CN103220773B - 卫星通信系统中实现初始同步的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信领域，特别涉及一种卫星通信系统中实现初始同步的方法及装置。该方法为：终端根据网络侧广播消息携带的系统经纬度相关配置信息确定本终端的时延差，以及根据网络侧广播消息获得RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率，接着，终端采用上述发射功率在RACH上发送随机接入信号，其中，终端根据本终端的时延差对随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用上述多普勒频率对随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。这样，可以令终端快速准确地完成与卫星通信系统间的同步过程，从而顺利接入卫星通信系统，保证了接入的成功率，进而有效地提升了卫星通信系统的整体性能。

Description

卫星通信系统中实现初始同步的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种卫星通信系统中实现初始同步的方法及装置。
背景技术
移动通信通常可以分为地面移动通信系统以及卫星通信系统，其中，卫星通信系统需要卫星作为中转器收发信号，因此具有地面移动通信系统所没有的一些特征，例如，时延大、频率偏移大等等，这些因素都会影响系统的性能，尤其会影响系统的同步性，从而对通信质量造成严重威胁。
通常，在一个呼叫开始时，都需要进行初始同步，包括初始的定时同步和初始的频率同步，其中，初始的定时同步可以保证不同的用户信号同时到达网络侧，进而保证可靠的解调性能，而初始的频率同步主要是校正频率偏移的过程，因为信号都是以一定频率发射及接收的，当由于用户移动等因素造成频率偏移时，同样会对用户的通信质量造成严重影响。
然而，现有技术下的初始同步过程不能满足卫星通信系统中大时频、大频率偏移的要求，因此，会对系统的整体性能造成严重影响。
发明内容
本发明实施例提供一种基于SCDMA实现初始同步的方法及装置，用以提高卫星通信系统的服务性能。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种卫星通信系统中实现初始同步的方法，包括：
终端获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据所述系统经纬度相关配置信息确定本终端的时延差；
终端获取网络侧广播消息中携带的随机接入信道RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率；
终端采用所述发射功率在所述RACH上发送随机接入信号，其中，终端根据所述时延差对所述随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用所述多普勒频率对所述随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。
一种卫星通信系统中实现初始同步的装置，包括：
第一处理单元，用于获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据所述系统经纬度相关配置信息确定本装置的时延差；
第二处理单元，用于获取网络侧广播消息中携带的随机接入信道RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率；
通信单元，用于采用所述发射功率在所述RACH上发送随机接入信号，其中，所述通信单元根据所述时延差对所述随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用所述多普勒频率对所述随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。
本发明实施例中，终端根据网络侧广播消息携带的系统经纬度相关配置信息确定本终端的时延差，以及根据网络侧广播消息获得RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率，接着，终端采用上述发射功率在RACH上发送随机接入信号，其中，终端根据本终端的时延差对随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用上述多普勒频率对随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。这样，便可以在满足卫星通信系统大时延、大频度偏移量的前提下，令终端快速准确地完成与卫星通信系统间的同步过程，从而顺利接入卫星通信系统，保证了接入的成功率，进而有效地提升了卫星通信系统的整体性能。
附图说明
图1为本发明实施例中在卫星通信系统中实现初始同步流程图；
图2为本发明实施例中终端功能结构示意图。
具体实施方式
为了实现卫星通信系统的准确同步，本发明实施例中，基于FDD-SCDMA(FrequencyDivisionDuplex-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess：频分双工-同步码分多址接入)来实现卫星通信系统的同步。卫星通信的一个显著特征就是时延大，因此，本发明实施例中，在进行初始同步时，要尽可能快速地实现定时同步和频率同步，以保证同步的有效性以及接入成功率。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅图1所示，本发明实施例中，在卫星通信系统内实现初始同步的详细流程如下：
