{LQA_fx}超时)；此时表明当前使用的可用频点的通信质量差，基站需切换工作频点。

在满足如下条件中的任一项的情况下，基站由测量状态切换到业务状态：

已获取当前使用的可用频点的下行信道质量以及上行信道质量，且基站连续获取下行信道质量以及上行信道质量的可用频点的数量达到数量阈值。

在满足如下条件的情况下，所述基站保持测量状态：

已获取当前使用的可用频点的下行信道质量以及上行信道质量，预设探测周期超时并且基站连续获取下行信道质量以及上行信道质量的可用频点的数量未达到数量阈值。此时表明基站仍在进行各可用频点下行信道质量以及上行信道质量获取操作，需更换一个可用频点继续发送呼叫消息。

在本发明的实施例中，基站可以分为两个状态，即测量(SOUND)和业务(LINK)状态。当基站处于SOUND状态时测量信道质量，处于LINK状态时则传输业务数据。

其中，LINK状态的持续时间要求是工作周期的整数倍，LINK状态时帧号持续更新，SOUND状态时帧号则暂停更新。

当基站处于LINK状态时，信道按照5G协议工作来传输业务数据，同时实时测量、更新当前频点的LQA信息，在上行时隙和下行时隙中占用固定的时频资源发送呼叫消息，以帮助新终端快速完成下行时间同步，并预告下个探测周期基站的状态。当终端从其他频点切换到当前频点后，可以先使用非竞争随机接入方法实现新频点上下行时间同步。

当基站处于SOUND状态时，不同于LINK状态的TDD模式，SOUND状态时隙分配如图3所示：基站先连续发送M×C个时隙的呼叫消息(图3中示例为M＝4)；然后在接下来的固定个时隙(N/2，N为基站管理的最大终端数)尝试接收终端的响应(RESPOND)消息，估计并更新LQA信息；最后发送一个确认(ACK)消息通知接下来基站的频点和状态。此状态下没有重新进行时间同步。

基站上电时随机或按预配置选择一个可用频点，进入SOUND状态，并依次对每个可用频点进行探测，当所有频点探测完成后会选择合适的工作频点，转到LINK状态。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过设置各种具体的条件来限制基站的状态转换，可以保证基站的有序工作，从而保障通信的正常进行。

在一个实施例中，在基站处于测量状态的情况下，基站的时域资源配置依次包括：M×C个下行时隙、P个上行时隙、1个下行时隙；

M×C个下行时隙用于传输呼叫消息，M为确保终端能够搜索到呼叫消息所需的最少时隙数量，C为可用频点的总数；

P个上行时隙用于传输响应消息，P的取值由基站所能容纳的终端数量确定；

1个下行时隙用于传输确认消息。

如图3所示，在该示例中，确保终端能够搜索到所述呼叫消息所需的最少时隙数量M＝4，可用频点的总数C＝10，则下行时隙的数量为40个。

P的取值由基站所能容纳的终端数量N＝确定，具体为N/2。

需要说明的是，当基站与终端的距离较近时，可以适当增加上行时隙的数量，例如P＝N、P＝N/1.5等；当基站与终端的距离较远时，可以适当减少上行时隙的数量，例如P＝N/3、P＝N/4等。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过将基站测量状态下的时域资源配置程依次包括：M×C个下行时隙、P个上行时隙、1个下行时隙，可以实现时域资源的合理分配，以保障频点探测功能的稳定实现。

在一个实施例中，基站处于LINK状态时，CALL PDU的作用包括：

1、使未同步的终端更快实现下行时间同步。

2、获取基站预告信息。

基站处于SOUND状态时，CALL PDU的作用包括：

1、使未同步的终端更快实现下行时间同步。

2、获取基站预告信息。

3、获取RESPOND PDU开始时刻。

4、终端根据CALL PDU估计出下行信道质量。

CALL PDU由前导preamble和数据data两部分组成。基站处于LINK状态时，时频资源占用情况如图4所示，时域上处于SSB前两个符号，频域位置和大小同SSB；基站处于SOUND状态时，时频资源占用情况如图5，时域上处于slot前两个符号，频域上同LINK状态。data部分也可改为占满整个频带，这样信道质量测试得最准确，但代价是占用了更多资源。

CALL PDU的preamble设计可以借鉴SSB的PSS，即通过一个基本M序列x(n)生成，长度为127，与PSS能区分开即可，计算公式如下：

d(n)＝1-2*x(n),n＝0,1,2,…,126

[x(6) x(5) x(4) x(3) x(2) x(1) x(0)]＝[1 1 1 0 1 1 0]

