CN111698023A - 具有较大传播延迟的半双工通信系统中高效数据传输的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于卫星通信系统中半双工收发机的高效数据传输的方法和装置。该返回链路的时间参考是相对于该前向链路的时间参考扭曲的或时间滞后的，以减少用户终端的半双工收发机将返回链路传输从前向链路接收分离出来所需要的保护时间量。该保护时间是基于最大差值往返传播延迟和该半双工收发机在发送和接收模式之间切换的转换时间来确定的。在大量活跃用户终端出现在一个波束覆盖中的卫星通信系统中，应用随机时间偏移以便在该时间偏移上分布近似相等的业务负载。

Description

具有较大传播延迟的半双工通信系统中高效数据传输的方法 和装置
本申请是申请日为2016年6月28日、申请号为201680039108.9、名称为“具有较大传播延迟的半双工通信系统中高效数据传输的方法和装置”的申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年7月2日递交的、名称为“METHOD AND APPARATUS FOREFFICIENT DATA TRANSMISSIONS IN HALF-DUPLEX COMMUNICATION SYSTEMS WITH LARGEPROPAGATION DELAYS”的美国临时申请No.62/188,317的优先权，该临时申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其整体明确地并入本文。
背景技术
概括地说，本申请中描述的各个方面涉及通信系统，具体地说，涉及具有较大传播延迟的半双工通信系统中的数据传输。
传统的基于卫星的通信系统包括网关和用于在该网关和一个或多个用户终端之间中继通信信号的一个或多个卫星。网关是具有用于向通信卫星发送信号和从其接收信号的天线的地球站。网关使用卫星提供用于将一个用户终端连接到其它用户终端或其它通信系统(比如公共交换电话网络、互联网和各种公共和/或私有网络)的用户的通信链路。卫星是用于中继信息的轨道运行接收机和转发器。
卫星可以从用户终端接收信号和向其发送信号，假设该用户终端处于该卫星的“轨迹”中。该卫星的轨道是该卫星的信号范围内地球表面上的地理区域。该轨迹通常通过波束成形天线的使用在地理上被划分为“波束”。每个波束覆盖该轨迹中的一个特定地理区域。波束可以被引导使得来自相同卫星的多于一个波束覆盖相同的具体地理区域。
对地同步卫星已经用于通信很长时间了。对地同步卫星相对于地球上的给定位置是固定的，并且因此在该地球上和该对地同步卫星上的通信收发机之间的无线信号传播中有很小的时序移位和多普勒频率移位。但是，由于对地同步卫星被限制于对地同步轨道(GSO)，它是具有从直接在地球赤道之上的地球中心大约42164km半径的园，因此可以防止在该GSO中的卫星数量是有限的。作为对该对地同步卫星的替代，使用非对地同步轨道(比如近地轨道(LEO))中的卫星星座的通信系统已经被设计用于对整个地球或至少该地球的很大一部分提供通信覆盖。
卫星通信系统通常由于卫星和地面站之间的距离而在卫星和地面站(包括用户终端(UT)和网关)之间经受很大传播延迟。一些卫星通信系统采用频分双工(FDD)，其理论上允许地面站的收发机在不同无线频率上同时接收和发送，如果它们间隔足够远。但是，在一些FDD卫星通信系统中，给定地面站的FDD收发机的接收频带和发送频带之间的频率间隔可能很小，因为频带得到溢价。在一些实例中，给定地面站的接收和发送频率可能对于双工器处理无线信号的同时接收和发送而不相互干扰来说太靠近了。
在接收和发送频带相互靠近的典型的FDD通信系统中，已经使用了半双工接收和发送方案，伴随接收和发送之间的保护时间用于避免该接收和发送信号之间的干扰。在给定地面站处，半双工收发机可以被实现为既接收也发送无线信号但是不在同一时间。例如，卫星通信网络中的UT可以在给定半双工(HD)帧的指定时隙或子帧中从卫星接收前向链路(FL)信号，并且向该卫星发送返回链路(RL)信号，同时伴随该FL的子帧和该RL的子帧之间特定量的保护时间。
在传统半双工系统中，通常提供大量保护时间以确保接收和发送之间充足的间隔时间。由于在该保护时间内不会接收到或发送携带信息的信号，因此每个HD帧中的大量保护时间导致浪费的开销和低效率。因此，理想的是减少该保护时间开销并提高半双工通信系统中的效率。
发明内容
本公开内容的方面针对具有较大传播延迟的半双工通信系统中高效数据传输的装置和方法。
在一个方面，提供了一种在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的方法。所述方法包括：确定地面站和卫星之间的信号的最小往返传播延迟；确定所述地面站的半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；基于所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定系统参数；以及基于所述最小往返传播延迟和所述系统参数来确定所述返回链路时间参考相对于所述前向链路时间参考的所述时间滞后。