步骤100：终端获取网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关配置参数，并根据该系统偏移量相关配置参数确定RACH(RandomAccessChannel，随机接入信道)的发送位置。
通常情况下，RACH的资源位置是确定的，可以由系统预先分配好，但是RACH的发送位置却并非固定的。一般来说，对于RACH都存在一个接收窗的概念，即只要在接收窗范围内接收到就可以了，初始定时同步的目的就是保证终端发送的RACH落在网络侧的RACH接收窗内。
本发明实施例中，网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关参数至少包含以下内容(仅为举例，不限于此)：
FRAME_OFFSET(帧偏移量)：所谓FRAME_OFFSET即是指在点波束中心下行帧和上行帧之间的偏移量，用于保证卫星上行接收和下行发送的帧模板一致；
FRAME_TS_OFFSET(帧时隙偏移量)：所谓FRAME_TS_OFFSET即是指在点波束中心下行帧和上行帧之间的时隙偏移量，用于保证卫星上行接收和下行发送的时隙模板一致；
RACH_TS_OFFSET(随机接入信道时隙偏移量)：所谓RACH_TS_OFFSET即是指在同一帧内，RACH发送时隙相对BCH(BCHBroadcastChannel，广播信道)发送时隙的偏移量；
BCH_TS_OFFSET(广播信道时隙偏移量)：所谓BCH_TS_OFFSET即是指BCH发送时隙相对帧中第一个时隙的偏移量。
根据上述各系统偏移量配置相关参数，终端即可以确定RACH的发送位置。
另一方面，若终端采用与网络侧约定的方式确定RACH的发送位置，如，默认RACH占用一特定的发送位置，则终端也可以不执行步骤100，本实施例中，仅为举例。
步骤110：终端获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据该系统经纬度相关配置信息确定本终端的时延差(即下行单向时延差)。
本实施例中，步骤110可以采用以下两种执行方式(仅为举例，不限于此)
第一种方式为：
首先，终端获取网络侧广播消息中携带的卫星经纬度信息，服务点波束中心位置经纬度信息，以及与服务点波束相邻的N个点波束的经纬度信息，N为偶数，例如，N＝6；
接着，终端将上述N个点波束分为两两一组，并分别结合每一组点波束对应的经纬度信息和卫星经纬度信息计算本终端的初始位置信息，以及将各组的计算结果取平均值，该平均值即是最终获得的本终端的位置信息。
最后，终端根据自身的位置信息和服务点波束中心位置经纬度信息，计算本终端与服务点波束之间的时延差。
第二种方式为：
首先，终端获取网络侧广播消息中携带的卫星经纬度信息和服务点波束中心位置经纬度信息。
接着，终端根据卫星经纬度信息，采用GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)确定本终端的位置信息。
最后，终端根据自身的位置信息和服务点波束中心位置经纬度信息，计算本终端与服务点波束之间的时延差。
步骤120：终端获取网络侧广播消息中携带的RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率，也称dF0频率信息。
步骤130：终端采用上述发射功率在RACH的发送位置发送随机接入信号，其中，终端根据已获知的时延差对该随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步(也称粗同步)，以及采用已获知的多普勒频率对随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。
在步骤130中，完成初始定时同步是为了使得RACH上发送的随机接入信号不超出RACH的信道接收窗，从而保证卫星信号的质量，而完成初始频率同步是为了卫星信号能够正确解调。
在完成初始定时同步和初始频率同步后，终端便可以成功接入卫星通信系统。那么，在后续过程中，终端可以通过FACH(ForwardAccessChannel，前向接入信道)接收网络侧反馈的由网络侧测量的终端相对服务点波束的双倍时延差(即上下行双向时延差)，该双倍时延差可以用于在后续流程中实现业务信道的定时同步；另一方面，在后续过程中，终端也可以通过FACH接收网络侧反馈的由网络侧测量的终端相对服务点波束的频率偏差校准参数，该频率偏差校准参数可以用于在后续流程中实现业务信道的频率同步。
基于上述实施例，参阅图2所示，本发明实施例中，终端包括第一处理单元20、第二处理单元21和通信单元22，其中，
第一处理单元20，用于获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据该系统经纬度相关配置信息确定本装置的时延差；
第二处理单元21，用于获取网络侧广播消息中携带的RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率；
通信单元22，用于采用所述发射功率在RACH上发送随机接入信号，其中，通信单元22根据已获知的时延差对随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用已获知的多普勒频率对所述随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。
