CN118104381A

CN118104381A - 用于5g空对地系统的随机接入改进

Info

Publication number: CN118104381A
Application number: CN202280066492.7A
Authority: CN
Inventors: P·马丁斯; M·奥姆
Original assignee: Air Five Co ltd
Current assignee: Air Five Co ltd
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-05-28
Also published as: WO2023052569A1; EP4410035A1; EP4161204A1; EP4161204A9

Abstract

本发明涉及一种用于通过收发器设备接入蜂窝通信网络的迭代方法，所述收发器设备通过随机接入信道向服务于最大小区范围C的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的至少一个PRACH前导码，该定时提前偏移(TAO)包括t₀、……、t_k‑1、t_k、……、t_n，所述PRACH前导码是支持小于最大小区范围C的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a.以初始起始TAO t₀发送PRACH前导码，所述起始TAO t₀由收发器设备根据最大小区范围C来计算，以及b1.确定在预先确定的等待间隔内接收到有效的随机接入响应，或者b2.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的PRACH前导码，所述第k个TAO t_k是通过将t的倍数加到在前的TAO t_k‑1和/或从在前的TAO t_k‑1减去t的倍数来计算，其中t是r的函数，以及b3.重复步骤b1和步骤b2，直到接收到有效的随机接入响应。此外，本发明涉及一种用于从服务于最大小区范围C的基站切换到服务于最大小区范围C1的基站的迭代方法、一种包括用于实现该迭代方法的装置的收发器设备、一种包括实现该迭代方法的指令的计算机程序产品以及一种携带该计算机程序产品的数据载波信号。

Description

用于5G空对地系统的随机接入改进

本发明涉及一种用于通过收发器设备接入蜂窝通信网络的迭代方法，所述收发器设备通过随机接入信道向服务于最大小区范围C的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的至少一个PRACH前导码，该定时提前偏移(TAO)包括t₀、……、t_k-1、t_k、……、t_n，所述PRACH前导码是支持小于最大小区范围C的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，所述方法包括以下步骤：a.发送具有初始起始TAO t₀的PRACH前导码，所述起始TAO t₀由收发器设备根据最大小区范围C来计算，以及b1.确定在预先确定的等待间隔内接收到有效的随机接入响应，或者b2.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的PRACH前导码，所述第k个TAO t_k是通过将t的倍数加和/或减到在前的TAO t_k-1来计算的，其中t是r的函数，以及b3.重复步骤b1和步骤b2，直到接收到有效的随机接入响应。此外，本发明涉及一种用于从服务于最大小区范围C的基站切换到服务于最大小区范围C1的基站的迭代方法，以及一种包括用于实现该迭代方法的装置的收发器设备，本发明还涉及一种包括实现该迭代方法的指令的计算机程序产品，以及一种携带该计算机程序产品的数据载波信号。

5G是用于宽带蜂窝网络的第五代技术标准。由第三代合作伙伴计划(3GPP)针对5G定义的空中接口被称为新无线电(NR)，并且该规范被细分为两个频段：包括6GHz以下的频段的频率范围1(FR1)，和包括从24.25GHz到52.6GHz的频段的频率范围2(FR2)。

当将收发器设备(用户设备、UE/机载设备、OBE)连接到5G网络时，其必须在下行链路以及上行链路中与基站(gNodeB)同步。下行链路同步可以在解码包括MIB和SIB 1的最小系统信息(MSI)之后实现。在5G NR中，MIB向收发器设备提供用于解码SIB 1的所有所需信息，该SIB 1是携带接入小区所需关键信息的小区特定信息。在解码SIB 1之后，收发器设备得到上行链路同步所需的信息，即执行随机接入(RA)程序，该随机接入(RA)程序是基于竞争的四步程序或无竞争的三步程序。

在基于竞争的随机接入(CBRA)中，收发器设备从小区中可用的序列集中随机选择RA前导码序列，并且通过随机接入信道(RACH)将前导码发送至基站。RACH是上行链路中的公共传输信道，并且总是一对一地映射到物理随机接入信道(PRACH)上。通过发送前导码，收发器设备利用RA请求消息(MSG1)启动RA程序。基站检测到前导码传输并发送RA响应消息(MSG2)。如果收发器设备接收到包含RA前导码标识符的响应，该标识符与所传输的RA前导码中包含的标识符相同，则该响应成功。然后，收发器设备通过物理上行链路共享信道(PUSCH)发送调度传输消息(MSG3)。在收发器设备发送MSG3之后，8、16、24、32、40、48、56或64毫秒的竞争解决定时器启动。如果收发器设备通过接收到竞争解决消息(MSG4)认为竞争解决成功，则其停止定时器并且RA程序完成。

相反，在无竞争的随机接入(CFRA)中，RA前导码由基站分配给收发器设备(RA前导码分配)。然后，收发器设备在RACH上将前导码发送到基站(MSG1)，并且基站仅需要发送RA响应(MSG2)来完成RA程序。

在5G NR中，随机接入支持用于FR1/FR2的13种类型的PRACH前导码格式，这些格式被称为格式0/1/2/3、格式A1/A2/A3、格式B1/B2/B3/B4、格式C0/C2，其可以被分为两类：具有序列长度L＝139的短序列PRACH前导码和具有序列长度L＝839的长序列PRACH前导码。前者被设计为以小型/普通小区和室内部署场景为目标，而后者可以用于超大型小区(高达100km)

通常，由于要使用的PRACH格式是基站在下行链路中广播并由收发器设备接收的系统信息参数的一部分，因此收发器设备将其使用的PRACH格式适配于基站广播的PRACH格式。基站被配置为根据其大小来使用预先定义的PRACH格式之一。这呈现出的缺点是，归因于长序列PRACH格式，在用户密度低但容量需求高的大型小区中使用大型PRACH消息会浪费一部分小区容量。此外，在空对地(ATG)系统处理远远超出标准化长PRACH格式的最大小区范围的大站点间距离和覆盖范围(高达300km)的情况下，当收发器设备(特别是作为飞机的一部分)试图接入小区并且位于最大小区范围之外时，RA程序将由于前导码模糊而失败。因此，有必要实施一种机制，即使当飞机位于离基站很远的距离时，也允许在大型小区中成功随机接入。关于这个问题，基于4G技术的当前的ATG实现方式利用了欧洲专利EP2408253B1和EP2427018B1所描述的用于RA程序的迭代方法。根据它们，RACH搜索窗口的大小被有意地配置为小于通信标准中所预见的大小，该通信标准针对与基站和收发器设备之间进行通信的所考虑的小区具有相似小区大小的小区。因此，该方法预见具有初始定时提前量的RACH前导码必须由收发器设备发送，并且如果没有得到成功的应答，则必须发送具有第二定时提前量的第二RACH前导码，所述第二定时提前量取决于第一定时提前量和基站的RACH搜索窗口持续时间。可以迭代地应用该方法，直到基站确认正确接收到RACH前导码。

这呈现了在大型小区中使用RACH序列的优点，其支持低于小区半径的范围，同时使得RACH程序仍然有效，并且更多的容量可用于从收发器设备到基站的上行链路流量。然而，由于该方法考虑了静态小区范围和初始定时提前量，因此根据收发器设备或飞机与基站的距离，得到成功应答所需的时间相当长。因此，需要一种迭代方法，通过在其定时提前搜索中考虑相应的小区范围，对各种小区范围作出灵活的反应。