CALL PDU数据data部分格式如表2所示。

表2 CALL PDU数据data部分格式

其中，公共字段：

Type＝1表示是CALL PDU，区分RESPOND和ACK PDU，因为这三种PDU的前导一样。

State表示基站状态，是LINK还是SOUND。

NextState表示下一个cycle基站的状态，0表示LINK状态，1表示SOUND状态。

NextChannelid表示当下个cycle要切换状态时，系统的频点组号，可按需修改bit数。

LINK状态字段：

SlotInCycle表示当前下行时隙在一个cycle中的位置(0～11，共12个下行时隙，包含灵活时隙)。

SOUND状态字段：

LastFlag表示当前CALL PDU是最后一个，用于给终端定位时隙，确定RESPOND开始时间。终端扫描时可能搜索到任意一个CALL、RESPOND PDU或者ACK PDU。

发送侧：信源比特经过CRC添加，POLAR编码，速率匹配，加扰，QPSK调制和功率调制后，跟产生的DMRS信号一起进行资源映射，DMRS的位置为RB上编号为1、5、9的RE。

接收侧：经过DMRS信道估计，均衡，解调，解扰，解速率匹配，译码，CRC校验后，可获取信源信息。

RESPOND PDU由前导preamble和数据data两部分组成。资源占用示例见图6，每个时隙有2个RESPOND PDU，发送顺序通过预配置的UeID索引，这种配置下RESPOND PDU总共占用N/2个时隙。RESPOND PDU间的间隔可按实际场景配置。同CALL PDU，data部分也可占满整个频带。

RESPOND PDU的前导preamble跟CALL PDU的一致，数据data部分定义如表3。

表3 RESPOND PDU数据data部分格式

其中，Type＝2表示是RESPOND PDU。SNR_D为根据CALL PDU计算的下行信道的SNR。

对于没有完成上行时间同步的终端，发送RESPOND PDU是根据下行定时发送的，所以存在最大2Tp的时间差，Tp表示基站到终端之间的传输时间。以图7的传输路径为例，基站和终端间距离5500km，短波信号经F电离层反射，则终端到基站间的传输长度路径为5573km，可推出2Tp为0.03724秒。只要两个RESPOND PDU之间间隔大于0.03724秒就不会出现终端间干扰的现象。

ACK PDU的资源占用情况以及前导preamble的产生都跟CALL PDU一致。ACK PDU的数据data部分定义如表4。

表4ACK PDU数据data部分格式

其中，Type＝3表示是ACK PDU。NextState指示当前探测结束后基站转入哪一种状态。NextChannelid表示下一个目的频点编号。

下面对本发明提供的短波通信系统链路建立方法中，基站在各可用频点的驻留时间进行说明。

如图8所示，以共10个可用频点为示例，上半部分为基站发射时隙，下半部分为终端扫描时隙。终端按顺序扫描10个可用频点，每个可用频点驻留4个时隙，则扫描所有频点使用时间为40个时隙。为保证终端一定能扫描到CALL PDU，基站在每个可用频点的驻留时间最少为40个时隙。

对应C个可用频点，基站在LINK状态的驻留时间，和在SOUND状态持续发送CALLPDU时间至少为M(确保终端能够搜索到CALL PDU消息所需的最少时隙数量)×C个时隙，且LINK状态的驻留时间必须是工作周期的整数倍。

图9是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法的流程示意图之二。如图9所示，本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，可以包括：

步骤910、在终端处于测量状态的情况下，通过接入的可用频点接收基站发送的呼叫消息；

步骤920、基于呼叫消息测量可用频点的下行信道质量，并通过可用频点发送响应消息；响应消息包括下行信道质量信息；

其中，响应消息用于基站从各可用频点中确定目标工作频点；目标工作频点为基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点。

需要说明的是，上述短波通信系统链路建立方法的执行主体可以是终端。

上述短波通信系统链路建立方法与上文基站侧的短波通信系统链路建立方法属于同一个发明构思，部分内容可互相对应参照，下文将避免赘述相同内容。

在基站处于测量状态的情况下，基站会依次向个可用频点发送CALL PDU。

对应地，在步骤910中，当终端处于测量状态时，终端可以通过接入的可用频点接收基站发送的CALL PDU。

接着，终端会在步骤920中基于呼叫信息对可用频点的下行信道质量进行测量，并将信道质量测量结果SNR_D通过RESPOND PDU经由可用频点的呼叫信道发送给基站。