本发明实施例中，终端根据网络侧广播消息携带的系统经纬度相关配置信息本终端的时延差，以及根据网络侧广播消息获得RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率，接着，终端采用上述发射功率在RACH上发送随机接入信号，其中，终端根据本终端的时延差对随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用上述多普勒频率对随机接入信号的发射功率进行预补偿，以完成初始频率同步。这样，便可以在满足卫星通信系统大时延、大频度偏移量的前提下，令终端快速准确地完成与卫星通信系统间的同步过程，从而顺利接入卫星通信系统，保证了接入的成功率，进而有效地提升了卫星通信系统的整体性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种卫星通信系统中实现初始同步的方法，其特征在于，包括：
终端获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据所述系统经纬度相关配置信息确定本终端的时延差，包括：终端获取网络侧广播消息中携带的卫星经纬度信息、服务点波束中心位置经纬度信息、与服务点波束相邻的N个点波束的经纬度信息，N为偶数；将所述N个点波束分为两两一组，并分别结合每一组点波束对应的经纬度信息和卫星经纬度信息计算本终端的初始位置信息，以及将各组的计算结果取平均值，并将该平均值作为本终端的位置信息；根据获得的位置信息和所述服务点波束中心位置经纬度信息，计算本终端与服务点波束之间的时延差；
终端获取网络侧广播消息中携带的随机接入信道RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率；
终端采用所述发射频率在所述RACH上发送随机接入信号，其中，终端根据所述时延差对所述随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用所述多普勒频率对所述随机接入信号的发射频率进行预补偿，以完成初始频率同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端在确定所述时延差和所述多普勒频率之前，执行以下操作：
终端获取网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关配置参数，并根据所述系统偏移量相关配置参数确定所述RACH的发送位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关配置参数，并根据所述系统偏移量相关配置参数确定RACH的发送位置，包括：
根据网络侧广播消息中携带的帧偏移量、帧时隙偏移量、随机接入信道时隙偏移量和广播信道时隙偏移量，确定所述RACH的发送位置。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在完成初始定时同步和初始频率同步后，终端通过前向接入信道FACH接收网络侧反馈的终端相对服务点波束的双倍时延差，并采用所述双倍时延差在后续流程中实现业务信道的定时同步，以及终端通过FACH接收网络侧反馈的终端相对服务点波束的频率偏差校准参数，并采用所述频率偏差校准参数在后续流程中实现业务信道的频率同步。
5.一种卫星通信系统中实现初始同步的装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于获取网络侧广播消息中携带的系统经纬度相关配置信息，并根据所述系统经纬度相关配置信息确定本装置的时延差，包括：获取网络侧广播消息中携带的卫星经纬度信息、服务点波束中心位置经纬度信息、与服务点波束相邻的N个点波束的经纬度信息，N为偶数；将所述N个点波束分为两两一组，并分别结合每一组点波束对应的经纬度信息和卫星经纬度信息计算本装置的初始位置信息，以及将各组的计算结果取平均值，并将该平均值作为本装置的位置信息；根据获得的位置信息和所述服务点波束中心位置经纬度信息，计算本装置与服务点波束之间的时延差；
第二处理单元，用于获取网络侧广播消息中携带的随机接入信道RACH的发射频率和服务点波束下行链路的多普勒频率；
通信单元，用于采用所述发射频率在所述RACH上发送随机接入信号，其中，所述通信单元根据所述时延差对所述随机接入信号进行时延补偿，以完成初始定时同步，以及采用所述多普勒频率对所述随机接入信号的发射频率进行预补偿，以完成初始频率同步。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通信单元在所述第一处理单元和所述第二处理单元确定所述时延差和所述多普勒频率之前，获取网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关配置参数，并根据所述系统偏移量相关配置参数确定所述RACH的发送位置。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通信单元获取网络侧广播消息中携带的系统偏移量相关配置参数，并根据所述系统偏移量相关配置参数确定RACH的发送位置时，根据网络侧广播消息中携带的帧偏移量、帧时隙偏移量、随机接入信道时隙偏移量和广播信道时隙偏移量，确定所述RACH的发送位置。
8.如权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于，在完成初始定时同步和初始频率同步后，所述通信单元通过前向接入信道FACH接收网络侧反馈的本装置相对服务点波束的双倍时延差，并采用所述双倍时延差在后续流程中实现业务信道的定时同步，以及所述通信单元通过FACH接收网络侧反馈的本装置相对服务点波束的频率偏差校准参数，并采用所述频率偏差校准参数在后续流程中实现业务信道的频率同步。
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