CN103379435A - 一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法和设备，该方法包括：卫星接入点设备获得广播信息，所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端。本发明实施例中，卫星接入点设备可以将卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息携带在广播信息中传输给卫星终端；进一步的，卫星终端在收到卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息之后，能够利用卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息，确定卫星的具体地理位置，从而可以基于自身的位置信息以及卫星的具体地理位置计算出定时提前量，并基于该定时提前量更快的向卫星发送相关信号。

Description

一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法和设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法和设备。

背景技术

为利用地面移动通信系统，可利用LTE（Long Term Evolution，长期演进）系统/LTE-A（LTE-Advanced，高级LTE）系统部署卫星移动通信系统，其包括透明转发模式的卫星移动通信系统和星上处理模式的卫星移动通信系统；如图1所示，在透明转发模式的卫星移动通信系统中，将卫星接入点设备（如eNodeB）部署在地面，卫星终端的数据通过卫星接收后透明转发给卫星接入点设备；和图2所示，在星上处理模式的卫星移动通信系统中，将卫星接入点设备部署在卫星上面，卫星接入点设备与卫星终端之间通过空口连接，并通过卫星与地面信关站通信，由地面信关站与核心网进行通信。

如图3所示，在卫星移动通信系统中，通过卫星上的多路馈源（通常几十个甚至上百个）和卫星天线，可以在卫星上通过赋形网络形成空间窄波束，且每个波束相当于一个小区；由于卫星到地面的传播距离很远，因此卫星移动通信系统的波束设计理念为：1）尽量提高波束赋形增益，通过多个馈源和天线形成增益高达40-50dBi的总增益；2）单个波束角度较窄，如图4所示，以GEO（同步轨道卫星）为例，为了提高卫星系统容量，单个波束在地面的覆盖距离要求在400-500Km以内，根据卫星轨道距离36000Km，则单个波束的宽带通常在0.6度左右；3）波束中心和边缘覆盖电平尽量均衡。

如图5所示，由于卫星移动通信系统中覆盖距离很远，下行和上行都表现为较强的功率受限特性；在下行链路上，需要卫星以很大的功率发送才能保证地面接收，但是卫星上的功率往往受限；在上行链路上，由于卫星终端功率受限，则通常要求卫星接收机具有很高的灵敏度；基于此，要求卫星通信的波束在小区中心和边缘的覆盖电平尽量相同。

基于上述特性，卫星移动通信系统中为了提高卫星信号的覆盖强度，要求地面覆盖电平尽量相同，小区中心和小区边缘之间信号强度差异很小；基于此，卫星移动通信系统的小区间的交叠非常严重，如果各个小区采用同频组网，则小区之间会存在较强的干扰，即同频干扰将非常严重；因此为了保证通信质量，卫星移动通信系统一般采用异频组网方式，如图6所示，典型的频率复用方式如通常的蜂窝系统，其频率复用系统为7。

现有技术中，为了使终端能够很快的搜索小区，得到小区的基本配置，在LTE/LTE-A系统中设计了PBCH（Physical broadcast channel，物理广播信道），用于承载MIB（Master Information Block，主信息块）信息，且MIB信息中包括以下内容：下行带宽指示、PHICH（Physical HARQ Indication Channel，物理混合自动重传指示信道）配置信息（用于支持PHICH信道以及相关信息）、系统帧号（用于终端下行帧同步）等。

发明内容

本发明实施例提供一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法和设备，以将卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息下发给卫星终端。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法，包括：

卫星接入点设备获得广播信息，所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；

所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端。

本发明实施例提供一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输设备，该设备包括：

获得模块，用于获得广播信息，所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；

发送模块，用于将所述广播信息发送给卫星终端。

与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：本发明实施例中，卫星接入点设备可以将卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息携带在广播信息中传输给卫星终端；进一步的，卫星终端在收到卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息之后，能够利用卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息，确定卫星的具体地理位置，从而可以基于自身的位置信息以及卫星的具体地理位置计算出定时提前量，并基于该定时提前量更快的向卫星发送相关信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是现有技术中透明转发模式的卫星移动通信系统的示意图；

