CN101783702B - 一种适用于卫星通信系统的信号传输方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于卫星通信系统的信号传输方法，属于移动卫星通信技术领域，其特征在于：设置卫星转发器至用户终端的下行频率为f1，用户终端至卫星转发器的上行频率为异于f1的频率f2；卫星转发器采用时分复用方式区分N个不同用户组，各用户组可含多个用户；将下行链路帧顺序分为N个时隙，分配给对应用户组用户使用；设置用户上行链路帧占用下行链路帧对应时隙以外的时段，采用CDMA或FDMA的多址接入方式；卫星转发器接收处理位于f2的待转发至用户的上行链路帧后，在对应时隙以f1转发至用户终端；用户终端在对应时隙接收位于f1的下行链路帧对应部分，使用时分切换开关实现下行链路帧接收和上行链路帧发送的切换及信号隔离。

Description

一种适用于卫星通信系统的信号传输方法

技术领域

本发明属于移动卫星通信技术领域，涉及一种适用于卫星通信系统的信号传输方法。

背景技术

卫星移动通信系统，其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。它能覆盖全球，能解决人口稀少、通信不发达地区的移动通信服务，是全球个人通信的重要组成部分。由于卫星通信的这些独特优点，发展卫星通信对幅员辽阔的中国来说有及其重要的战略意义。相对于卫星通信系统，无线通信已经发展得相对比较成熟，因此，如何在成熟的无线通信基础之上，更快、更好地建设卫星通信系统一直以来都是一个很现实而有意义的问题。

北美卫星移动通信系统MSAT是第一代卫星通信系统的典型代表。1983年，加拿大通信部和美国宇航局达成协议，联合开发北美地区的卫星业务，加拿大TMI公司和美国AMSC公司负责该系统的实施和运营。MSAT系统可服务于公众通信，又可以服务于专用通信。MSAT系统主要提供两大类业务，公众通信的无线业务和面向专用通信的专用通信业务。具体可以分为移动电话业务、移动无线电业务、移动数据业务、航空业务、终端可搬移的业务、寻呼业务等。

MSAT卫星的有效载荷与众不同，其转发器是由独立的前向链路转发器和回程转发器组成的混合矩阵形的转发器。前向链路转发器接受来自馈电链路地球站的Ku波段的上行链路信号，然后以L波段的频率把这些信号转发给用户终端，而回程链路转发器则接收地球上移动终端L波段的上行链路信号，然后把该信号以Ku波段频率发至馈电链路地球站。因此它能灵活地适应各种调制类型和载波形式，保证了使用L波段的用户终端与采用Ku波段的馈电链路地球站之间的大量的模拟量或低速数字话路的单路单载波信号的传输。

MSAT系统可在海陆空的移动终端和馈电链路地球站之间开展业务，而且在北美区域内的用户，可使用架在车辆、船只和飞机上的蜂窝双星、双模式的电话系统实现移动通信。MSAT-1和MSAT-2是MSAT系统中互为备份的两颗卫星，采用的是FDD工作模式，速率可达2.4kbps。现已分别定点在西经101°和106.5°的静止轨道上，主要为美国、加拿大、墨西哥和加勒比海地区的国家服务，为那里的人们传送文件、电话、电报等信息。

20世纪末，随着通信技术的发展，第二代卫星通信系统也发展起来。Thuraya系统是第二代卫星通信系统的典型代表，是地球同步移动卫星系统，拥有3颗卫星，设计寿命15年.Thuraya卫星系统设计容量为13,750个卫星信道，最大支持175万用户，地面关口站位于阿联酋，服务整个卫星信号覆盖区域。Thuraya移动卫星电信服务包括：语音(GSM/卫星)、9.6kbps传真、9.6kbps数据、GSM短信、GPS方位测定(100米内精确度)。Thuraya卫星系统提供不受干扰的、完整的、边界连边界的超过130个国家和地区的遍布欧洲、非洲、中东、中亚和亚洲的卫星电信服务。在2008年Thuraya的服务扩展到其它亚洲地区。Thuraya卫星电话结合了卫星、GSM和GPS系统，提供包括语音、数据、传真、短信和方位测定等一系列的服务。Thuraya卫星电话的GPS功能除了对个人安全的帮助，还有商业应用价值，如航运和船队管理。Thuraya也提供卫星付费电话和除户内使用配件之外的其它农村电话解决方案。Thuraya卫星电话能接入各地GSM网络(使用普通手机的SIM卡)，在全世界1/3地区漫游，并且使你在GSM服务区外能接入卫星网络。如果你是在Thuraya卫星信号覆盖区内，你可以拨打和接收来自世界上任何地方的电话。Thuraya庞大的服务体系为那些已经以地面GSM网络为基地的用户提供更多的通信服务选择，同时对那些居住在GSM网络外的用户进行开放。Thuraya卫星通信系统采用FDD的双工模式，以及TDMA的多址接入方式，速率可达9.6kbps。

