[发明专利]TDD或HFDD模式卫星通信的上行导频信号发送方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术，尤其涉及一种时分双工(TDD)以及频分-时分双工(HFDD)模式的卫星通信系统中初始上行导频信号的发送方法，属于通信技术领域。

背景技术

上行导频同步是第3代及第4代TDD模式地面移动通信系统中用户终端入网过程的重要环节。第3代TDD模式地面移动通信标准TD-SCDMA以及其长期演进标准TD-LTE，均采用了UpPTS这样的特殊时隙进行初始上行导频发送。其中TD-SCDMA标准的帧结构如图1所示。[3GPP TS 25.221 V4.8.0(2005-06)“3rd Generation PartnershipProject；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical channels andmapping of transport channels onto physical channels(TDD)(Release 4)”]。

在卫星通信系统中，通常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)，如图2所示。此外，各卫星用户终端之间也存在较大的传输时延差，即使在波束覆盖半径为200公里的系统中，各用户终端之间的最大传输时延差也可能达到超过1ms左右。卫星通信的大时延及大时延差特性，直接导致了在卫星通信系统中采用像TD-SCDMA这样的TDD模式进行传输存在一定的难度。

[Arif Ansari，et al.，“S-WiMAX：Adaptation of IEEE 802.16e for Mobile SatelliteServices，”IEEE Communications Magazine，Jun.2009]分析了在卫星移动通信中采用WiMAX技术的适应性问题。在考虑TDD模式(实际上是半频分半时分双工模式)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倍的最大传输时延差)的解决方案。事实上，由于对上行信号增加了额外的保护时间，造成了帧结构效率的下降。

同样地，在时分双工模式乃至频分-时分双工模式的卫星通信系统中，直接在UpPTS时隙中发送上行导频也是不可行的，必须考虑相应的额外保护时间。换言之，若假定卫星波束范围内的最大传输时延差为2X，则可能由于用户终端传输时延的初始不可知性，UpPTS上行导频信号在到达卫星时会落入一个UpPTS时隙宽度加上2倍最大传输时延的时间窗口内，因此不能仅在卫星侧对应的UpPTS时隙内进行接收。进一步地，由于UpPTS信号的到达时间窗存在与子帧结构中上行时隙和下行时隙相重叠的可能性，因此在地面终端侧的UpPTS信号发送时间也需要根据具体情况进行相应移位调整。

这一移位调整技术类似于地面TD-SCDMA移动通信系统中相应的UpPTS Shifting技术。当然，由于地面移动通信系统中采用的UpPTS Shifting技术是为了解决相邻TD-SCDMA小区DwPTS下行导频信号对本小区的UpPTS上行导频信号的干扰问题而采取的UpPTS信号移位的解决方法，而卫星通信系统中采用的UpPTS移位技术则是为了解决波束内不同用户终端之间的大时延差造成的可能对卫星侧的上、下行业务时隙重叠干扰或无法接收的问题，相应的两种处理算法存在显著的差异。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，针对时分双工或者频分-时分双工的卫星通信系统，提供一种初始上行导频信号的发送方法，以解决卫星通信中由于长时延及长时延差等特性所带来的上行信号相对于接收时隙偏离，进而导致上行导频信号无法按通常时隙位置进行接收的问题。

本发明所针对的时分双工或者频分-时分双工的卫星通信系统具有特定的收发传输帧之间的结构关系。具体来说，卫星在其信号帧A中将信号发送至地面终端，地面终端收到信号后通过其信号帧B将信号发送至卫星，卫星则通过另一信号帧C接收地面信号，在所述卫星的发送信号帧A和接收信号帧C中，相应的上行时隙组之间的时间差为中间传输时延的两倍。如图3所示。

图4示出了卫星通信系统中波束内不同传输时延的关系。其中的中间传输时延，定义为波束覆盖范围内的最大传输时延与最小传输时延的平均值，而最大传输时延与最小传输时延的差值即是最大传输时延差2X。对于工程应用而言，通常采用波束中心点的传输时延作为中间传输时延，而取最大传输时延到中间传输时延的差值和中间传输时延到最小传输时延的差值这两者中的较大值，作为半程最大传输时延差X。