在另一个方面提供了一种配置为在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的装置。所述装置包括至少一个处理器；以及耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：确定地面站和卫星之间的信号的最小往返传播延迟；确定所述地面站的半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；基于所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定系统参数；以及基于所述最小往返传播延迟和所述系统参数来确定所述返回链路时间参考相对于所述前向链路时间参考的所述时间滞后。
在另一个方面，提供了一种配置为在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的装置。所述装置包括：用于确定地面站和卫星之间的信号的最小往返传播延迟的单元；用于确定所述地面站的半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间的单元；用于基于所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定系统参数的单元；以及用于基于所述最小往返传播延迟和所述系统参数来确定所述返回链路时间参考相对于所述前向链路时间参考的所述时间滞后的单元。
在另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的方法的至少一个指令。所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：确定地面站和卫星之间的信号的最小往返传播延迟；确定所述地面站的半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；基于所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定系统参数；以及基于所述最小往返传播延迟和所述系统参数来确定所述返回链路时间参考相对于所述前向链路时间参考的所述时间滞后。
在另一个方面，提供了一种确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的方法。所述方法包括：确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
在另一个方面，提供了一种配置为确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的装置。所述装置包括至少一个处理器；以及耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
在另一个方面，提供了一种用于确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的装置。所述装置包括：用于确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟的单元；用于确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟的单元；用于基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟的单元；用于确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间的单元；以及用于基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间的单元。
在另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的方法的至少一个指令。所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
在另一个方面，提供了一种确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法。所述方法包括：在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；在所述特殊子帧中分配保护时间分段；基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
在另一个方面，提供了一种配置为确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的装置。所述装置包括：至少一个处理器；以及耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；在所述特殊子帧中分配保护时间分段；基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