因此，本发明的目的是提供一种迭代方法和相关装置，用于初始接入，或用于切换，或蜂窝通信网络(特别是遵循5G NR标准的)中需要随机接入程序的任何其它原因，该迭代方法和相关设备缩短了收发器设备等待得到成功RA响应的时间，尽管收发器设备离基站相当远。特别地，应该提供一种方法和装置，可以用于在ATG系统中处理超过标准化长PRACH格式的最大小区范围的大站点间距离和覆盖范围。

本发明的目的是通过根据权利要求1和根据权利要求10所述的迭代方法、根据权利要求12所述的收发器设备，以及根据权利要求14所述的计算机程序产品和根据权利要求15所述的携带计算机程序产品的数据载波信号来解决的。本发明的实施例在从属权利要求和说明书中进行了详细说明。

根据本发明，该目的是通过一种迭代方法来解决的，该迭代方法用于通过收发器设备在蜂窝通信网络中(特别是遵循5G NR标准的)的接入，并且最好还用于切换，所述收发器设备通过随机接入信道向服务于最大小区范围C的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的PRACH前导码，所述PRACH前导码支持r<C的小区范围，并且发送具有初始起始TAO的PRACH前导码，该初始起始TAO是由收发器设备根据最大小区范围C来计算的，或者如果在预先确定的等待间隔内没有从基站接收到有效的RA响应，则发送具有后续的TAO的PRACH前导码，该后续的TAO是通过将t的倍数加和/或减到在前的TAO来计算的，其中t是r的函数，直到接收到有效的RA响应。

根据本发明的RA程序依赖于一种基于将计划的小区范围划分为r公里间隔的迭代方法。测试了数个TAO，与小区中收发器设备(UE/OBE)的数个位置相对应。收发器设备以基站(gNodeB)的PRACH窗口为目标，提前发送PRACH前导码，直到接收到具有有效的前导码ID和旨在校正所测试的TAO的绝对定时提前值的RA响应。迭代方法的起始点取决于最大小区半径，最大小区范围C(以公里为单位)。与之类似，RA程序是透明的，并且不需要在gNodeB中进行修改，因为其认为UE/OBE在r公里的范围内。

该方法预见，如果收发器设备具有初始TAO发送的PRACH前导码没有得到成功的应答，则发送具有第二TAO的PRACH前导码，所述第二TAO不同于初始TAO。如果在前的TAO(t_k-1)没有得到成功的应答，则这同样适用于后续的TAO(t_k)。最好是每个第k个TAO t_k与其在前的TAO t_k-1不同，和/或任何两个TAO彼此不同。

这样做时，根据本发明的方法依赖于这样的假设，即基站发送RA响应作为对完全到达基站的PRACH检测窗口内的PRACH前导码的应答。基站的检测窗口的持续时间最好小于从收发器设备到基站的往返延迟所需的时间加上PRACH前导码持续时间。

根据本发明，通过收发器设备发送至基站的PRACH前导码是长序列PRACH前导码。它们只能用于FR1频段。用于长序列PRACH前导码的子载波间隔可以是1.25kHz或5kHz。对于60kHz、30kHz或15kHz的PUSCH子载波间隔，具有1.25kHz子载波间隔的长序列PRACH前导码分别占用2、3或6个资源块。对于60kHz、30kHz或15kHz的PUSCH子载波间隔，具有5kHz子载波间隔的长序列PRACH前导码分别占用6、12或24个资源块。

在5G NR中，3GPP TS 38.211规定了四种不同的长序列PRACH前导码格式，如下表所列出的：

其中к＝64＝T_s/T_c，其中T_s为LTE基本时间单元并且T_c为5G NR基本时间单元。

即使根据本发明的方法和相关装置优选地被设计用于5G NR，它们也可以适用于4G或LTE，以及任何以后的通信标准，例如6G、7G和/或8G。特别地，5G NR中的PRACH前导码格式0和1与4G或LTE中的相同。

前导码由两部分组成：循环前缀(CP)和(前导码)序列，可能是重复的。CP用于避免由多径传播引起的干扰的影响，同时序列允许识别每个RA尝试。此外，间隙或保护周期(GP)用于避免对下一个之后子帧的干扰。间隙的持续时间取决于小区的大小，并且与小区中的最大往返延迟相对应。

实际上，大的小区大小意味着下行链路信号与上行链路传输之间的长往返延迟。

不同PRACH前导码格式在时域上的差异包括不同的CP长度、序列长度和重复次数以及GP长度。更长的序列长度在噪声条件下可以是有帮助的，因为它们提供更长的相关窗口来检测PRACH前导码，而更长的CP长度在衰落环境中给出更好的容忍度(tolerance)。最后，GP长度是前导码持续时间CP与序列持续时间之间的差值，大致是电磁波在GP期间可以传播的距离除以2(往返延迟)。因此，不同的PRACH前导码格式适用于不同的小区范围，可以如下表所示：

上面列出的相应小区范围是使用两个标准计算的最大支持小区半径，其中采用了最严格的标准：一个基于CP持续时间，另一个基于GP持续时间。

综上所述，对于0μs的延迟传播(假设纯视线环境)，获得PRACH前导码格式1的最大小区范围略高于100km，这对于高达300km的预期小区半径是不够的。因此，在根据本发明的方法中，发送偏离3GPP标准的定时提前值即定时提前偏移(TAO)的PRACH前导码需要。TAO是根据在基站与收发器设备之间进行通信的小区(服务小区)的最大小区范围C来迭代确定的。

PRACH前导码所支持的小区范围以及最大小区范围示例性地以公里为单位给出，以简化光速下的计算。在本发明的范围内，其可以被转换为任何已知的长度单位，例如英寸(0.0000254km)、英尺(12英寸，0.0003048km)、码(3英尺，0.0009144km)、陆地英里(5280英尺，1.609344m)和/或海里(1.852km)。

因此，本发明的主题是一种迭代方法，用于通过收发器设备(特别是UE或OBE)接入，特别是用于切换蜂窝通信网络，该蜂窝通信网络最好遵循5G新无线电标准，所述收发器设备通过随机接入信道向服务于最大小区范围C的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的至少一个PRACH前导码，该定时提前偏移(TAO)包括t₀,…,t_k-1,t_k,…,特别是包括初始起始TAO、各种在前的TAO t_k-1和各种第k个TAO t_k，所述PRACH前导码是支持小于最大小区范围C的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，所述方法包括以下步骤：

a.发送具有初始起始TAO t₀的PRACH前导码，所述起始TAO t₀由收发器设备根据最大小区范围C来计算，以及

b1.确定在预先确定的等待间隔内接收到有效的随机接入响应，或者

b2.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的PRACH前导码，所述第k个TAO t_k是通过将t的倍数加和/或减到在前的TAOt_k-1来计算的，其中t是r的函数，特别是t＝13107.2*r*T_c，以及可选择地

b3.重复步骤b1和步骤b2，直到接收到有效的随机接入响应。

特别地，其中T_c是5G NR中的基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211可选择地表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[与0.509ns相对应]。T_c可以表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[与0.509ns相对应]。