如今，第三代地面无线通信已经开始广泛投入运营，因为通信体制的不同，第一代和第二代卫星通信系统都无法与第三代地面无线通信系统兼容。所以，各国都在进行第三代卫星通信系统的研究和制作。第三代卫星通信系统需具有的非常重要的一个特征就是能与地面网络融合，实现天地一体化。在有地面网络的地区，终端通过地面网络接入。在没有地面网络的地区，终端可以通过卫星接入。本发明提出的适用于卫星通信系统的异频时分信号传输方法，是一种能够很好地与第三代地面通信系统融合的信号传输方法，能够提高第三代卫星通信系统的设计和实现效率。另外，本发明所提出的信号传输方式能够使系统便捷灵活地采用CDMA或者FDMA的多址接入方式。

发明内容

本发明所提出的一种适用于卫星通信系统的异频时分信号传输方法，是在卫星通信系统中依次按以下步骤实现的：

1)初始化系统：设置卫星转发器至用户终端的下行频率为f1，用户终端至卫星转发器的上行频率为异于f1的频率f2；卫星转发器采用时分复用方式区分不同的用户组，共支持N个用户组，用户组UGn共支持Mn个用户UEni，其中n＝0，1，…，N-1，i＝0，1，…，Mn-1；将整个下行链路帧顺序分为N个时隙TSn，对应分配给用户组UGn中的用户使用；设置用户UEni的上行链路帧占用整个下行链路帧中对应于时隙TSn以外的时段，同时采用CDMA或者FDMA的多址接入方式；

2)卫星转发器工作于变频转发模式，接收位于上行频率f2的待转发至用户UEni的上行链路帧，经卫星转发器内部信号处理后，在时隙TSn中以下行频率f1转发给用户UEni的终端；

3)用户UEni的终端在时隙TSn接收位于下行频率f1的下行链路帧的对应部分；

4)用户UEni的终端使用成熟的时分双工终端设备的时分切换开关，简单实现下行链路帧接收和上行链路帧发送的切换和信号隔离。在当前下行链路帧时隙TSn结束后切换，以上行频率f2发送上行链路帧，直至下一下行链路帧的时隙TSn开始。

当用户的多址接入方式采用CDMA时，不同的用户UEni使用不同的地址码Cni区分，地址码Cni不能有重复的情况出现，由系统统一分配管理。

当用户的多址接入方式采用FDMA时，此时Mn取值均为1，也即每个用户组支持1个用户，系统的所有用户为UEn0，n＝0，1，…，N-1。不同用户UEn0的上行频率f2n各不相同，由系统统一分配管理。

本发明中提及的成熟时分双工终端可为TD-SCDMA系统的终端。当上行链路仍采用同步码分多址接入方式时，原终端设备仅需附加重新设置上行链路的工作频点即可；当上行链路采用频分多址接入方式时，原终端设备不需要进行扩频操作，直接在用户相应的工作频点和时隙上发送上行链路信号即可。

本发明的特点及效果：

本发明提出的一种适用于卫星通信系统的异频时分数据传输方法，在用户终端利用开关简单实现上下行链路切换，对异频信号实现了良好隔离；同时可大幅兼容第三代地面移动通信系统，共用系统设备，实现星地网络一体化融合，提高了第三代卫星通信系统的设计和实现效率。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的异频时分信号传输方法。

图1.示出了本发明提出的卫星通信系统中异频时分信号传输方法示意图，其中用户终端兼容TD-SCDMA系统终端设备，用户多址接入方式采用CDMA。

图2.示出了本发明提出的卫星通信系统中异频时分信号传输方法流程图，其中用户终端兼容TD-SCDMA系统终端设备，用户多址接入方式采用CDMA。

图3.示出了本发明提出的卫星通信系统中异频时分信号传输方法示意图，其中用户终端兼容TD-SCDMA系统终端设备，用户多址接入方式采用FDMA。

图4.示出了本发明提出的卫星通信系统中异频时分信号传输方法流程图，其中用户终端兼容TD-SCDMA系统终端设备，用户多址接入方式采用FDMA。

具体实施方式

下面以兼容TD-SCDMA系统终端设备的卫星通信系统为例说明本发明提出的异频时分信号传输方法。如图1和图3所示，系统下行链路帧总长为10毫秒，系统支持的用户组个数为N＝8，且每个用户组包括的用户数为1。

当用户多址接入方式采用CDMA时，结合图1和图2，实现本发明方法的第一个实施例包括以下具体步骤(其中n＝0，1，…，7)：

1)初始化系统：设置卫星转发器至用户终端的下行频率为f1，用户终端至卫星转发器的上行频率为异于f1的频率f2；卫星转发器采用时分复用方式区分不同的用户组，共支持8个用户组，用户组UGn只支持1个用户UEn0；将整个下行链路帧顺序等分为8个长度为1.25毫秒的时隙TSn，对应分配给用户组UGn中的唯一用户UEn0使用；设置用户UEn0的上行链路帧占用整个下行链路帧中对应于时隙TSn以外的时段；分配给用户UEn0地址码Cn0，不同用户的地址码互不相同；