在另一个方面，提供了一种用于确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的装置。所述装置包括：用于在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段的单元；用于在所述特殊子帧中分配保护时间分段的单元；用于基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间的单元；以及用于基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间的单元。
在另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法的至少一个指令。所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；在所述特殊子帧中分配保护时间分段；基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
在另一个方面，提供了一种在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的方法。所述方法包括：基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
在另一个方面，提供了一种配置为在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的装置。所述装置包括：至少一个处理器；以及耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
在另一个方面，提供了一种用于在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的装置。所述装置包括：用于基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量的单元；用于基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移的单元；用于确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移的单元；以及用于针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载的单元。
在另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的方法的至少一个指令。所述至少一个指令包括指令用于：基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
附图说明
提出附图以辅助本公开内容的方面的描述并且仅仅为了各个方面的举例说明而非限制于此而提出。
图1是通信系统的示例的框图。
图2是图1的网关的示例的框图。
图3是图1的卫星的示例的框图。
图4是图1的用户终端的示例的框图。
图5是图1的用户设备的示例的框图。
图6是描绘半双工(HD)帧的示例的示意图。
图7是描绘图6的HD帧中的特殊子帧(SSF)的示例的示意图。
图8是描绘具有大约9.2ms的馈线链路延迟的混合自动重新请求(HARQ)时间线的示例的示意图。
图9是描绘具有大约4ms的HARQ时间线的示例的示意图。
图10是描绘用于确定HD帧中的保护时间量的模块的示例的框图。
图11是描绘用于使返回链路的时间参考相对于前向链路的时间参考偏离的模块的示例的框图。
图12是描绘用于确定用户终端处的半双工发送/接收模式的模块的示例的框图。
图13是描绘随机偏移调度器的示例的框图。
图14是描绘自适应SSF调度器的示例的框图。
图15是描绘用于在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的方法的流程图。
图16是描绘用于确定半双工收发机中接收和发送之间的保护时间的方法的流程图。
图17是描绘用于在卫星通信系统中确定一个半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法的流程图。
图18是描绘了用于在卫星通信系统中在一个卫星的波束覆盖中调度多个用户终端的时间偏移的流程图。
具体实施方式
本公开内容的各个方面涉及通过非对地同步卫星通信系统(比如，用于数据、语音或视频通信的近地轨道(LEO)卫星通信系统)中的卫星与网关通信的用户终端(UT)发送的无线信号的时间或频率同步的方法和装置。在一个方面，从该用户终端的无线信号的传输时间可以被调整使得所述信号在相同时间或以指定容忍度内的到达时间差到达该网关处。在另一个方面，从该用户终端发送的无线信号的载波频率可以被调整使得该网关处的频率偏移差值(包括但并不仅限于多普勒偏移差值)被消除或至少被减少到指定容限中的量。在一个方面，提供开放环路预校正以生成该时间或频率的预校正值，其可以被应用于调整该传输时间以补偿传播延迟或调整该载波频率以消除或减少频率偏移差值。在另一个方面，除了该开放环路预校正以外提供闭合环路预校正以便为该时间或频率提供更精确的校正值。在又另一个方面，卫星通信系统可以具有出现在一个波束覆盖中的大量活跃用户终端。可以由调度器应用随机时间偏移以便在该时间偏移分布近似相等的业务负载。下面还将更详细描述本公开内容的各个其它方面。