图2是现有技术中星上处理模式的卫星移动通信系统的示意图；

图3是现有技术中通过赋形网络形成空间窄波束的示意图；

图4是现有技术中单个波束角度较窄的示意图；

图5是现有技术中下行和上行都表现为较强功率受限特性的示意图；

图6是现有技术中采用异频组网方式的组网示意图；

图7是本发明实施例一提供的一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法流程示意图；

图8是本发明实施例二提供的一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一提供一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法，该卫星移动通信系统可以基于LTE系统/LTE-A系统进行部署，且该方法可以应用在透明转发模式的卫星移动通信系统或者星上处理模式的卫星移动通信系统中，如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤701，卫星接入点设备（如eNodeB）获得广播信息，且在该广播信息中至少携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；需要注意的是，通过该当前帧的绝对时间值信息可以获得卫星轨道位置信息，如卫星距离地面的高度等信息。

需要注意的是，对于卫星移动通信系统来说，由于空间传播的距离很远，时延很大，因此希望能够尽快配置合适的时间提前量，以尽早的落在接收时间窗内，即卫星终端对卫星在空间中的位置需求非常明显，而现有LTE系统/LTE-A系统的MIB信息中不会携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息，因此现有MIB信息的发送方法并不适合卫星移动通信系统；基于此，本发明实施例中，在广播信息中需要至少携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息。

进一步的，卫星终端在收到卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息之后，能够利用卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息，确定卫星的具体地理位置，从而可以基于自身的位置信息以及卫星的具体地理位置计算出定时提前量，并基于该定时提前量更快的向卫星发送相关信号。

具体的，卫星终端在收到卫星轨道位置信息之后，可根据自身的位置信息（基于卫星终端的GPS（Global Positioning System，全球定位系统）功能获知）计算出定时提前量，因此卫星终端可以更快的向卫星发送相关信号，也可以减少时间窗。此外，由于传输卫星轨道位置信息存在一些安全风险，因此还可以向卫星终端发送当前帧的绝对时间值信息，卫星终端在收到绝对时间值信息之后，可根据自身的时间计算出延迟，因此卫星终端可以更快的向卫星发送相关信号。

本发明实施例中，该卫星轨道位置信息至少包括但不限于以下之一或任意组合：卫星的类型信息；卫星距离地面的高度信息；卫星的角度信息。

卫星的类型信息可以为同步卫星、低轨道卫星和中轨道卫星；在实际应用中，卫星的类型信息可以为2比特信息，一种优选的实施方式中，可以通过00表示同步卫星，通过01表示低轨道卫星，通过10表示中轨道卫星，并通过11表示其他类型的卫星。

卫星距离地面的高度信息可以为100-40000Km；在实际应用中，可以使用16比特信息表示卫星距离地面的高度信息，且Km为单位。

卫星的角度信息包括卫星的经度信息，可以通过0.01度为基本单位。

本发明实施例的一种优选实施方式中，该卫星轨道位置信息还可以包括：卫星的姿态信息以及卫星的天线方向信息。

当然，在实际应用中，该卫星轨道位置信息还可以包括其他信息，本发明实施例中对此不再赘述。

本发明实施例中，该当前帧的绝对时间值信息包括：当前帧的绝对时间值对同步发送周期的取模，且当前帧的绝对时间值需要精确到us量级。具体的，当前帧的绝对时间值对同步发送周期的取模运算方法为：y=x-[x/T]*T，其中，绝对时间值为x（单位us），发送周期为T（单位us），[]为向下取整。

此外，对于卫星移动通信系统（特别是高轨位的GEO系统），空间传播延迟很大，一般不需要通过HARQ（Hybrid Auto Repeat request，混合自动重传请求）技术来提高系统性能，且对传输ACK（ACKnowledgment，肯定确认）/NACK（Negative ACKnowledgment，否定确认）信息的PHICH（Physical HARQ Indication Channel，物理混合自动重传指示信道）信道需求并不明显。

基于此，该广播信息中除了携带卫星轨道位置信息之外，还可以包括但不限于以下内容：系统带宽信息，该系统带宽信息同LTE系统/LTE-A系统的定义，支持6，15，25，50，75，100个PRB（Physical Resource Block，物理资源块）；小区的帧号信息，同一颗卫星的多个小区帧号可以相同。

本发明实施例中，该广播信息中可以不携带PHICH配置信息，即广播信息具体为未包括PHICH配置信息的广播信息；可选的，根据实际需要，广播信息中也可以携带PHICH配置信息，对此不再详加赘述。

当然，在实际应用中，该广播信息中还可以通过其它预留比特信息携带其他内容，本发明实施例中对此不再赘述。

步骤702，卫星接入点设备将广播信息发送给卫星终端；一种优选的实施方式中，该广播信息具体可以为MIB信息。

本发明实施例中，卫星接入点设备将广播信息发送给卫星终端的过程，包括但不限于以下方式：

方式一、对于同一颗卫星的多个Beam（波束）形成的多个小区，卫星接入点设备向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息。