这意味着，在执行步骤a.之后，UE/OBE等待有效的随机接入响应，并确定在预先确定的等待间隔内是否已经接收到(b1.)或还没有接收到(b2.)该有效的随机接入响应。如果步骤b1.已经成功，程序立即结束。否则，执行步骤b2.，然后执行步骤b3.，其中UE/OBE再次等待有效的随机接入响应，并确定在预先确定的等待间隔内其是否已经接收到(b1.——第二次迭代)或还没有接收到(b2.——第二次迭代)该有效的随机接入响应，以此类推。在这种情况下，根据本发明的迭代方法适于使UE/OBE最终接收到有效的随机接入响应，即接入蜂窝通信网络，即使当位于所选择的PRACH前导码所支持的小区范围之外时。

根据本发明，除了在随机接入前导码中包括TAO以及在未接收到RA响应的情况下排除避退计时器之外，使用了标准RA程序。因此，在TAO搜索或预对齐程序中，最好不应用普通的避退机制。这意味着如果没有接收到用于前导码发送的RA响应，则收发器设备将不会附加地延迟任何后续的RA传输。这旨在加速预对齐程序和整个RA程序。

如果已经从基站接收到假的MSG2，则收发器设备将继续进行TAO搜索，直到接收到有效的RA响应。此外，如果收发器设备在发送MSG3之后没有接收到MSG4，则UE/OBE将继续迭代剩余的TAO测试值，直到覆盖整个小区范围。根据本发明，有效的RA响应被理解为意味着包含PRACH前导码标识符(ID)的RA响应，该标识符与作为对完全到达基站的相关检测窗口内的PRACH前导码的应答而发送的PRACH前导码中包含的标识符相同。接着，收发器设备在预先确定的等待间隔内接收到有效的RA响应。收发器设备在RA响应窗口内等待该RA响应，但是如果收发器设备在RA响应窗口内没有接收到响应或者未能验证该响应，则响应失败。

根据本发明的TAO搜索或预对齐程序需要一组TAO试验值，该试验值与将最大小区半径划分为表示r公里间隔的块相对应，例如对于PRACH前导码格式0，间隔近似为14.5km。这些作为飞机位置的假设，通过PRACH传输进行测试。通过选择TAO，使得循环通过该组并因此覆盖整个小区的时间最小化，从而在对应的r公里间隔之间很少或者没有重叠。

因此，第k个TAO最好与表示r公里间隔的块相对应，该块是最大小区范围C的一部分。相应的TAO和收发器设备距离基站的公里数之间的数学相关性最好由以下等式给出：对于5G NR，TAO＝13107.2*r*T_c。

上述等式是基于各种数学考虑。TAO对应于UE/OBE与gNodeB之间的往返传播延迟。这可以计算为2*1000*r km/c，其中r是前导码支持的小区范围，并且c是光速(以m/s为单位)。此外，由UE/OBE根据定时提前量(T_A)将TAO应用为T_A*16*64/2^μ*T_c，其中μ是参数集(numerology)。因此，T_A可以被计算为：

因此：TAO＝(6553.6*r/2^9–μ)*16*64/2^μ*T_c＝13107.2*r*T_c。

例如，令T_A等于372，其对应于TAO＝372*16*64/2T_C＝190464Tc，其中T_c是5G NR中的基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211可选择地表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[与0.509ns相对应]。那么，T_A＝372意味着96.875μs，考虑到光速(0.3km/μs)，则为29.0625km。由于要考虑的距离是往返延迟的一半，因此T_A＝372最终对应于14.531km。因此，从前面可以得知，T_A＝1相当于0.0390625公里的距离，因此，1公里的距离需要T_A为25.6且TAO为13107.2*T_c。

类似地，在4G或LTE中，例如，令T_A等于2976，其对应于TAO＝2976T_s，其中T_s是LTE中的基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211表示为1/(15*10³*2048)*10⁶μs＝100/3072μs[与32.552ns相对应]。那么，T_A＝2976意味着96.875μs，考虑到光速(0.3km/μs)，则为29.0625km。由于要考虑的距离是往返延迟的一半，因此T_A＝2976最终对应于14.531km。因此，从前面可以得知，T_A＝1相当于0.0048828125公里的距离，因此，1公里的距离需要T_A为204.8且TAO为204.8*T_s。因此，在4G或LTE中，相应的TAO和收发器设备距离基站的公里数之间的数学相关性最好由以下等式给出：用于LTE，TAO＝204.8*r*T_s。这意味着，使用204.8*r*T_s代替13107.2*r*T_c，特别是在合适的情况下用204.8*r*T_s代替13107.2*r*T_c,将使本发明也适用于4G或LTE。

考虑到上述情况，根据本发明的最大小区半径C和/或C1的划分最好通过使用为t＝13107.2*r*T_c的倍数的不同TAO来实现。在这种情况下，r最好近似是14.5km、22.9km或102.6km和/或t最好近似是372*2^10–μ*T_c、586*2^10–μ*T_c或2627*2^10–μ*T_c。特别优选地，r近似是14.5km并且t是372*2^10–μ*T_c，特别是190464*T_c。因此，第k个TAO可以是t_k＝0(距离近似为0km到14.5km的间隔)、t_k＝372*2^10–μ*T_c(距离近似为14.5km到29km的间隔)、t_k＝744*2^10–μ*T_c(距离近似为29km到43.5km的间隔)、t_k＝1116*2^10–μ*T_c(距离近似为43.5km到58km的间隔)、t_k＝1488*2^10–μ*T_c(距离近似为58km到72.5km的间隔)、t_k＝1860*2^10–μ*T_c(距离近似为72.5km到87km的间隔)、t_k＝2232*2^10–μ*T_c(距离近似为87km到101.5km的间隔)、t_k＝2604*2^10–μ*T_c(距离近似为101.5km到116km的间隔)、t_k＝2976*2^10–μ*T_c(距离近似为116km到130.5km的间隔)t_k＝3348*2^10–μ*T_c(距离近似为130.5km到145km的间隔)、t_k＝3720*2^10–μ*T_c(距离近似为145km到159.5km的间隔)、t_k＝4092*2^10–μ*T_c(距离近似为159.5km到174km的间隔)、t_k＝4464*2^10–μ*T_c(距离近似为174km到188.5km的间隔)和/或t_k＝4832*2^10–μ*T_c(距离近似为188.5km到203km的间隔)，基于近似为200km的最大小区范围C。一般而言，根据本发明，第k个TAO t_k最好大于或等于0且小于或等于10000*2^10–μ*T_c，最好大于或等于0且小于或等于8000*2^10–μ*T_c，特别是最好大于或等于0且小于或等于5000*2^10–μ*T_c。

根据本发明，最大小区范围C和/或C1表示相应的基站所服务的距离。最大小区范围对应于从基站开始并结束于UE/OBE的任何空间方向上的矢量，其定义了小区的目标覆盖范围(最小允许RSRP水平)或优势(相对于相邻小区)区域。特别地，矢量的数量可以大于或等于1到大于或等于500km，最好大于或等于100km，更优选地大于或等于150km，特别优选地大于或等于300km。理想情况下，小区是圆形的，但是它们也可以具有任何其它形状，例如六边形。除非明确说明，否则对C的解释也适用于C1。