本公开内容的方面在下面针对具体示例的描述和相关附图中描述。可以在不脱离本公开内容的范围的前提下设计替代示例。另外，公知的元件将不会详细描述或者将会被省略以避免模糊本公开内容的相关细节。
词语“示例性的”在本申请中用于意为“用作示例、实例或举例说明”。本申请中被描述为“示例性的”任何方面不必要被解释为比其它方面更优选或更有优势。同样，术语“方面”并不要求所有方面包括讨论的特性、优势或操作模式。
本申请中使用的术语只是为了描述特定方面的目的，并不意在限制所述方面。如本申请中所使用的，除非上下文清楚地指示，否则单数形式“a”、“an”和“the”意在也包括复数形式。还应该理解的是术语“comprises”、“comprising”、“includes”或“including”在本申请中使用时，指示所声明属性、整数、步骤、操作、单元或组件的出现，但是并不阻碍一个或多个其它属性、整数、步骤、操作、单元、组件或它们的集合的出现或添加。此外，应该理解的是，词语“或”与布尔操作符“OR”具有相同的意义，也就是，除非明确声明，否则其包含“任何一个”和“二者”的可能性而不仅限于“排它的或”(“XOR”)。还应该理解的是除非明确声明，否则两个相邻词语之间的符号“/”具有与“或”相同的意义。此外，除非明确声明，否则比如“连接到”、“耦接到”或“与…通信”之类的短语并不仅限于直接连接。
此外，很多方面以要由例如计算设备的单元执行的动作序列的形式来描述。应该认识到的是，本申请中描述的各个动作可以由专用电路(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或各种其它类型的通用或专用处理器或电路)、由一个或多个处理器执行的程序指令或由二者的组合来执行。另外，本申请中描述的这些动作序列可以被视为全部实现在已经存储有相应计算机指令集的任何形式的计算机可读存储介质中，当所述计算机指令被执行时会使相关联的处理器执行本申请中描述的功能。因此，本公开内容的各个方面可以用多种不同形式实现，所有形式都已经预期处于所声明的主题范围内。另外，针对本申请中描述的每个方面，任何这些方面的相应形式可以在本申请中被描述为，例如执行所描述的动作的“配置为…的逻辑”。
图1示出卫星通信系统100的示例，其包括非地球同步轨道(例如，近地轨道(LEO))中的多个卫星(虽然为了解释说明的清晰只示出一个卫星300)、与卫星300通信的网关200、与卫星300通信的多个用户终端(UT)400和401，和分别与UT 400和401通信的多个用户设备(UE)500和501。在一个方面，网关200包括调度器202，其可以是例如自适应特殊子帧(SSF)调度器和/或随机偏移调度器。关于调度器202的细节和相关功能在后续段落和附图中提供。在图1中示出的示例中，UT 400和UE 500通过双向接入链路(具有前向接入链路和返回接入链路)相互通信，并且类似的，UT 401和UE501通过另一个双向接入链路相互通信。在另一个实现中，一个或多个额外的UE(未示出)可以配置为只接收并且因此只使用前向接入链路与UT通信。在另一个实现中，一个或多个额外的UE(未示出)也可以与UT 400或UT 401通信。或者，UT和相应UE可以是单个物理设备(比如具有内部卫星收发机和用于直接与卫星通信的天线的移动电话)的构成部分。每个UE 500或501可以是比如移动设备、电话、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、计算机、可穿戴设备、智能手表、视听设备或包括与UT通信的能力的任何设备之类的用户设备。另外，UE 500和/或UE 501可以是用于向一个或多个终端用户设备通信的设备(例如，接入点、小型小区等等)。
网关200可以接入互联网108或一个或多个其它类型的公共、半私用或私有网络。在图1中示出的示例中，网关200与基础设施106通信，其能够接入该互联网108或一个或多个其它类型的公共、半私用或私有网络。网关200还可以耦接到各种类型的通信回程，包括例如光纤网络或公共交换电话网络(PSTN)110之类的陆地线路网络。此外，在其它实现中，网关200可以不使用基础设施106而接口连接到互联网108、PSTN 110或一个或多个其它类型的公共、半私用或私有网络。更进一步，网关200可以与通过基础设施106其它网关(比如网关201)通信，或者另外可以配置为不使用基础设施106与网关201通信。基础设施106可以全部或部分包括网络控制中心(NCC)、卫星控制中心(SCC)、有线和/或无线核心网络和/或用于辅助卫星通信系统100的操作和/或与其的通信的任何其它组件或系统。
