一种卫星通信系统中的上行同步方法技术方案

本发明专利技术提出一种卫星通信系统中的上行同步方法，包括：基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻；终端自行测量下行帧到达时刻与所述基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；终端根据所述单向传输时延提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧。本申请不依赖任何星历和地理位置信息就能完成基站到终端的传输时延测量，避免基站位置更新导致的空口开销和终端复杂处理；对于透明转发处理方式的基站，终端无需区别处理，简化终端操作；准确的终端上行时延预补偿机制，可大幅减少RACH接收窗长度，从而减少上行开销，缩短接入时延。缩短接入时延。缩短接入时延。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星通信系统中的上行同步方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信领域，尤其涉及一种卫星通信系统中的上行同步方法。

技术介绍

[0002]卫星通信系统的一个关键问题是上行同步，卫星通信上行同步是指终端调整信号发送时间，使得信号在指定时刻到达星上基站，一般步骤包括：地面终端发出随机接入的RACH信号；星上基站通过检测RACH信号到达的时间，测算出终端到基站的信号传输时延；基站通过下发定时调整TA命令给终端；终端调整信号发送时刻，使得信号在指定时间点到达星上基站。
[0003]如果按照地面5G的方案，RACH信号检测窗时长需为基站覆盖距离的2倍除以光速，如小区覆盖距离为600km，则RACH窗长则为4ms以上，这将导致很大的时域开销。为了降低这一开销，业界提出了两种方法。
[0004]一种方法称为闭环方法，由卫星根据其轨道高度及覆盖区域，把覆盖区域边缘的发送信号提前量广播给终端，终端根据该信息先调整RACH发送时刻，此时RACH窗长可配置为2*(D2-D1)/C；其中D2是星上基站和覆盖范围内终端的最远距离，D1是星上基站和覆盖范围内终端的最近距离，如图1所示。以600km轨高，小区直径400km测算，RACH时长约0.8ms。该闭环方案的RACH窗较大，系统开销较大。
[0005]另一种方法称为开环方法，由终端根据自身位置信息和星历信息，测算出终端和星上基站间的距离，从而提前调整RACH发送时刻，此时RACH的窗长可以配置为更短。这种开环方案的RACH窗较小，开销也较小，但依赖于终端定位，星历信息。对于星上透明转发处理模式，终端需获取地面基站位置信息，星历信息，需要星历和地理位置信息的误差控制在较小范围，而地面基站建设频繁，终端初始信息也需频繁更新，维护代价很高。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本申请提出一种卫星通信系统中的上行同步方法，包括：基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻；终端自行测量下行帧到达时刻与所述基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；终端根据所述单向传输时延提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧。
[0007]进一步的，所述终端自行测量下行帧到达时刻与所述基准时刻的偏差，具体包括：终端检测基站在T1时刻发送的下行帧，记录检测到该下行帧的时刻为T2，计算二者偏差作为所述单向传输时延D＝T2-T1。
[0008]更进一步的，所述终端根据所述单向传输时延，提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧，包括：终端以期望接收时刻T3为基准，提前一个传输时延D发送上行信号，以使所述上行信号在起始位置早于T3、结束位置大于T3+T_duration的期望接收时间窗口到达基站侧；其中，所述T_duration为所述上行信号的持续时长。
[0009]更进一步的，所述期望接收时刻T3由基站侧通过广播信息以明示信息或暗示信息下发，或者由终端和基站各自根据本地时间和所述相同的规则各自计算得出。
[0010]更进一步的，所述T1、T2和T3为相对时间、绝对时间或者某帧号内的某时隙。
[0011]进一步的，所述基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻，包括：基站和终端均与GNSS或1588V2同步，获取1PPS授时；基站和终端均基于1PPS信息生成帧边界定时，并依次分配帧号。
[0012]更进一步的，所述终端自行测量下行帧到达时刻和所述基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；包括：终端检测到下行帧，记录检测到该下行帧的时刻Trev；计算该时刻与本地基准定时对应的最新下行帧的边界时刻Tbase之差，Td＝Trev-Tbase；计算该下行帧广播信道中携带的帧号与本地基准定时对应的最新下行帧的帧号之差N，计算所述单向传输时延D＝Td+N*帧长。
[0013]更进一步的，所述终端自行测量下行帧到达时刻和所述基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；包括：终端检测到下行帧，记录检测到该下行帧的时刻Trev；计算该时刻与本地基准定时对应的最新下行帧的边界时刻Tbase之差，Td＝Trev-Tbase；比较该下行帧广播信道中携带的帧号和本地基准定时对应的最新下行帧的帧号的奇偶属性：如果二者奇偶属性相同，则所述单向传输时延D＝Td；如果二者奇偶属性不同，则所述单向传输时延D＝Td+帧长。
[0014]更进一步的，所述终端根据所述单向传输时延提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧，包括：终端以所述Trev为基准，提前2个所述单向传输时延2*D发送上行信号。
[0015]进一步的，所述基站为星上基站或地面基站或星上基站和地面基站。
[0016]本专利技术不依赖任何星历和地理位置信息就能完成基站到终端的传输时延测量，避免基站位置更新的导致的空口开销和终端复杂处理；对于透明转发处理方式的基站，终端无需区别处理，简化终端操作；准确的终端上行时延预补偿机制，可大幅减少RACH接收窗长度，从而减少上行开销，缩短接入时延。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例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专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1为现有技术中卫星广播覆盖区域边缘的发送信号提前量示意图；
[0019]图2为本申请实施例1提出的上行同步示意图；
[0001]图3为本申请实施例2提出的上行同步示意图；
[0002]图4为本申请实施例3提出的上行同步示意图。
具体实施方式
[0003]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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
本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0004]本申请的一个实施例提出一种卫星通信系统中的上行同步方法，包括：基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻；终端自行测量下行帧到达时刻与基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；终端根据单向传输时延提前发送上行信号，以使上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧。
[0005]在一个可选实施例中，包括：终端检测基站在T1时刻发送的下行帧，记录检测到该下行帧的时刻为T2，计算二者偏差作为所述单向传输时延D＝T2-T1；终端以期望接收时刻T3为基准，提前一个传输时延D发送上行信号，以使上行信号在起始位置早于T3、结束位置大于T3+T_duration的期望接收时间窗口到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信系统中的上行同步方法，其特征在于，包括：基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻；终端自行测量下行帧到达时刻与所述基准时刻的偏差，作为基站到终端的单向传输时延；终端根据所述单向传输时延提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端自行测量下行帧到达时刻与所述基准时刻的偏差，具体包括：终端检测基站在T1时刻发送的下行帧，记录检测到该下行帧的时刻为T2，计算二者偏差作为所述单向传输时延D＝T2-T1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述单向传输时延，提前发送上行信号，以使所述上行信号在期望接收时间窗内到达基站侧，包括：终端以期望接收时刻T3为基准，提前一个传输时延D发送上行信号，以使所述上行信号在起始位置早于T3、结束位置大于T3+T_duration的期望接收时间窗口到达基站侧；其中，所述T_duration为所述上行信号的持续时长。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述期望接收时刻T3由基站侧通过广播信息以明示信息或暗示信息下发，或者由终端和基站各自根据本地时间和所述相同的规则各自计算得出。5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述T1、T2和T3为相对时间、绝对时间或者某帧号内的某时隙。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站和终端与同一授时系统保持时间同步，通过相同的规则映射出下行帧基准时刻，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，庆兴发，
申请(专利权)人：北京九天微星科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：