一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，涉及通信技术领域。首先构建包括无线接入设备、搬频模块和无线终端的搬频装置，首先无线接入设备发射下行信号，同时将预留的同步信号发射给搬频模块进行检测，若无线接入设备为FDD系统，则直接进行上下行搬频；若为TDD系统，则搬频模块对同步信号进行检测，完成时间的精确同步，并进一步判断无线帧的系统帧边界，利用循环前缀对PSS和SSS进行时频纠偏。然后对下行信号进行解调，确定帧格式，判决出上下行信号的边界。最后根据同步信号和上下行信号的边界控制上下行时间和收发信息，完成通信。本发明专利技术实现了FDD系统和TDD系统转换，在不改变现有设备的情况下，在任意频段进行通信。信。信。

【技术实现步骤摘要】
一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法


[0001]本专利技术涉及通信
，具体为一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法。

技术介绍

[0002]随着民航运输量的快速增长，民航通信业务量也迅速增长，为了适配发展迅速的航空业务，国际民航组织(ICAO)在发布了第6版全球空中航行计划(GANP)，明确提出了现代空中航行系统的具体实施路线——航空系统组块升级(ASBU)。其中指出，未来航空通信技术的路线图包含机场AeroMACS、航路LDACS以及海事卫星等下一代卫星通信的宽带通信新技术。
[0003]目前实际应用的航空通信技术还停留在窄带通信时代，现有航空移动通信设备均需要升级，尽管当前市面上发布的终端能力越来越强，支持的频段也越来越多，但是4G/5G/无线局域网(RLAN)设备，甚至6G技术，均无法直接工作在航空频段，而且有一些特殊的频段不在3GPP的标准范畴内，或者某些频段3GPP规定使用FDD系统，而实际上使用的是TDD系统。而由于通信产业链的现状，往往会出现无线接入网侧的设备可以支持，而没有可用的终端，或者终端需要非常高昂的价格进行系统定制的情况。这大大限制了现有航空移动通信网络的设备升级，影响了民航通信的发展。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，实现低成本地对闲置频段的利用，消除终端能力不足或者无相应的无线接入设备的限制。
[0005]所述的基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，具体步骤如下：
[0006]步骤一，构建包括无线接入设备、搬频模块和无线终端的4G/5G频谱搬移通信装置，进行上下行信号搬频；
[0007]所述无线接入设备和无线终端分别连接搬频模块，并通过搬频模块实现无线信号在上下行链路的传输。
[0008]无线接入设备应用的系统分为FDD系统和TDD系统。
[0009]搬频模块包括同步与帧格式检测模块、射频收发信机和本地时钟模块。
[0010]同步与帧格式检测模块分为同步检测模块和帧格式检测模块，用于接收下行信号的同步信号；
[0011]本地时钟模块和同步与帧格式检测模块进行交互，对同步信号进行同步捕获校准和保持追踪。
[0012]射频收发信机在本地时钟模块的控制下对接收的信号进行放大，并发送处理过后的信号。
[0013]步骤二，无线接入设备发射下行信号，同时将预留的下行信号的同步信号发射给搬频模块的同步与帧格式检测模块进行检测；
[0014]步骤三、判断无线接入设备应用的系统是FDD系统还是TDD系统，如果是FDD系统，
进入步骤四，否则，进入步骤五；
[0015]步骤四、下行信号和同步信号通过同步检测模块后，得到上行信号传输给射频收发信机，经放大传输给无线终端，完成上下行信号搬频；
[0016]步骤五、同步信号通过帧格式检测模块，完成主辅同步信号PSS和SSS时间的精确同步；
[0017]具体过程为：
[0018]首先，对同步信号一个系统帧的前后半帧进行自相关检测，找到主同步信号PSS的位置。
[0019]然后，基于已经检测出主同步信号PSS的位置，在辅同步信号SSS可能出现的点上进行检测，检测出辅同步信号SSS位置；
[0020]最后，基于主同步信号PSS和辅同步信号SSS的时域位置间隔固定，完成时间的精确同步。
[0021]步骤六、帧格式检测模块进一步判断时间同步后的信号中无线帧的边界，保持边界对齐，利用循环前缀CP对主辅同步信号PSS和SSS进行时频纠偏；
[0022]信号的频率偏移分为整数倍的频率偏移(IFO)和小数倍的频率偏移(FFO)以及残留频偏。
[0023]①
整数倍的频率偏移(IFO)
[0024]利用主同步信号PSS进行整数倍频偏估计，假设接收信号为r(n)，则其相关函数为
[0025][0026]其中，d表示定时指针，N表示OFDM符号的子载波数目，L为CP长度；
[0027]则整数倍频偏估计为：
[0028][0029]d
ml
为多个OFDM符号对循环前缀进行滑动相关计算后取得最大峰值的点，该点为OFDM符号的起始点。
[0030]②
小数倍的频率偏移(FFO)