对应地，基站会通过可用频点的呼叫信道接收RESPOND PDU，并从RESPOND PDU中解析出可用频点的SNR_D，并基于RESPOND PDU测量SNR_U。基站进一步可以基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点。

在基站确定目标工作频点后，会通过当前驻留的可用频点发送ACK PDU，该ACKPDU携带有该目标工作频点信息。

对应地，当终端与基站驻留的可用频点相同时，终端会通过该可用频点接收道基站发送的带有目标工作频点信息的ACK PDU，并根据该ACK PDU切换频点，以在目标工作频点与终端进行业务数据传输。

在一个实施例中，呼叫消息还可以包括基站要切换的下一个可用频点的信息。

具体地，基站可以为每个可用频点设置各自的定时器T_{LQA_fx}(x＝0,1,…,C-1)，从而实现周期性地测量、更新各可用频点的LQA。

例如，当可用频点Fx的定时器T_{LQA_fx}超时时，基站则可以想可用频点Fx发送呼叫消息，从而获取到可用频点Fx的LQA信息。

对应地，基站可以将要切换的可用频点的信息通过CALL PDU发送给终端，终端则可以根据CALL PDU的指示及时切换到下一个可用频点从而完成下一个可用频点的信道质量测量。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过预告的方式告知下一个要获取LQA信息的可用频点的信息，可以实现LQA信息的有序采集并提高LQA信息的采集成功率。

在一个实施例中，终端还包括扫描状态；在扫描状态下，终端搜索目标消息以及所述SSB信息；目标消息包括呼叫消息、响应消息、确认消息。

需要说明的是，刚上电时，终端不知道基站工作于哪个频点，则会进入扫描(SCAN)状态，依次扫描各频点来尝试接收目标消息，一旦获取到基站的频点信息，终端就可以跟随基站的频点和状态进行切换。一旦切换到某个不可用的频点，终端则会返回SCAN状态。

终端在每个频点的停留时间称为驻留时间T_dwell，在本发明附图对应的示例中，终端在各可用频点的驻留时间T_dwell为M(M＝4)个时隙。终端会在驻留时间内尝试接收目标消息，以跟踪基站频点和状态；并尝试接收SSB信号继而发起随机接入。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过设置终端的扫描状态以进行频点扫描和同步操作，可以保障系统链路的顺利建立。

在一个实施例中，终端还包括业务状态，业务状态为传输业务数据的状态；

所述方法还包括：

若终端在扫描状态下搜索到目标消息和SSB信息，则根据SSB信息完成下行时间同步，并执行如下操作：

若目标消息为基站在业务状态下的呼叫消息，则：

若当前时间处于SSB时隙，则终端进行随机接入以进入业务状态；

若当前时间不处于SSB时隙，且呼叫消息指示当前工作周期不切换频点，则终端等待下个工作周期进行随机接入以进入业务状态；

若当前时间不处于SSB时隙，且呼叫消息指示当前工作周期切换频点，则终端切换频点并等待重新搜索呼叫消息；

若目标消息为基站在测量状态下的呼叫消息，则：

终端根据自身的ID选择时频资源生成响应消息，并等待接收确认消息；

若目标消息为响应消息，则：

终端等待固定数量的时隙以尝试接收确认消息；

若目标消息为确认消息，则：

终端响应于确认消息进行频点切换。

进一步地，在一个实施例中，所述方法还包括：

在终端处于业务状态或者测量状态的情况下，若无法接收到目标消息，则转换到扫描状态；

在终端处于业务状态或者测量状态的情况下，根据目标消息进行状态切换。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过设置各种具体的条件来限制终端的状态转换，可以保证终端的有序工作，从而保障通信的正常进行。

在一个实施例中，在终端处于测量状态的情况下，终端驻留在可用频点的时长最少为M个时隙；

其中，M的取值由时分双工TDD模式帧结构中，距离最近的用于传输下行数据的两个目标时隙之间的上行时隙数量确定，目标时隙为下行时隙或者灵活时隙。

具体的，在如图10所示的TDD模式帧结构中，依次包括了两个下行时隙、一个灵活时隙和两个上行时隙。

对应地，如图11所示，上半部分为基站发射时隙，下半部分为终端扫描时隙。在图11的示例中，基站每5个时隙发送3个呼叫消息，为保证终端在驻留期间一定能搜索到呼叫消息，驻留时间至少为下半图中的44个符号(14×3+2)。则由图11可知，M的取值应当为4，因此终端的驻留时间T_dwell为M＝4个时隙。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立方法，通过根据TDD模式帧结构中，距离最近的用于传输下行数据的两个目标时隙之间的上行时隙数量确定终端驻留在可用频点的时长，可以保证终端搜索到呼叫信息，从而确保频点的顺利切换以及通信系统链路的建立。