2)卫星转发器工作于变频转发模式，接收位于上行频率f2的用户UEm0待转发至用户UEn0的上行链路帧(其中m＝0，1，…，7，m≠n)，经卫星转发器内部信号处理后，在时隙TSn中以下行频率f1转发给用户UEn0的终端；

3)用户UEn0的终端在时隙TSn接收位于下行频率f1的下行链路帧的对应部分；

4)用户UEn0的终端使用成熟的时分双工终端设备的时分切换开关，简单实现下行链路帧接收和上行链路帧发送的切换和信号隔离。在当前下行链路帧时隙TSn结束后切换，以上行频率f2发送上行链路帧，直至下一下行链路帧的时隙TSn开始。

当用户多址接入方式采用FDMA时，不同用户UEn0的上行频率f2n各不相同，结合图3和图4，实现本发明方法的第二个实施例包括以下具体步骤(其中n＝0，1，…，7)：

1)初始化系统：设置卫星转发器至用户终端的下行频率为f1；卫星转发器采用时分复用方式区分不同的用户组，共支持8个用户组，用户组UGn只支持1个用户UEn0；将整个下行链路帧顺序等分为8个长度为1.25毫秒的时隙TSn，对应分配给用户组UGn中的唯一用户UEn0使用；设置用户UEn0的上行链路帧占用整个下行链路帧中对应于时隙TSn以外的时段；分配给用户UEn0的上行频率为异于f1的频率f2n，不同用户分配的上行频率f2n互不相同；

2)卫星转发器工作于变频转发模式，接收位于上行频率f2m的用户UEm0待转发至用户UEn0的上行链路帧(其中m＝0，1，…，7，m≠n)，经卫星转发器内部信号处理后，在时隙TSn中以下行频率f1转发给用户UEn0的终端；

3)用户UEn0的终端在时隙TSn接收位于下行频率f1的下行链路帧的对应部分；

4)用户UEn0的终端使用成熟的时分双工终端设备的时分切换开关，简单实现下行链路帧接收和上行链路帧发送的切换和信号隔离。在当前下行链路帧时隙TSn结束后切换，以上行频率f2n发送上行链路帧，直至下一下行链路帧的时隙TSn开始。

上述实施例只是用于具体说明本发明的异频时分信号传输方法，其中的具体数据只是为了说明而随意设置的，不能用以限定本发明的保护范围，即只要按本权利要求所述的步骤实施，其中数据的任意变化均应属于本发明的保护范畴。

Claims (1)

1.一种适用于卫星通信系统的信号传输方法，其特征在于，所述方法是在卫星通信系统中依次按以下步骤实现的：

1)初始化系统：

设置卫星转发器至用户终端的下行频率为f1；卫星转发器采用时分复用方式区分不同的用户组，共支持N个用户组，用户组UGn共支持Mn个用户UEni，其中n＝0，1，…，N-1，i＝0，1，…，Mn-1；将整个下行链路帧顺序分为N个时隙TSn，对应分配给用户组UGn中的用户使用；设置用户UEni的上行链路帧占用整个下行链路帧中对应于时隙TSn以外的时段；

当采用CDMA的多址接入方式时，用户终端至卫星转发器的上行频率为异于f1的频率f2；分配给用户UEni地址码Cni，不同用户的地址码互不相同；

当采用FDMA的多址接入方式时，限定Mn取值均为1，也即每个用户组支持1个用户，i取值只能为0，分配给用户UEn0的上行频率为异于f1的频率f2n，不同用户的上行频率f2n互不相同；

2)卫星转发器工作于变频转发模式；

当采用CDMA的多址接入方式时，卫星转发器接收位于上行频率f2的待转发至用户UEni的上行链路帧，经卫星转发器内部信号处理后，在时隙TSn中以下行频率f1转发给用户UEni终端；

当采用FDMA的多址接入方式时，卫星转发器接收位于上行频率f2m的用户UEm0待转发至用户UEn0的上行链路帧，其中m≠n，经卫星转发器内部信号处理后，在时隙TSn中以下行频率f1转发给用户UEn0终端；

3)用户UEni的终端在时隙TSn接收位于下行频率f1的下行链路帧的对应部分；

4)用户UEni的终端使用时分双工终端设备的时分切换开关，实现下行链路帧接收和上行链路帧发送的切换和信号隔离；在当前下行链路帧时隙TSn结束后切换，当采用CDMA的多址接入方式时，以上行频率f2发送上行链路帧，当采用FDMA的多址接入方式时，以上行频率f2n发送上行链路帧，直至下一下行链路帧的时隙TSn开始。

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