上述TAO最好对应于基站所服务的无线电小区的大于150km的最大小区范围，最好大于200km，更优选地大于300km，因此有利地使得收发器设备能够将这样的TAO用于RA程序，该RA程序在具有超大型小区的情况下具有高概率成功进行随机接入。与这种超过5G NR标准定义的小区范围相对应的TAO使得收发器设备能够采用“非常”大的定时提前值，因此有意地违反5G NR标准，这允许使RA程序适配于大型无线电小区。这样做时，无需对基站进行任何修改就可以实现与非常大的小区的兼容性，因为在RA过程期间可以使用根据本发明的实施例成功地接入传统基站。特别地，根据本发明的RA程序不一定需要考虑基站当前使用的PRACH前导码格式，该PRACH前导码格式也被广播到终端。然而，根据进一步的实施例，此信息也可以被收发器设备(终端)采用来微调用于进一步PRACH前导码的定时提前值的确定。

根据本发明的迭代特性，后续的TAO(第k个TAO t_k或t1_k)是从在前的TAO(TAO t_k-1或t1_k-1)开始计算的。因此，第一TAO t₁或t1₁必须从初始起始TAO t₀或t1₀计算。除非明确说明，否则对t₀,…,t_k-1和t_k的解释也适用于t1₀,…,t1_k-1和t1_k。

在这种情况下，本发明提供，收发器设备根据最大小区范围C来计算t₀。这意味着t₀与最大小区范围C内的特定点相对应。例如，t₀可能不与0公里的距离或C公里的距离相对应。在最大小区范围C内，t₀最好与在大于或等于25％到小于或等于75％，特别是大于或等于40％到小于或等于60％的范围内的点相对应。

特别地，初始起始TAO t₀最好与最大小区范围C的中点相对应，因此与最大小区范围C的50％处的点相对应，特别是t₀＝6553.6/km*C*T_c。这假设收发器设备的位置在小区内是随机的，并且收发器设备位于该点之前或之后以及高于或低于该点的距离的概率是相等的，并且特别地，相关飞机可以以相等的概率向小区边缘或小区中心移动。

由于收发器设备必须支持具有不同时分双工(TDD)模式的小区的共存，这要求收发器设备自己确定要使用的TAO间隔和程序的起点(要测试的第一个TAO)。收发器设备必须能够从SIB1和RRCReconfiguration消息中包含的tdd-UL-DL-ConfigurationCommon信息元素中导出上述要使用的TAO间隔和程序的起点。

因此，在本发明的一个优选实施例中，通过收发器设备使用由基站提供的默认上行链路—下行链路配置的信息来计算初始起始TAO t₀，以确定最大小区范围C，所述默认上行链路—下行链路配置包括参考子载波间隔和至少一种时隙模式。与之类似，迭代程序的起始点将取决于最大小区半径，该最大小区半径是从包含在由基站提供的默认上行链路—下行链路配置中的信息来计算的。在这种情况下，初始起始TAO t₀最好是从使用TDD定时模式中的灵活符号和时隙而生成的保护周期来计算。

TDD使用单个频段用于发送和接收。然后，它通过分配交替的时隙来共享该频段以进行发送和接收操作。单个时隙可以被划分为多个连续符号(OFDM符号)段，该连续符号段可以被分类为“下行链路”(表示为“D”)、“上行链路”(表示为“U”)和“灵活”(表示为“F”)。收发器设备假设下行链路接收只可以发生在标记为D或F的符号中。类似地，UE只可以在标记为U或F的时隙内在上行链路中发送。

在5G NR中，每个时隙的符号数目在普通CP的情况下是14，或者在扩展CP的情况下是12。时隙内的D符号、U符号和F符号的组合依赖于为UE/OBE提供特定上行链路/下行链路传输模式的gNodeB，该传输模式可以使用RRC信令、第1层信令或两者的组合来发出信号。RCC信令提供半静态配置，该配置在通过RRC信令完成任何重新配置之前都保持有效。第1层信令使得能够使用DCI格式2_0和3GPP特定时隙模式来对符号进行动态重新配置，使用作为指标的时隙格式指示符来定义下表：

子帧/帧中的时隙数目取决于参数集(numerology)μ：

考虑到上述情况，最大小区范围C最好由至少一个时隙模式所组成的灵活OFDM符号的总持续时间来确定，所述总持续时间是考虑OFDM灵活符号和参考子载波间隔的数目来计算的。这意味着，收发器设备能够从未被静态分配用于上行链路或下行链路传输的灵活符号/时隙的数目来估计最大小区范围C，该灵活符号/时隙被用作用于控制上行链路与下行链路传输之间切换的保护周期。由于保护周期的长度决定了最大可支持的小区大小，因此特别优选地根据该保护周期来计算最大小区范围C。特别地，收发器设备可以根据参考子载波间隔、模式持续时间、上行链路/下行链路时隙的数目和上行链路/下行链路符号的数目来确定灵活符号的数目和持续时间。在定义了两种不同模式的情况下，它们最好应当具有所定义的相同的保护周期，从而可以从任一个模式中检索信息。或者，在定义了不具有所定义的相同保护周期的两个不同模式的情况下，应当使用具有较短保护周期的模式来估计最大小区范围信息。

传输方向之间的切换对于UE/OBE和gNodeB都具有较小的硬件延迟，并且需要通过保护周期来补偿。一般而言，40μs的余量被认为是UE/OBE和gNodeB处的收发器激活延迟的原因。

作为示例，考虑30kHz的子载波间隔，在下表中列出了几个最大小区范围C所需的保护周期：

基于使用tdd-UL-DL-ConfigurationCommon信息元素来配置和发出信号的符号数目，收发器设备可以计算最大小区范围(最后一列)，并且进一步计算要经过的r km间隔的所需数目，并且选择迭代过程的起点。可能需要对计算结果进行一些向下舍入操作(例如，最接近10的较低倍数)。

因此，根据本发明，最大小区范围C不直接由基站发出信号。特别地，对于任何配置和配置的GP，收发器设备都能够有利地导出最大小区范围C。

可以通过调整从初始TAO t₀开始测试假设的顺序来优化TAO搜索持续时间。与之类似，在根据本发明的方法的一个特别优选实施例中，该迭代方法的特性在于包括以下步骤：

b1’.确定在预先确定的等待间隔内接收到有效的随机接入响应，或者

b2’.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的PRACH前导码，其中t_k＝t_k-1+(-1)^k-1·kt，其中t＝13107.2*r*T_c(5G/NR)或t＝204.8*r*T_s(4G/LTE)，以及可择选地

b3’.重复步骤b1’和步骤b2’，直到接收到有效的随机接入响应，或者

b1”.确定在预先确定的等待间隔内接收到有效的随机接入响应，或者

b2”.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的PRACH前导码，其中t_k＝t_k-1+(-1)^k-1·kt，其中t＝13107.2*r*T_c(5G/NR)或t＝204.8*r*T_s(4G/LTE)，以及可择选地

b3”.重复步骤b1”和步骤b2”，直到接收到有效的随机接入响应。

与之类似，根据本发明的方法的步骤b1至步骤b3最好分别按照步骤b1’至步骤b3’或步骤b1”至步骤b3”来执行，或者备选地，可以按照步骤b1’至步骤b3’和步骤b1”至步骤b3”以任意顺序来执行。特别地，根据本发明的方法的步骤b2.按照步骤b2’或步骤b2”来执行，步骤b2’或步骤b2”两者都是在增加与减小TAO之间交替的交替步骤，但是两者具有起始方向的差异。在步骤b1’至步骤b3’中，后续的PRACH前导码从初始起始TAO t₀以t＝13107.2*r*T_c(5G/NR)或t＝204.8*r*T_s(4G/LTE)的增量交替，其中较低的TAO在先，而在步骤b1”至步骤b3”中，后续的PRACH前导码传输从初始起始TAO t₀以t＝13107.2*r*T_c(5G/NR)或t＝204.8*r*T_s(4G/LTE)的增量交替，其中较高的TAO在先。

