CN106537788B - 用于在卫星通信网络中降低干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于减少对传输的干扰和/或干扰的方法，所述对传输的干扰由于使用相同频率从相邻卫星发送/发送到相邻卫星的其它传输而出现，所述干扰由于使用相同频率沿着不同卫星的波束传输的其它通信而出现，其中所述方法包括在具有或没有导频序列的情况下由虚拟帧的标题替代应当在TDM连续卫星正向信道中传输的完全虚拟帧的步骤。而且如果可用的话，虚拟帧的标题和导频序列可以以减少的功率传输。

Description

用于在卫星通信网络中降低干扰的方法

技术领域

本公开涉及通信领域，并且特别地涉及在卫星通信网络中的卫星和与其相关联的终端之间保持的通信。

背景技术

由于使用相同频率从相邻卫星发送/发送到相邻卫星的传输而出现的干扰以及由于使用相同频率沿着卫星波束传输的通信而出现的干扰趋向于使接收性能退化并限制最大信道吞吐量。

对沿着卫星链路交换的通信的干扰是限制卫星通信的能力的主要因素之一。现代卫星包括大量的应答器，其在不同频率、不同天线（单束或多束）、以及每天线的不同极化下进行传输。因此，卫星链路的地面接收器对干扰敏感，所述干扰可能例如产生于相同频率、相同波束但不同极化（共频率、共波束、交叉极化）、相同频率但不同波束（共频率、邻近波束）和来自相同或来自不同波束的邻近频率信道下的共频率传输。

在卫星上行链路接收器也对干扰敏感时，在上行链路上的干扰也可以泄露到所期望的信道中。此外，源自邻近卫星的不想要的干扰也可以与来自陆地源的干扰信号一起出现。

干扰事件可以由操作员进行的规则违背或错误引起。然而，这些事件的效果可能由于新近建立的载波ID标准而被减轻，其使得卫星操作员或校准者能够识别并切断干扰传输。尽管如此，即使根据操作规则和规章进行操作的链路仍可能是干扰源。

有源干扰消除装置是可用的。这样的装置通常涉及建立专用接收器来捕获干扰信号并然后通过从想要的信号减去来消除它。明显地，此技术是相当昂贵的，而完美的消除是永远不可能的。即便当干扰信号是已知的时（其是在传输虚拟帧时的情况），消除要求干扰的同步和信道估计，其仍可能要求另外电路的安装。

经由卫星传输的通信业务量的大部分在本质上是连续的。它包括广播传输、分配和贡献链路、蜂窝和因特网连接回程业务量等等。传输是连续的事实使得制造相对简单的接收器是可能的，所述接收器不被要求来重新获取和重新同步以分离传输突发。它还使得接收器能够在简单操作中相对地跟踪各种传输参数。因此，卫星通信的标准（诸如DVB-S2和DVB-S2X）限定了在正向链路（传输被从（多个）卫星朝着终端发送）中的操作的连续传输模式，并且限定（中心）发射器无论何时没有要传输的数据，“虚拟帧”都将被传输。这些虚拟帧不包含信息，创建对邻近波束和卫星的干扰，并且因此增加卫星功率消耗。

然而，不是被交换的所有业务量要求严格连续的链路的使用。交互式通信例如生来是突发性的，并且此类链路的组装形成非恒定速率的链路。取决于链路的特定统计，总是存在链路的分配带宽之间的差异，其通常由在用于传递信息的峰值信息率到可以被支持的平均信息率之间的差异来确定。使用由DVB-S2和DVB-S2X标准使用的虚拟帧，以便补偿此差异。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种用于减少由于使用相同频率从相邻卫星发送/发送到相邻卫星的传输而出现的干扰和/或由于使用相同频率沿着卫星波束传输的通信而出现的干扰的方法。

本发明的另一个目标是为了减少对空中接口操作的干扰而提供一种依赖于峰值到平均信息率差异的方法（例如虚拟帧的传输）。

本发明的其它目标随着发明描述的继续进行而将变得显而易见。

根据本公开的第一实施例，提供了一种用于减少由于利用相同频率从相邻卫星发送/发送到相邻卫星的其它传输而出现的对传输的干扰和/或由于使用相同频率沿着不同卫星波束传输的其它通信而出现的干扰的方法，其中，该方法包括用虚拟帧的标题代替应当在TDM连续卫星正向信道中传输的完全虚拟帧的步骤。

如在本文中遍及说明书和权利要求使用的术语“相同频率”被用来表示确切相同的频率，或充分靠近传输频率的频率，从而引起对在传输频率下传输的通信的干扰。

根据另一个实施例，所提供的方法进一步包括将至少一个导频序列插入在至少一个间隙处的步骤，所述间隙在完全虚拟帧被虚拟帧的标题代替时形成，所述完全虚拟帧与虚拟帧的标题相关联并包括相应有效负荷。