[0031]将PSS信号p(n)分为前后两段，和本地无偏差的PSS信号s(n)做共轭相乘，得到两段新序列，即小数倍频偏：
[0032][0033]③
残留频偏
[0034]训练本地时钟，用锁相环进行残留频偏的调整和训练。
[0035]步骤七，同时对下行信号进行解调，得到TDD系统下的上下行时间分配，确定帧格式，判决出上下行信号的边界，并保持；
[0036]步骤八，利用时频纠偏的同步信号和上下行信号的边界，进行射频收发信机的下行信号发送和上行信号接收的准确开关，在TDD系统下工作时，通过本地时钟控制上下行时间；同时能通过本地时钟控制收发信息，达到时分复用的形式，使应用FDD系统的无线接入
设备转为TDD系统，且和另外一个TDD系统完成通信。
[0037]步骤九，上述信号传输过程持续进行，确保系统的稳定性以及在系统发生改变时能够进行及时地调整。
[0038]本专利技术的优点在于：
[0039]1.本专利技术中提出的基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，通过构建的4G/5G频谱搬移通信装置，将无线接入设备发送的信号进行上搬频，并且在接收端将信号下搬频，实现了在不改变现有设备的情况下，在任意频段进行通信。
[0040]2.本专利技术基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，使用本地时钟模块训练同步，用时钟控制射频发射机的信号收发，对于频分复用(FDD)系统，可以将其转换成时分复用(TDD)系统进行信号传输。
附图说明
[0041]图1为本专利技术4G/5G频谱搬移通信装置的工作原理示意图；
[0042]图2为本专利技术4G/5G频谱搬移通信装置的模块构成和交互示意图；
[0043]图3为本专利技术基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法的工作流程图；
[0044]图4为本专利技术实施例的发射机端的工作流程图；
[0045]图5为本专利技术实施例的接收机端的工作流程图。
具体实施方式
[0046]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0047]本专利技术所提出的基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，其原理如图1所示，不对无线接入设备或者无线终端进行修改，通过搬频的方式把无线接入设备和无线终端的工作频段转换到想使用的频段，然后再对信号进行放大，发送到空口进行传输。
[0048]所构建的基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信装置，如图2所示，包括无线接入设备、搬频模块和无线终端；无线接入设备和无线终端之间通过搬频模块实现上下行链路的信号传输。
[0049]无线接入设备应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，构建包括无线接入设备、搬频模块和无线终端的4G/5G频谱搬移通信装置，进行上下行信号搬频；所述无线接入设备和无线终端分别连接搬频模块，并通过搬频模块实现无线信号在上下行链路的传输；步骤二，无线接入设备发射下行信号，同时将预留的下行信号的同步信号发射给搬频模块的同步与帧格式检测模块进行检测；步骤三、判断无线接入设备应用的系统是FDD系统还是TDD系统，如果是FDD系统，进入步骤四，否则，进入步骤五；步骤四、下行信号和同步信号通过同步检测模块后，得到上行信号传输给射频收发信机，经放大传输给无线终端，完成上下行信号搬频；步骤五、同步信号通过帧格式检测模块，完成主辅同步信号PSS和SSS时间的精确同步；步骤六、帧格式检测模块进一步判断时间同步后的信号中无线帧的边界，保持边界对齐，利用循环前缀CP对主辅同步信号PSS和SSS进行时频纠偏；步骤七，同时对下行信号进行解调，得到TDD系统下的上下行时间分配，确定帧格式，判决出上下行信号的边界，并保持；步骤八，利用时频纠偏的同步信号和上下行信号的边界，进行射频收发信机的下行信号发送和上行信号接收的准确开关，在TDD系统下工作时，通过本地时钟控制上下行时间；同时能通过本地时钟控制收发信息，达到时分复用的形式，使应用FDD系统的无线接入设备转为TDD系统，且和另外一个TDD系统完成通信；步骤九，上述信号传输过程持续进行，确保系统的稳定性以及在系统发生改变时能够进行及时地调整。2.根据权利要求1所述的一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，其特征在于，所述的无线接入设备应用的系统分为FDD系统和TDD系统。3.根据权利要求1所述的一种基于4G/5G频谱搬移的航空宽带通信方法，其特征在于，所述的搬频模块包括同步与帧格式检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱衍波，蔡开泉，赵亮，张扬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：