根据本发明的迭代方法最好执行直到最终接收到有效的RA响应，或者直到达到最大或最小TAO。在这种情况下，在仅达到对应于C km的最大TAO或仅达到对应于0km的最小TAO的情况下，则最好继续迭代，直到也达到剩余的最大TAO或最小TAO。

一旦发现粗略预对齐的TAO，如果并且当它接收到所发送的PRACH前导码之一的有效RA响应时，收发器设备可以基于发送对应PRACH前导码的TAO和RA响应中包含的定时提前指令来调整其定时提前。因此，在本发明的另一优选实施例中，迭代方法还包括步骤：

c.通过有效接收到的随机接入响应中包含的定时提前指令来适配第k个TAO。

定时提前指令通知收发器设备其需要提前上行链路传输的时间量。当被包括在RA响应中时，其范围可以从0到3846。

根据本发明，PRACH前导码可以根据由指定程序引起的功率水平和在SIB1中发送的RACH-ConfigCommon字段中的信号值进行发送。因此，用于设置PRACH前导码的传输功率的基础可以是通过测量主下行链路分量上的小区特定参考信号而获得的下行链路路径损耗估计。如果配置了PRACH前导码功率斜坡，则收发器设备可以在每个功率步长增加之前执行完整的TAO搜索。只有在对于某个功率水平TAO搜索或预对齐程序已经完成之后，收发器设备才可以根据信号值使PRACH传输功率增加一个步长。这意味着，根据本发明的迭代方法可以进一步包括步骤：

d.根据基站在SIB1中发出的信号值来攀升PRACH前导码传输功率。

在这种情况下，网络可以为前导码功率增加步长和前导码接收目标功率配置合适的值，以避免由功率搜索引起的过度RA延迟，该功率搜索随后是时间搜索。因此，基于下行链路路径损耗估计，PRACH前导码传输功率最好是最大输出功率。或者，收发器设备可以根据与PRACH前导码相关联的TAO来选择用于发送PRACH前导码的传输功率水平，因此考虑定时提前与到基站的距离之间的相关性。

在本发明的一个更优选实施例中，只有当PRACH前导码已经完全到达，特别是扩展到在PRACH检测窗口内可以被检测时，PRACH前导码才在基站的PRACH检测窗口中被检测，并且基站才发送随机接入响应。特别地，基站处的PRACH检测窗口被配置为接收长序列PRACH前导码，其需要在上行链路中连续传输至少一个1ms。PRACH检测窗口获取可以用于PLISCH传输的相关资源。

因此，在本发明的一个特别优选实施例中，通过收发器设备发送到基站的PRACH前导码是根据3GPP通信标准TS 38.211的PRACH格式0的长序列PRACH前导码。使用PRACH格式0是有利的，因为其对应于最低PRACH开销和最高系统效率的适当定时结构。此外，PRACH前导码格式0仅包括单个800μs PRACH前导码序列。实际上，PRACH前导码格式1将提供最大的小区范围，但是3ms的总持续时间降低了资源块使用效率，因为它具有大的开销并且限制了TDD模式选择的可能性(必须配置在上行链路中至少3ms的连续传输)。在这种情况下，根据本发明的RA程序最好可以依赖于基于将计划小区范围划分为14.5km间隔(PRACH格式0所支持的最大小区范围)的迭代机制。

根据本发明，可以使用根据3GPP TS 38.321第5.1.2节生成的PRACH前导码序列来发送第一PRACH尝试。后续的尝试最好重新使用具有不同TAO的相同PRACH前导码序列，直到接收到有效的随机接入响应。或者，连续的PRACH前导码可以包括不同的PRACH前导码序列，以便收发器设备能够识别基站已经在哪个PRACH前导码上发送了确认。

在这种情况下，蜂窝通信将为每个无线电帧调度至少一个PRACH时机。根据本发明的两个不同PRACH前导码的传输之间的间隔可以是一帧。然而，在最坏的情况下，这将导致相当长的时间，直到从基站正确地接收到PRACH前导码。因此，根据本发明，还可能在小区半径小于真实小区的虚拟小区中连续传输一连串具有不同序列号的PRACH前导码，该前导码在时间上由对应于往返延迟倍数的TAO分离。在基站的下一个PRACH检测窗口中接收到PRACH前导码之一的概率高得多，并且有助于不损失用于RA程序的任何时间，这可能是有利的，特别是当使用功率斜坡时。因此，在根据本发明的迭代方法的备选实施例中，并且由于测试不同的TAO仅需要最小量的时间和频率资源，因此为了实现非常有效的RA程序，收发器设备可以同时向基站发送多个PRACH前导码，所述多个PRACH前导码中的每一个与不同的序列和/或TAO相关联。

根据本发明的迭代方法对于ATG通信系统特别有利，其中地面基站的网络(地面单元)与飞机的机载单元或机载设备通信。由于要覆盖的距离，每个基站周围的小区通常很大。然而，每个小区具有非常低的飞机密度。在这种情况下，每架飞机的一个或有限数量的机载单元可以用作网关或用户终端设备(CPE)，以进一步实现与相应空中用户的用户终端的通信。这些用户终端可以是通过WIFI与机载单元通信，或通过通常的移动通信标准与机载单元通信的专用终端，机载单元将其得到的5G NR信号转换为与空中用户通信所需的无线或移动通信信号。

因此，在本发明的特别优选实施例中，该方法适于用于空对地通信，特别是在飞机的机载单元(机载设备)与地面基站(地面单元)之间。收发器设备最好是飞机的机载设备或作为飞机的一部分，并且基站是地面单元。特别地，机载设备最好可以确保具有飞机机载的多个用户终端的网关功能。机载设备与用户终端之间的通信可以基于WIFI或任何其它无线标准。

与之类似，根据本发明的迭代方法可以有利地用于提供基于5GNR的直接空对地(DATG)网络，该网络具有专门服务于出现传播距离大于100km的海洋或其他区域的小区，该网络由标准5G gNodeB设备和携带修改的随机接入和/或定时提前量的标准5G机载单元组成。收发器设备和/或基站最好可以进一步配备有高增益定向天线以进一步支持大的小区范围。