根据另一个实施例，以减少的功率传输虚拟帧的标题。而且，如果至少一个导频序列已经被插入在所形成的至少一个间隙处，则它将以减少的功率被传输。

通过又一个实施例，所提供的方法进一步包括当存在可用于沿着该至少一个波束传输的数据时，将虚拟帧插入在卫星的传输波束中的至少一个处的步骤。

根据本发明的另一个实施例，优化虚拟帧的定时，使得增强系统性能（例如，增加系统吞吐量）。为此，在多束系统中，虚拟帧的传输定时、虚拟帧标题或虚拟帧标题和在每一个波束中的导频信号以这样的方式进行控制，使得束间干扰被最小化（以一些另外的延迟为代价）。也就是说，即便此波束的队列不是空的，虚拟帧也将被插入在沿着波束输送的传输中，以便减少对沿着另外的一个或多个波束传输的一个或多个特定帧的干扰。对是否插入虚拟帧和因此使帧传输延迟的决定可以取决于该帧时间敏感性或与其相关联的服务参数的其它质量。

根据现有技术协议，虚拟帧仅在没有待发送的数据时被传输。根据本发明的另一个实施例，还当存在待发送的数据以便以使数据帧延迟为代价来减少对其它波束的干扰时，虚拟帧、虚拟帧标题或虚拟帧标题和导频信号被插入在波束中的一些处（优选地在较少被通信占据的那些处）。

根据本公开的另一个方面，提供了一种接收器，其配置用于在卫星通信网络中使用，其中所述接收器被配置成接收通信，其中用虚拟帧的标题来代替本应在TDM连续卫星正向信道中传输的完全虚拟帧。

根据本公开的此方面的另一实施例，接收器进一步被配置成接收通信，其中至少一个导频序列被插入在至少一个间隙处，所述间隙在完全虚拟帧已经被用虚拟帧的标题代替时形成，所述完全虚拟帧与该虚拟帧的标题相关联并包括相应有效负荷。

附图说明

根据结合附图进行的本发明的实施例的下面的详细描述，本发明将被更加完全地理解，在所述附图中：

图1图示出在卫星网络中的通信的现有技术传输序列；

图2展示由本发明提供的解决方案的一个实施例，由此取代完全虚拟帧的有效负荷，仅虚拟帧的标题连同导频信号被传输；

图3展示由本发明提供的解决方案的另一实施例，由此取代完全虚拟帧，仅虚拟帧的标题被传输；

图4A展示标准遵从系统（现有技术），其中在存在将沿着波束发送的数据时，没有虚拟帧被插入在这些波束中的任何波束处；以及

图4B图示由本发明提供的解决方案的又一实施例，由此在存在将沿着波束发送的数据时，虚拟帧也被插入在这些波束中的一些处。

具体实施方式

在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多特定细节，以便作为示例提供对本发明的更好理解。然而，应当显然的是，本发明可以在没有这些特定细节的情况下被实施。

DVB-S2/ DVB-S2X 标准（EN 302 307，部分I和部分II）

除了用恒定编码和调制（CCM）进行广播之外，虚拟帧的插入是用于DVB-S2和DVB-S2X标准的所有操作模式的习惯作法。该标准预见插入虚拟帧以用于获得在分配的带宽（分配的传输率）与实际传输率之间的速率匹配是必要的。当数据在发射器的输入处不可用时，插入虚拟帧。虚拟帧是相对短的帧（具有在3330个至3510个符号之间的长度），取代数据，其包括90或180个符号的标题和3240个预定的符号。它还可以包括72个导频的符号，其也是每个帧内传输的已知符号，以促进同步和信道估计。典型DVB-S2/S2X帧在大小上在3240到33720个符号之间变化，并且包括标题、数据和导频符号。帧大小取决于所选择的调制的类型，而实际符号率由用于链路的分配的带宽确定。

链路性能的预期改善的计算

根据本公开的实施例，在使用减少的传输功率的同时传输虚拟帧。

现在让我们考虑与干扰信号相关联的链路。该链路的操作信号与干扰加噪声之比（SINR）（其被要求对数据解码）高于被要求来对标题获取并解码并且提取接收器所需的同步和信道参数的那个。因此，减少用于传输虚拟帧的传输功率以及甚至将用于传输虚拟符号的功率向下减少到零将对该链路的性能没有不利影响。而且，应当认识到的是，与现今通常使用的典型接收器相比，避免虚拟帧的一部分的传输和/或减少虚拟帧的标题、导频序列（如果可用的话）或两者所处的功率将要求稍微不同（更复杂）的接收器以用于执行本发明。

