[发明专利]一种基于位置分区的时分双工卫星通信上行信号对齐方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信中时分双工模式下的一种基于终端位置分区的上行信号对齐方法，属于卫星通信技术领域。

背景技术

第三代(3G)地面移动通信系统包括频分双工(FDD：Frequency Division Duplexing)和时分双工(TDD：Time Division Duplexing)两类体制，我国具有自主知识产权的TD-SCDMA标准即属于3G标准中基于TDD类型的通信体制。[3GPP TS 25.221V4.8.0(2005-06)“3rdGeneration Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels(TDD)(Release 4)”]。

近期我国具有自主知识产权的TD-LTE-Advanced技术方案已成为了国际电信联盟(ITU-R)的4G通信技术候选方案之一，有望成为今后4G的国际技术标准。同样地，TD-LTE-Advanced方案也是基于TDD模式。

在地面移动通信系统中采用TDD双工模式，相比FDD而言具有以下的一些优势：(1)收发同频，可以节省一半的频带资源；(2)有利于开展上下行非对称业务；(3)终端无需使用双工器并可以共用中/射频模块，因而可以简化终端设计；(4)收发同频有利于直接利用上下行信道估计的结果，有利于上行同步、智能天线等技术的采用。

在卫星通信系统中，由于存在较大的星地传输时延(例如，静止轨道GEO卫星轨道高度约为36000公里，最大单跳往返时延约有270ms)，采用TDD模式较为困难，因此，目前除铱系统外，绝大多数卫星通信系统均未考虑TDD双工方式，并且相关研究也较少。

[Wolfgang Kogler，et al.，“Timing Synchronization in MF-TDMA Systems for Geostationary Satellites，”IEEE Communications Magazine，Dec.2007]分析了静止轨道卫星(GEO)系统中多频时分多址(MF-TDMA)方式下，因大的传输时延引起的各终端所产生的时隙对齐问题，提出了高层和低层两种定时同步调整方案。

[HULBERT，et al.，EU Patent EP 1 698 075 B1，“A METHOD OF COMMUNICATION INA TIME DIVISION DUPLEX(TDD)SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM，”Jan.2008]公开了一种时分双工卫星通信系统的通信方法，以时隙为基本单位，考虑了卫星传输时延影响下的TDD双方的时隙对齐问题，提出了基于细小时隙的TDD方案。

[Rec.ITU-R M.1457-6，“Detailed specifications of the radio interfaces of International Mobile Telecommunications-2000(IMT-2000)，”2006]描述了一种用于IMT-2000的FDD/TDD卫星通信的B类卫星无线接口W-C/TDMA标准，其帧结构是基于一种包含9个20ms帧的多帧结构。该文献中并未给出具体的帧结构细节，并且也未给出相应的传输时延影响的分析和设计。

[Arif Ansari，et al.，“S-WiMAX：Adaptation of IEEE 802.16e for Mobile Satellite Services，”IEEE Communications Magazine，Jun.2009]分析了在卫星通信中采用WiMAX技术的适应性问题。在考虑TDD模式时分析了具有不同传输时延的地面终端在上行和下行帧设计上的适应性问题，提出了一种在下行帧和上行帧尾部设置足够长保护时间(大于2倍的传输时延差)的解决方案。但是该文献中并未真正解决TDD的可行性，即未提出针对平均传输时延的星地时隙对齐问题的解决方案，也未针对卫星波束提出具体适应方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提出一种基于位置分区的时分双工卫星通信上行信号对齐方法。