本发明的另一个主题是一种迭代方法，用于将收发器设备从服务于最大小区范围C(源小区)的基站切换到服务于最大小区范围C1(目标小区)的基站，特别是在收发器设备通过根据本发明的方法成功地接入蜂窝通信网络之后，所述收发器设备通过随机接入信道向服务于最大小区范围C1的基站发送在根据本发明的方法中使用的PRACH前导码，所述PRACH前导码包括t1₀,…,t1_k-1,t1_k,…,的定时提前偏移(TAO)，特别是包括初始起始TAO t1₀、各种在前的TAO t1_k-1和各种第k个TAO t1_k，

所述方法包括以下步骤：

i.发送具有初始起始TAO t1₀的PRACH前导码，所述起始TAO t1₀是

1)用于服务于最大小区范围C(最好是源小区)的基站的TAO，特别是根据本发明的方法来确定的第k个TAO t_k(最好是包含切换源小区的定时提前量的TAO间隔t_k)，特别是如果13107.2/km*C1*T_c≥t_k，或者

2)由收发器设备根据最大小区范围C1(最好是目标小区)来计算的，特别是如果13107.2/km*C1*T_c<t_k，或者

3)由收发器设备估计到服务于最大小区范围C1(最好是目标小区)的基站的距离来计算的，

以及可选择地

ii.根据本发明的方法，执行步骤b1至步骤b3，特别是步骤b1’至步骤b3’或步骤b1”至步骤b3”，以确定第k个TAO t1_k，该第k个TAO t1_k是通过将t的倍数加和/或减到在前的TAO t1_k-1来计算的，其中t是的函数，特别是t＝13107.2*r*T_c，直到接收到有效的随机接入响应。

因此，对于切换原因，TAO搜索或预对齐程序从1)、2)或3)的初始起始TAO t1₀开始。

根据1)，TAO搜索或预对齐程序从包含服务小区的当前定时提前量的TAO间隔开始，特别地，t1₀对应于包含切换源小区的定时提前量的TAO间隔t_k。如果目标小区具有高于或等于服务小区当前TAO的等效距离的计划小区半径，即如果13107.2/km*C1*T_c≥t_k(5G/NR)或如果204.8/km*C1*T_s≥t_k(4G/LTE)，则这是有效的。基本上，t_k可以是由根据本发明的用于接入蜂窝通信网络的方法计算的值，最好通过随机接入响应中包含的定时提前指令来适配。或者，t_k可以不再是由根据本发明的用于接入蜂窝通信网络的方法计算的值，因为飞机已经移动并且源小区的当前定时提前量现在已经改变。

否则，并且根据2)，即，如果13107.2/km*C1*T_c<t_k(5G/NR)或如果204.8/km*C1*T_s<t_k(4G/LTE)，则收发器设备可以根据目标小区的最大小区范围C1来计算起点。特别地，起点可以是目标小区的小区范围C1的中点。

其原因如下：对于gNodeB内切换(C＝C1)，源小区和目标小区中的UE/OBE上行链路定时是相同的。因此，搜索从包含服务小区的当前定时提前量的TAO间隔开始。对于gNodeB间切换，假设纯视线场景，假设源小区和目标小区上的功率设置相同，则飞机在源gNodeB与目标gNodeB之间的大约一半处。对于这两种情况，在目标小区中使用的TAO应该接近于在源小区中使用的TAO。

或者，并且根据3)，在gNodeB间切换的情况下，起点将由UE/OBE确定，特别地，t1₀由收发器设备估计到服务于目标小区最大小区范围C1的基站的距离来计算。由于5G空对地系统实现是基于TDD并且系统是时间同步的，所以UE/OBE将从其定时提前信息得知gNodeB何时传输SS/PBCH块。因此，基于其自己的SS/PBCH块与所测邻居的SS/PBCH块之间的时间差，将能够估计所测邻居有多远，并且选择最合适的TAO间隔来开始其搜索，其中包含所估计的邻居距离。在这种情况下，SS/PBCH块被理解为意味着用于小区信号测量的同步信号(SS)和物理广播信道(PBCH)。因此，根据3)，t1₀最好由收发器设备通过分析源基站和目标基站传输的SS/PBCH块之间的时间差，估计到服务于目标小区最大小区范围C1的基站的距离来计算。

然后，最好在找到t1₀之后，使用根据本发明的机制来确定第k个TAO最好根据方法步骤b1’至步骤b3’和/或步骤b1”至步骤b3”围绕起点进行交替。如果TAO搜索或预对齐程序达到最大或最小TAO值，则该程序继续进行，直到覆盖目标小区的整个TAO搜索范围。因此，在用于切换的迭代方法的一个特别优选实施例中，如果在前的TAO t1_k-1＝0或t1_k-1＝13107.2*(C1-r)*T_c(5G/NR)，或者备选地t1_k-1＝204.8*(C1-r)*T_s(4G/LTE)，则继续进行步骤ii。或者，如果在前的TAO t1_k-1＝0或t1_k-1＝13107.2*(C-r)*T_c或t1_k-1＝13107.2*(C1-r)*T_c，则继续进行步骤ii。

此外，本发明的主题是一种收发器设备，特别是UE或OBE，其被配置为接入蜂窝通信网络(最好遵循5G新无线电标准)，或者用于从服务于最大小区范围C(源小区)的基站切换到服务于最大小区范围C1(目标小区)的基站，以执行根据本发明的迭代方法。特别地，所述收发器设备包括：

－用于通过随机接入信道向服务于最大小区范围C和/或C1的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的PRACH前导码的装置，所述PRACH前导码是支持小于该最大小区范围C和/或C1的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，

－用于确定最大小区范围C和/或C1的装置，

－用于根据最大小区范围C和/或C1来计算初始起始TAO t₀/t1₀的装置，以及用于通过将t的倍数加和/或减到在前的TAO t_k-1/t1_k-1来计算第k个TAO t_k/t1_k的装置，其中t是r的函数，特别是t＝13107.2*r*T_c(5G/NR)或t＝204.8*r*T_s(4G/LTE)，

－用于确定在预先确定的等待间隔内是否接收到有效的随机接入响应的装置，并且特别是用于执行该方法的装置，特别是根据权利要求1至权利要求9中任一项和/或根据权利要求10或权利要求11所述的迭代方法。

与之类似，根据本发明的收发器设备最好包括适于根据如5G NR的无线电通信标准来接收无线电通信信号的接收模块和/或传输模块，特别是PRACH模块，负责传输用于接入蜂窝通信网络的PRACH前导码。PRACH模块使用长PRACH序列，例如由3GPP定义的PRACH前导码格式0，尽管对应的基站在大型小区的中间，根据标准实际上需要不同的PRACH前导码格式。

传输模块还可以包括用于选择用于发出第一PRACH前导码的初始TAO的装置，以及用于计算用于PRACH前导码后续传输的后续TAO的装置。用于发送PRACH前导码的装置还可以在一组预先定义的序列中选择(最好是随机选择)包括在PRACH前导码中的序列，特别是如在5G NR标准中预见的。此外，传输模块可以包括用于检查是否已经从基站接收到PRACH前导码的确认的装置，以便确定是否必须发送附加PRACH前导码或者是否可以停止附加PRACH前导码的传输。