随机链路

现在让我们考虑其中链路在L个干扰链路的环境中操作的情况，每个与的平均到峰值信息率相关联。假定所有链路连续传输。由链路经历的SINR由下式给出：

其中，S是所接收的信号功率，N是噪声功率并且I _l 是从第l干扰链路接收的干扰功率。所接收的信号功率S实际上是随机变量，因为信道可能经历衰落，所以SINR ₀ - 操作SINR由其统计确定，其根据标题为“Propagation data and prediction methodsrequired for the design of Earth-space telecommunication systems”、09/2013的ITU-R推荐号P.618测量或取得。

现在，让我们考虑其中实现用于传输虚拟帧的功率减少的情况。在这种情况下，时间的分数、链路l将以全功率传输并引起对所感兴趣的链路的干扰I _l ，而对于时间的，它将以减少功率传输，并且所引起的干扰由此将被减少到。换句话说，由这样的链路引起的干扰的功率可以被描述为用二项分布乘以随机变量。

总干扰因此由下式给出：

总干扰是随机变量。它确切的统计可以取决于多个参数，诸如：干扰信号的数目、它们的相对强度、每链路不同的平均与峰值之比、以及它们是否是相关的（即，在虚拟帧传输时间当中是否存在相关）。然而，类似于在考虑信号波动时所采取的方法，可以在还考虑减少干扰的事实时测量或估计所要求的裕度。

受控的链路

在所有链路被中央实体（例如，调度程序）控制的情况下，上文中所描述的随机过程可以变得更有确定性，并且在这种情况下，可以以高概率来确保一些最大干扰水平。为了该目的，调度程序将取代帧而传输虚拟帧（降低的功率、仅标题和导频），根据它们的QoS要求其可以被延迟。

图1图示在卫星网络中的通信的现有技术传输序列，其中当数据在发射器的入口处不可用时在通信帧之间传输完全虚拟帧。插入这些虚拟帧的的目的是实现针对传输所分配的带宽与实际传输率之间的速率匹配。

图2图示了根据本发明所解释的传输方法的非限制性示例，由此取代完全虚拟帧的有效负荷，仅与导频信号一起传输虚拟帧的标题。在此图2中所示的示例中，如果图1中所示的现有技术协议将被遵循的话，则在虚拟帧的有效负荷将被传输所处的间隔期间插入两个导频信号。

图3展示由本发明提供的解决方案的另一实施例，由此取代完全虚拟帧，仅传输虚拟帧的标题。

图4B图示了由本发明提供的解决方案的又一个实施例，由此还在存在要沿着这些波束发送的数据时，在波束中的一些处插入虚拟帧，这与在图4A处所示的标准遵从系统相反（其中，在存在要沿着波束发送的数据时在这些波束的任何波束处不插入虚拟帧）。

本发明已经通过使用其实施例的详细描述来被描述，所述实施例作为示例被提供，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。所描述的实施例包括不同特征，在本发明的所有实施例中并不要求其中的全部。本发明的一些实施例仅利用特征中的一些或特征的可能组合。

所描述的本发明的实施例的变化和包括在所描述的实施例中记录的特征的不同组合的本发明的实施例将被本领域人员想到。本发明的范围仅由下面的权利要求限制。

Claims (7)

1.一种用于减少对传输的干扰和/或减少干扰的方法，所述对传输的干扰由于使用相同频率从相邻卫星发送/发送到相邻卫星的其它传输而出现，所述干扰由于使用相同频率沿着多个不同波束传输的其它通信而出现，其中所述方法包括：

用虚拟帧的标题代替本应在TDM连续卫星正向信道中传输的至少一个完全虚拟帧中的传输，使得在所述完全虚拟帧被所述虚拟帧的标题代替时形成间隙，所述完全虚拟帧与所述虚拟帧的标题相关联并包括相应有效负荷。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述间隙处插入至少一个导频序列的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中以减少的功率传输所述虚拟帧的标题。

4.根据权利要求2所述的方法，其中以减少的功率传输所述至少一个导频序列。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：当存在可用于沿着至少一个传输波束传输的数据时，在该至少一个传输波束处插入虚拟帧的步骤。

6.一种接收器，其配置用于在卫星通信网络中使用，其中所述接收器操作用于接收通信，其中用虚拟帧的标题来代替本应在TDM连续卫星正向信道中传输的完全虚拟帧，使得在所述完全虚拟帧被所述虚拟帧的标题代替时形成间隙，所述完全虚拟帧与所述虚拟帧的标题相关联并包括相应有效负荷。

7.根据权利要求6所述的接收器，其中所述接收器进一步配置成接收通信，其中在所述间隙处插入至少一个导频序列。