以广播信息为MIB信息为例，则对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，该MIB信息中的内容可以设计为相同内容，即同一颗卫星上的各个小区的MIB信息内容相同。

方式二、卫星接入点设备向卫星终端发送按照基本扰码进行加扰的广播信息；或者，卫星接入点设备向卫星终端发送未加扰的广播信息。

以广播信息为MIB信息为例，本发明实施例中，与LTE系统/LTE-A系统不同的是，同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区到卫星终端的传播距离相同，为了使卫星终端能够更好的接收MIB信息，则不需要每个小区对各自的MIB信息按照本小区的扰码进行加扰，即各个小区可以按照统一的基本扰码进行加扰或者对MIB信息不加扰；基于此，卫星接入点设备可以向卫星终端发送按照基本扰码进行加扰的广播信息或者未加扰的广播信息。

方式三、对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，卫星接入点设备向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向多个小区内的卫星终端发送的广播信息均按照基本扰码进行加扰；或者，对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，卫星接入点设备向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向多个小区内的卫星终端发送的广播信息均不进行加扰。

以广播信息为MIB信息为例，本发明实施例中，与LTE系统/LTE-A系统不同的是，同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区到卫星终端的传播距离相同，为了使卫星终端能够更好的接收MIB信息，则不需要每个小区对各自的MIB信息按照本小区的扰码进行加扰，即各个小区可以按照统一的基本扰码进行加扰或者对MIB信息不加扰；基于此，对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，卫星接入点设备可以向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向多个小区内的卫星终端发送的广播信息可以均按照基本扰码进行加扰或者均不进行加扰。

本发明实施例中，针对上述方式一、方式二和方式三，卫星接入点设备可以通过PBCH信道将广播信息发送给卫星终端。

综上所述，现有PBCH信道传输时，需要通过不同的小区码进行加扰，因此即使卫星的不同小区发送相同的MIB内容，在加扰之后也会成为不同的内容；而对于卫星小区边缘的卫星终端而言，邻小区的PBCH信道会对本小区造成一定的干扰，即卫星移动通信系统的小区之间干扰非常严重，不能支持PBCH信道的同频组网方式。

本发明实施例中，同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区到卫星终端的传播距离相同，为了使卫星终端能够更好的接收MIB信息，则不需要每个小区对各自的MIB信息按照本小区的扰码进行加扰，即各个小区可以按照统一的基本扰码进行加扰或者对MIB信息不加扰；基于此，对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，卫星接入点设备可以向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向多个小区内的卫星终端发送的广播信息可以均按照基本扰码进行加扰或者均不进行加扰；这样，卫星终端得到的PBCH信道为各个小区信号的同步叠加，而不是相互干扰，卫星终端在整个卫星覆盖范围内PBCH信道可以很好的解调，能够支持同一颗卫星的多小区之间的广播信道不构成干扰，保证了广播信道的PBCH同频组网，并能够满足卫星移动通信系统的要求。

本发明实施例中，卫星接入点设备向多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，进一步包括：卫星接入点设备向多个小区中的各小区内的卫星终端分别发送相同的广播信息；或者，卫星接入点设备通过卫星覆盖范围内的波束同时向多个小区中的各小区内的卫星终端发送广播信息。

以通过PBCH信道将广播信息发送给卫星终端为例，则PBCH信道可以在其对应的时频率资源上采用卫星覆盖范围内统一的大波束传输，向多个小区中的各小区内的卫星终端发送广播信息。

实施例二

基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例中还提供了一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输设备，如图8所示，该设备包括：

获得模块11，用于获得广播信息，且所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；

发送模块12，用于将所述广播信息发送给卫星终端。

所述发送模块12，具体用于对于同一颗卫星的多个波束Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息。

所述发送模块12，具体用于向所述卫星终端发送按照基本扰码进行加扰的广播信息；或者，向所述卫星终端发送未加扰的广播信息。

所述发送模块12，具体用于对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均按照基本扰码进行加扰；或，对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均不进行加扰。

所述发送模块12，进一步用于向所述多个小区中的各小区内的卫星终端分别发送相同的广播信息；或者，通过卫星覆盖范围内的波束同时向所述多个小区中的各小区内的卫星终端发送广播信息。