在一个优选实施例中，收发器设备是飞机上的机载单元，特别是作为飞机的一部分，所述机载单元充当用于进一步对飞机上机载的用户设备进行流量分配的网关。特别地，收发器设备充当负责聚集飞机上几个用户的数据流的CPE。用户机载通信最好使用无线通信方案，如WIFI或与机载通信控制器进行的任何其它合适的有线通信。车载通信控制器还可以包括聚集/分解机载数据的网关功能，并用于将机载使用的通信方案转换为ATG使用的通信方案，反之亦然。

特别优选地，每架飞机可使用至少一个，最好是一到十个，最优选是两个或三个机载设备。在这种情况下，应当理解的是，不仅飞机可以携带实现根据本发明的收发器设备的特征的机载设备，而且在其上聚集几个终端的任何其他移动交通工具都可以适于携带根据本发明的机载单元。然而，或者应当理解的是，根据本发明的收发器设备也可以是简单的用户设备。

本发明的另一主题是一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由计算机执行时，该指令使计算机执行根据本发明的迭代方法。本发明的另一主题是一种包括指令的计算机程序产品，当该程序由收发器设备，特别是飞机上的机载设备执行时，该指令使收发器设备执行根据本发明的迭代方法。

同样地，本发明的一个主题是携带计算机程序产品的数据载波信号。

如果适用，根据本发明的各种技术要素的功能可以通过使用专用硬件以及能够执行与合适软件相关联的软件的硬件来提供。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器来提供，其中一些处理器可以是共享的。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专门指代能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。还可以包括其他常规和/或定制的硬件。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互来实现，或者甚至手动实现，具体的技术可以由实现者从上下文更具体地理解来选择。

附图对本发明进行了更详细地说明，但并不将本发明限制于这些示例性实施例。它们示出：

图1：根据本发明的迭代方法，包括步骤a.至步骤d。

图2a、图2b：根据本发明的TAO搜索或预对齐程序，从小区的中点开始。

图3：在从服务小区的当前TAO开始切换到目标小区的情况下，根据本发明的TAO搜索或预对齐程序。

图4：根据本发明的RA程序，包括几个PRACH前导码的传输。

图1公开了一种迭代方法，用于通过UE或OBE接入蜂窝通信网络，特别是遵循5G新无线电标准的蜂窝通信网络，或者用于在蜂窝通信网络中将UE或OBE从服务小区切换到目标小区，UE或OBE通过RA信道向服务最大小区范围C(服务小区)的基站或者向服务最大小区范围C1(目标小区)的基站发送具有TAO的至少一个PRACH前导码。所述方法包括以下步骤：

a.发送具有初始起始TAO t₀/t1₀的PRACH前导码，所述起始TAO t₀/t1₀由收发器设备根据最大小区范围C/C1来计算，或者是之前确定的服务小区的第k个TAO t_k，以及

b2.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k/t1_k的PRACH前导码，所述第k个TAO t_k/t1_k是通过将t＝13107.2*r*T_c的倍数加和/或减到在前的TAO t_k-1/t1_k-1来计算的，以及

b3.重复步骤b1和步骤b2，直到接收到有效的随机接入响应。

此外，该方法可以可选择地包括以下步骤：

c.通过有效接收到的RA响应中包含的定时提前指令来适配第k个TAO，和/或

与之类似，根据本发明的RA程序与将最大小区范围C/C1划分为表示r公里间隔的块相对应，例如对于PRACH前导码格式0，间隔约为14.5km。这些作为小区内收发器位置的假设，通过PRACH传输进行测试。因此，该方法预见如果由收发器设备发送具有TAO＝t_k-1/t1_k-1的PRACH前导码没有得到有效的RA响应，则使用第k个TAO＝t_k/t1_k(t_k≠t_k-1和/或t1_k≠t1_k-1)再次发送PRACH前导码。在这种情况下，相应的第k个TAO表示一个r公里的间隔，例如从14.5km到29km的间隔。

图2a和图2b公开了根据本发明的RA程序，该RA程序具有优化的TAO搜索机制，该机制使用围绕最大小区范围C(此处：203km)的中点(此处：101.5km)的交替。

这样做时，图2a示出了根据本发明的迭代方法，该方法包括步骤b1’至步骤b3’，而不是步骤b1至步骤b3。因此，后续的PRACH前导码传输从初始起始TAO t₀以t＝190464T_c的增量交替，其中较低的TAO在第一个。t₀至t₁₃的对应值如下：

*按5G NR计算(μ＝1)。

因此，图2b示出了根据本发明的迭代方法，该迭代方法包括步骤b1”至步骤b3”，而不是步骤b1至步骤b3。因此，后续的PRACH前导码传输从初始起始TAO t₀以t＝190464T_c的增量交替，其中较高的TAO在第一个。t₀至t₁₃的对应值如下：

*按5G NR计算(μ＝1)。

如果TAO搜索达到最大或最小TAO，则RA程序继续进行，直到覆盖整个TAO搜索范围。

图3公开了根据本发明的在从与源gNodeB距离约为70km的源小区切换到具有最大小区范围C1(此处：203km)的目标小区期间的RA程序。TAO搜索从包含服务小区的当前TAO的TAO间隔开始，并且通过优化的TAO搜索机制，围绕与当前TAO t_k(此处：761856T_c)相对应的点进行交替。如果TAO搜索达到最大或最小TAO(此处：0T_c)，则该程序继续进行，直到覆盖目标小区的整个TAO搜索范围。

*按5G NR计算(μ＝1)。

图4公开了根据本发明的用于RA程序的消息交换，包括几个PRACH前导码(MSG1)的传输。根据本发明的RA程序依赖于这样的假设：gNodeB将发送RA响应(MSG2)作为完全到达PRACH检测窗口内的PRACH前导码的应答。对于在具有计划的200km小区范围的小区中位于30km处的UE或OBE，用于PRACH前导码格式0的PRACH前导码的TAO对应于以下距离：

当具有对应于29.0km至43.5km间隔的TAO＝t₉的MSG1在PRACH检测窗口内完全到达时，gNodeB发送MSG2。然后，UE或OBE发送调度传输消息(MSG3)。如果收发器设备通过接收到竞争解决消息(MSG4)认为竞争解决成功，则RA程序完成。

Claims

1.一种用于通过收发器设备接入蜂窝通信网络的迭代方法，所述收发器设备通过随机接入信道，向服务于最大小区范围C的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的至少一个PRACH前导码，所述定时提前偏移(TAO)包括t₀、……、t_k-1、t_k、……、t_n，所述PRACH前导码是支持小于所述最大小区范围C的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，

其特征在于，所述方法包括以下所述步骤：

a.发送具有初始起始TAO t₀的所述PRACH前导码，所述起始TAO t₀由所述收发器设备根据所述最大小区范围C来计算，以及

b2.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的所述PRACH前导码，所述第k个TAO t_k通过将作为r的函数的t的倍数加到在前的TAO t_k-1、和/或从在前的TAO t_k-1减去作为r的函数的t的倍数而被计算，以及

b3.重复步骤b1和步骤b2，直到接收到有效的随机接入响应。

2.根据权利要求1所述的迭代方法，其特征在于，

所述初始起始TAO t₀与所述最大小区范围C的中点相对应。

3.根据权利要求1或2所述的迭代方法，其特征在于，

所述初始起始TAO t₀由所述收发器设备使用关于由所述基站提供的默认上行链路—下行链路配置的信息来计算，以确定所述最大小区范围C，所述默认上行链路—下行链路配置包括：参考子载波间隔和至少一种时隙模式。