图12是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置的结构示意图之一。如图12所示，本发明实施例还提供一种短波通信系统链路建立装置，应用于基站，所述装置包括：

探测模块1210，用于在所述基站处于测量状态的情况下，依次通过各可用频点发送呼叫消息；

接收模块1220，用于接收终端通过可用频点发送的响应消息；所述响应消息是终端基于呼叫消息对可用频点的下行信道质量进行测量后生成的；

确定模块1230，用于基于所述响应消息确定可用频点的下行信道质量以及上行信道质量；

筛选模块1240，用于基于各可用频点对应的下行信道质量和上行信道质量均高于信道质量阈值的目标终端数量，从各可用频点中确定目标工作频点；所述目标工作频点为所述基站处于业务状态传输业务数据所使用的频点；

通知模块1250，用于通过当前驻留的可用频点发送确认消息，所述确认消息携带有所述目标工作频点信息。

在一个实施例中，探测模块1210具体用于：

基于各可用频点的预设探测周期，向各可用频点发送呼叫消息；

在一个实施例中，筛选模块1240具体用于执行以下任一项：

在一个实施例中，所述装置还用于：

各可用频点的通信质量均低于通信质量阈值；

在满足如下条件的情况下，所述基站保持业务状态：

在满足如下条件的情况下，所述基站保持测量状态：

所述1个下行时隙用于传输所述确认消息。

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置，用于执行本发明上述基站侧的短波通信系统链路建立方法，其实施方式与本发明提供的基站侧的短波通信系统链路建立方法的实施方式对应，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

图13是本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置的结构示意图之二。如图13所示，本发明实施例还提供一种短波通信系统链路建立装置，应用于终端，所述装置包括：

接收模块1310，用于在所述终端处于测量状态的情况下，通过接入的可用频点接收基站发送的呼叫消息；

响应模块1320，用于基于所述呼叫消息测量可用频点的下行信道质量，并通过可用频点发送响应消息；

在一个实施例中，所述终端还包括扫描状态；

在一个实施例中，所述装置还用于：

若所述目标消息为所述基站在业务状态下的呼叫消息，则：

若所述目标消息为所述基站在测量状态下的呼叫消息，则：

若所述目标消息为所述响应消息，则：

所述终端等待固定数量的时隙以尝试接收所述确认消息；

若所述目标消息为所述确认消息，则：

所述终端响应于所述确认消息进行频点切换；

本发明实施例提供的短波通信系统链路建立装置，用于执行本发明上述终端侧的短波通信系统链路建立方法，其实施方式与本发明提供的终端侧的短波通信系统链路建立方法的实施方式对应，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

图14示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图14所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1410、通信接口(Communications Interface)1420、存储器(memory)1430和通信总线1440，其中，处理器1410，通信接口1420，存储器1430通过通信总线1440完成相互间的通信。处理器1410可以调用存储器1430中的逻辑指令，以执行上述各实施例提供的短波通信系统链路建立方法，例如包括：

或者，

此外，上述的存储器1430中的逻辑指令可以通过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，本发明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)执行本发明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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明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，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例提供的短波通信系统链路建立方法，例如包括：

或者，

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的短波通信系统链路建立方法，例如包括：

或者，

本发明实施例提供的技术方案可以适用于多种系统，尤其是5G系统。例如适用的系统可以是全球移动通讯(global system of mobile communication，GSM)系统、码分多址(code division multiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，WCDMA)通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)系统、长期演进(long term evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequencydivision duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)系统、高级长期演进(long term evolution advanced，LTE-A)系统、通用移动系统(universal mobiletelecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperabilityfor microwave access，WiMAX)系统、5G新空口(New Radio,NR)系统等。这多种系统中均包括终端设备和网络设备。系统中还可以包括核心网部分，例如演进的分组系统(EvolvedPacket System,EPS)、5G系统(5GS)等。