本发明实施例中，所述广播信息具体为主信息块MIB信息。

所述发送模块12，进一步用于通过物理广播信道PBCH信道将所述广播信息发送给卫星终端。

本发明实施例中，所述卫星轨道位置信息包括以下之一或任意组合：卫星的类型信息；卫星距离地面的高度信息；卫星的角度信息。

本发明实施例中，所述卫星轨道位置信息还包括：卫星的姿态信息以及卫星的天线方向信息。

本发明实施例中，所述当前帧的绝对时间值信息包括：当前帧的绝对时间值对同步发送周期的取模。

本发明实施例中，所述当前帧的绝对时间值需要精确到us量级。

本发明实施例中，所述广播信息具体为未包括物理混合自动重传指示信道PHICH配置的广播信息，且所述广播信息中还包括系统带宽信息以及小区的帧号信息。

其中，本发明装置的各个模块可以集成于一体，也可以分离部署。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输方法，其特征在于，包括：

卫星接入点设备获得广播信息，所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；

所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端，包括：

对于同一颗卫星的多个波束Beam形成的多个小区，所述卫星接入点设备向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端，包括：

所述卫星接入点设备向所述卫星终端发送按照基本扰码进行加扰的广播信息；或者，

所述卫星接入点设备向所述卫星终端发送未加扰的广播信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端，包括：

对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，所述卫星接入点设备向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均按照基本扰码进行加扰；或者，

对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，所述卫星接入点设备向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均不进行加扰。

5.如权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述卫星接入点设备向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，进一步包括：

所述卫星接入点设备向所述多个小区中的各小区内的卫星终端分别发送相同的广播信息；或者，

所述卫星接入点设备通过卫星覆盖范围内的波束同时向所述多个小区中的各小区内的卫星终端发送广播信息。

6.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述广播信息具体为主信息块MIB信息。

7.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述卫星接入点设备将所述广播信息发送给卫星终端，包括：

所述卫星接入点设备通过物理广播信道PBCH信道将所述广播信息发送给卫星终端。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述卫星轨道位置信息包括以下之一或任意组合：

卫星的类型信息；

卫星距离地面的高度信息；

卫星的角度信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述卫星轨道位置信息还包括：卫星的姿态信息以及卫星的天线方向信息。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前帧的绝对时间值信息包括：当前帧的绝对时间值对同步发送周期的取模。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述当前帧的绝对时间值需要精确到us量级。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述广播信息具体为未包括物理混合自动重传指示信道PHICH配置的广播信息，且所述广播信息中还包括系统带宽信息以及小区的帧号信息。

13.一种基于卫星移动通信系统的广播信息传输设备，其特征在于，该设备包括：

获得模块，用于获得广播信息，所述广播信息中携带卫星轨道位置信息和/或当前帧的绝对时间值信息；

发送模块，用于将所述广播信息发送给卫星终端。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，具体用于对于同一颗卫星的多个波束Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息。

15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，具体用于向所述卫星终端发送按照基本扰码进行加扰的广播信息；或者，

向所述卫星终端发送未加扰的广播信息。

16.如权利要求13所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，具体用于对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均按照基本扰码进行加扰；或者，

对于同一颗卫星的多个Beam形成的多个小区，向所述多个小区内的卫星终端发送相同的广播信息，且对向所述多个小区内的卫星终端发送的广播信息均不进行加扰。

17.如权利要求14或16所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，进一步用于向所述多个小区中的各小区内的卫星终端分别发送相同的广播信息；或者，

通过卫星覆盖范围内的波束同时向所述多个小区中的各小区内的卫星终端发送广播信息。

18.如权利要求13-16任一项所述的设备，其特征在于，所述广播信息具体为主信息块MIB信息。

19.如权利要求13-16任一项所述的设备，其特征在于，

所述发送模块，进一步用于通过物理广播信道PBCH信道将所述广播信息发送给卫星终端。

20.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述卫星轨道位置信息包括以下之一或任意组合：

卫星的类型信息；

卫星距离地面的高度信息；

卫星的角度信息。

21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述卫星轨道位置信息还包括：卫星的姿态信息以及卫星的天线方向信息。

22.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述当前帧的绝对时间值信息包括：当前帧的绝对时间值对同步发送周期的取模。

23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，述当前帧的绝对时间值需要精确到us量级。

24.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述广播信息具体为未包括物理混合自动重传指示信道PHICH配置的广播信息，且所述广播信息中还包括系统带宽信息以及小区的帧号信息。

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