4.根据权利要求3所述的迭代方法，其特征在于，

所述最大小区范围C根据由所述至少一种时隙模式组成的灵活OFDM符号的总持续时间来确定，所述总持续时间是考虑所述OFDM灵活符号的数目和所述参考子载波间隔而被计算。

5.根据权利要求1所述的迭代方法，其特征在于，

所述第k个TAO t_k通过将t＝13107.2*r*T_c的倍数加到在前的TAO t_k-1、或从在前的TAOt_k-1减去t＝13107.2*r*T_c的倍数而被计算，其中T_c是5G NR中的基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211可选择地被表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[对应于0.509ns]。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的迭代方法，其特征在于，

步骤b1至步骤b3被按照以下步骤执行

b2’.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的所述PRACH前导码，其中t_k＝t_k-1+(-1)^k·kt，其中t＝13107.2*r*T_c，以及

b2”.确定在预先确定的等待间隔内没有接收到有效的随机接入响应，并且发送具有第k个TAO t_k的所述PRACH前导码，其中t_k＝t_k-1+(-1)^k-1·kt，其中t＝13107.2*r*T_c，以及

b3”.重复步骤b1”和步骤b2”，直到接收到有效的随机接入响应，其中T_c是5G NR中的所述基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211可选择地被表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[对应于0.509ns]。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的迭代方法，其特征在于，

所述PRACH前导码在所述基站处、在PRACH检测窗口中被检测，并且如果所述PRACH前导码已在所述PRACH检测窗口内全部到达，则由所述基站发送所述随机接入响应。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的迭代方法，其特征在于，所述PRACH前导码是根据3GPP通信标准TS 38.211的PRACH格式0的长序列PRACH前导码。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的迭代方法，其特征在于，适于用于空对地通信，特别是所述收发器设备是飞机上的机载设备，并且所述基站是地面单元。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的迭代方法，其特征在于，所述方法是用于将所述收发器设备从服务于所述最大小区范围C的所述基站切换到服务于最大小区范围C1的基站的迭代方法，所述收发器设备通过随机接入信道，向服务于所述最大小区范围C1的所述基站发送根据权利要求1-9中任一项所述的方法中使用的所述PRACH前导码，所述PRACH前导码具有包括t10,……,t1k-1,t1k,……,t1n的定时提前偏移(TAO)，其中

所述方法包括以下步骤：

i.发送具有初始起始TAO t1₀的所述PRACH前导码，所述起始TAO t1₀是

1)用于服务于所述最大小区范围C的所述基站的所述TAO，特别是根据权利要求1-9中任一项所述的方法来确定的所述第k个TAO t_k，或者

2)由所述收发器设备根据所述最大小区范围C1来计算的，或者

3)由所述收发器设备估计到服务于所述最大小区范围C1的所述基站的所述距离来计算的，

以及可选择地

ii.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，执行步骤b1至步骤b3，特别是步骤b1’至步骤b3’、或步骤b1”至步骤b3”，以确定所述第k个TAO t1_k，直到接收到有效的随机接入响应，所述第k个TAO t1_k是通过将t的倍数加到在前的TAO t1_k-1、和/或从在前的TAO t1_k-1减去t的倍数来计算，所述t是r的函数，特别是t＝13107.2*r*T_c，其中T_c是5G NR中的所述基本时间单元，并且可以根据3GPP TS38.211可选择地被表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[对应于0.509ns]。

11.一种用于将收发器设备从服务于最大小区范围C的基站切换到服务于最大小区范围C1的基站的迭代方法，所述收发器设备通过随机接入信道，向服务于所述最大小区范围C1的所述基站发送PRACH前导码，所述PRACH前导码是支持小于所述最大小区范围C的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，所述PRACH前导码特别地在根据权利要求1-9中任一项所述的方法中被使用，所述PRACH前导码包括t10,……,t1k-1,t1k,……,t1n的定时提前偏移(TAO)，

其特征在于，所述方法包括以下所述步骤：

1)用于服务于所述最大小区范围C的所述基站的所述TAO，特别是具有第k个TAO t_k的所述第k个TAO t_k，所述第k个TAO t_k将作为r的函数的t的倍数加到在前的TAO t_k-1、和/或从在前的TAO t_k-1减去作为r的函数的t的倍数而被计算，特别是根据权利要求1-9中任一项所述的方法来确定的t_k，或者

2)由所述收发器设备根据所述最大小区范围C1来计算，或者

3)由所述收发器设备估计到服务于所述最大小区范围C1的所述基站的距离来计算，

以及可选择地

ii.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，执行步骤b1至步骤b3，特别是步骤b1’至步骤b3’、或步骤b1”至步骤b3”，以确定第k个TAO t1_k，直到接收到有效的随机接入响应，所述第k个TAO t1_k通过将作为r的函数的t的倍数加到在前的TAO t1_k-1、和/或从在前的TAOt1_k-1减去作为r的函数的t的倍数而被计算，特别是t＝13107.2*r*T_c，其中T_c是5G NR中的所述基本时间单元，并且可以根据3GPP TS 38.211可选择地被表示为1/(480*10³*4096)*10⁶μs＝100/196608μs[对应于0.509ns]。

12.根据权利要求10或11所述的迭代方法，其特征在于，如果所述在前的TAO t1_k-1＝0或t1_k-1＝13107.2*(C1-r)*T_c，则执行步骤ii。

13.一种收发器设备，所述收发器设备被配置为接入蜂窝通信网络，或者从服务于最大小区范围C的基站切换到服务于最大小区范围C1的基站，所述收发器设备包括：

－用于通过随机接入信道向服务于最大小区范围C和/或C1的基站发送具有定时提前偏移(TAO)的PRACH前导码的装置，所述PRACH前导码是支持小于所述最大小区范围C和/或C1的r公里小区范围的长序列PRACH前导码，

－用于确定所述最大小区范围C和/或C1的装置，

－用于根据所述最大小区范围C和/或C1来计算初始起始TAO t₀/t1₀、以及用于通过将t的倍数加到在前的TAO t_k-1/t1_k-1和/或从在前的TAO t_k-1/t1_k-1减去t的倍数来计算第k个TAO t_k/t1_k的装置，所述t是r的函数，特别是t＝13107.2*r*T_c，

－用于确定在预先确定的等待间隔内是否接收到有效的随机接入响应的装置，

特别是用于执行根据权利要求1-10中任一项和/或根据权利要求11或12所述的迭代方法，优选地，用于执行根据权利要求1-10中任一项和/或根据权利要求11或12所述的迭代方法的装置。

14.根据权利要求13所述的收发器设备，其特征在于，

作为飞机上的机载设备，所述机载设备充当用于向所述飞机上机载的用户设备进行进一步的流量分配的网关。

15.一种包括指令的计算机程序产品，其中所述程序在由计算机，特别是由收发器设备执行时，所述指令使所述计算机、特别是所述收发器设备执行根据权利要求1-10中任一项和/或根据权利要求11或权利要求12所述的迭代方法。

16.一种数据载波信号，所述数据载波信号携带根据权利要求15所述的计算机程序产品。