本发明实施例涉及的终端，可以是指向用户提供语音和/或数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备等。在不同的系统中，终端设备的名称可能也不相同，例如在5G系统中，终端设备可以称为用户设备(UserEquipment，UE)。无线终端设备可以经无线接入网(Radio Access Network,RAN)与一个或多个核心网(Core Network,CN)进行通信，无线终端设备可以是移动终端设备，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端设备的计算机，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，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(Personal Communication Service，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(SessionInitiated Protocol，SIP)话机、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等设备。无线终端设备也可以称为系统、订户单元(subscriber unit)、订户站(subscriber station)，移动站(mobile station)、移动台(mobile)、远程站(remote station)、接入点(access point)、远程终端设备(remoteterminal)、接入终端设备(access terminal)、用户终端设备(user terminal)、用户代理(user agent)、用户装置(user device)，本发明实施例中并不限定。

基站可以包括多个为终端提供服务的小区。根据具体应用场合不同，基站又可以称为接入点，或者可以是接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端设备通信的设备，或者其它名称。网络设备可用于将收到的空中帧与网际协议(Internet Protocol，IP)分组进行相互更换，作为无线终端设备与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括网际协议(IP)通信网络。网络设备还可协调对空中接口的属性管理。例如，本发明实施例涉及的网络设备可以是全球移动通信系统(Global System for Mobilecommunications，GSM)或码分多址接入(Code Division Multiple Access，CDMA)中的网络设备(Base Transceiver Station，BTS)，也可以是带宽码分多址接入(Wide-band CodeDivision Multiple Access，WCDMA)中的网络设备(NodeB)，还可以是长期演进(long termevolution，LTE)系统中的演进型网络设备(evolutional Node B，eNB或e-NodeB)、5G网络架构(next generation system)中的5G基站(gNB)，也可以是家庭演进基站(Home evolvedNode B，HeNB)、中继节点(relay node)、家庭基站(femto)、微微基站(pico)等，本发明实施例中并不限定。在一些网络结构中，网络设备可以包括集中单元(centralized unit，CU)节点和分布单元(distributed unit，DU)节点，集中单元和分布单元也可以地理上分开布置。

网络设备与终端设备之间可以各自使用一或多根天线进行多输入多输出(MultiInput Multi Output,MIMO)传输，MIMO传输可以是单用户MIMO(Single User MIMO,SU-MIMO)或多用户MIMO(Multiple User MIMO,MU-MIMO)。根据根天线组合的形态和数量，MIMO传输可以是2D-MIMO、3D-MIMO、FD-MIMO或massive-MIMO，也可以是分集传输或预编码传输或波束赋形传输等。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机可执行指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机可执行指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些处理器可执行指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的处理器可读存储器中，使得存储在该处理器可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些处理器可执行指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种短波通信系统链路建立方法，应用于基站，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述依次通过各可用频点发送呼叫消息，包括：

3.根据权利要求1所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述从各可用频点中确定目标工作频点，包括以下任一项：

4.根据权利要求2所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述方法还包括：

各可用频点的通信质量均低于通信质量阈值；

在满足如下条件的情况下，所述基站保持业务状态：

在满足如下条件的情况下，所述基站保持测量状态：

5.根据权利要求1所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，在所述基站处于测量状态的情况下，所述基站的时域资源配置依次包括：M×C个下行时隙、P个上行时隙、1个下行时隙；

所述1个下行时隙用于传输所述确认消息。

6.根据权利要求5所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述基站在各可用频点的驻留时长最少为M×C个时隙。

7.一种短波通信系统链路建立方法，应用于终端，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述呼叫消息包括所述基站要切换的下一个可用频点的信息。

9.根据权利要求7所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述终端还包括扫描状态；

10.根据权利要求9所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述目标消息为所述基站在业务状态下的呼叫消息，则：

若所述目标消息为所述基站在测量状态下的呼叫消息，则：

若所述目标消息为所述响应消息，则：

所述终端等待固定数量的时隙以尝试接收所述确认消息；

若所述目标消息为所述确认消息，则：

所述终端响应于所述确认消息进行频点切换；

11.根据权利要求9所述的短波通信系统链路建立方法，其特征在于，

在所述终端处于扫描状态的情况下，所述终端驻留在可用频点的时长最少为M个时隙；

12.一种短波通信系统链路建立装置，应用于基站，其特征在于，所述装置包括：

探测模块，用于在所述基站处于测量状态的情况下，依次通过各可用频点发送呼叫消息；

13.一种短波通信系统链路建立装置，应用于终端，其特征在于，所述装置包括：

14.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的短波通信系统链路建立方法，或者实现如权利要求7至11任一项所述的短波通信系统链路建立方法。

15.一种非暂态计算机可读存储介质，其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如权利要求1至6任一项所述的短波通信系统链路建立方法，或者实现如权利要求7至11任一项所述的短波通信系统链路建立方法。