卫星300和网关200之间在双方向中的通信被称为馈线链路，而该卫星和UT 400和410的么一个之间在双方向中的通信可以被称为服务链路。从卫星300到地面站(其可以是网关200或UT 400和401之一)的信号路径一般可以称为下行链路。从地面站到卫星300的信号路径一般可以称为上行链路。另外，如图所示，信号可以具有一般的方向性，比如前向链路和返回链路或反向链路。因此，从网关200发起通过卫星300终止在UT 400处的方向中的通信链路被称为前向链路，而从UT 400发起通过卫星300终止于网关200处的方向中的通信链路被称为返回链路或反向链路。同样，在图1中从网关200到卫星300的信号路径被标记为“前向链路(FL)”，而从卫星300到网关200的信号路径被标记为“返回链路(RL)”。以类似的方式，在图1中从每个UT 400或401到卫星300的信号路径被标记为“返回链路(RL)”，而从卫星300到每个UT 400或401的信号路径被标记为“前向链路(FL)”。
图2是网关200的示例框图，其也可以应用于图1的网关201。网关200显示为包括若干个天线205、RF子系统210、数字子系统220、公共交换电话网络(PSTN)接口230、局域网(LAN)接口240、网关接口245和网关控制器250。RF子系统210耦接到天线205和数字子系统220。数字子系统220耦接到PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。网关控制器250耦接到RF子系统210、数字子系统220、PSTN接口230、LAN接口240和网关接口245。
RF子系统210，可以包括若干个RF收发机212、RF控制器214和天线控制器216，可以通过前向链路(FL)301F向卫星300发送通信信号，并且可以通过返回链路(RL)301R从卫星300接收通信信号。虽然为了简化而未示出，但是每个RF收发机212可以包括发送链和接收链。每个接收链可以包括低噪声放大器(LNA)和下变频器(例如，混合器)分别用于以公知的方式放大和下变频接收到的通信信号。另外，每个接收链可以包括模拟数字转换器(ADC)用于将接收到的通信信号从模拟信号转换为数字信号(例如，为了由数字子系统220处理)。每个发送链可以包括上变频器(例如，混合器)和功率放大器(PA)用于分别以公知的方式上变频和放大要发送给卫星300的通信信号。另外，每个发送链可以包括数字模拟转换器(DAC)用于将从数字子系统220接收的数字信号转换为要发送给卫星300的模拟信号。
RF控制器214可以用于控制RF收发机212的各个方面(例如，载波频率的选择、频率和相位校准、增益设置等等)。天线控制器216可以控制天线205的各个方面(例如，波束成形、波束操纵、增益设置、频率调谐等等)。
数字子系统220可以包括若干个数字接收机模块222、若干个数字发射机模块224、基带(BB)处理器226和控制(CTRL)处理器228。数字子系统220可以处理从RF子系统210接收到的通信信号并将处理后的通信信号转发到PSTN接口230和/或LAN接口240，并且可以处理从PSTN接口230和/或LAN接口240接收的通信信号，并将处理后的通信信号转发给RF子系统210。
每个数字接收机模块222可以对应于用于管理网关200和UT 400之间的通信的信号处理元件。RF收发机212的接收链之一可以向多个数字接收机模块222提供输入信号。若干个数字接收机模块222可以用于容纳所有卫星波束以及可能的在任何给定时间处理的分集方式信号。虽然为简化未示出，但是每个数字接收机模块222可以包括一个或多个数字数据接收机、搜索接收机和分集组合器和解码器模块。该搜索接收机可以用于搜索载波信号的恰当分集模式，并且可以用于搜索导频信号(或者其它相对固定模式的强信号)。
数字发射机模块224可以处理要通过卫星300发送给UT 400的信号。虽然为了简单未示出，但是每个数字发射机模块224可以包括调制用于传输的数据的发送调制器。每个发送调制器的传输功率可以由相应数字发送功率控制器(为了简化未示出)控制，其可以(1)为了干扰降低和资源分配的目的应用最小功率水平，以及(2)在需要补偿该传输路劲个其它路径中的衰减和其它路径转移特征时应用恰当水平的功率。
控制(CTRL)处理器228，耦接到数字接收机模块222、数字发射机模块224和BB226，可以提供命令和控制信号用于使功能生效，比如但并不仅限于信号处理、时序信号生成、功率控制、切换控制、分集组合和系统连接。
CTRL处理器228还可以控制导频、同步和寻呼信道信号的生成和功率以及它们到发送功率控制器(为了简化未示出)的耦接。导频信道是没有用数据调制的信号，并且可以使用重复的不改变模式或不变化帧结构类型(模式)或频调类型输入。例如，用于构成该导频信号的信道的正交函数一般具有常量值，比如全部1或0，或者公知的重复模式，比如交织的1和0的结构化模式。
基带(BB)处理器226是本领域内公知的，因此不在本申请中详细描述。例如，BB226可以包括不同的已知元素，比如(但是并不仅限于)编码器、数据调制解调器和数字数据交换和存储组件。
PSTN接口230可以如图1中所示直接地或者通过额外的基础设施106向外部PSTN提供通信信号和从其接收通信信号。该PSTN接口230是本领域内公知的，因此不在本申请中详细描述。对于其它实现，PSTN接口230可以被忽略，或者可以用将该200连接到即与地面的网络(例如，互联网108)的任何其它适用接口替代。
该LAN接口240可以向外部LAN提供通信信号或从其接收通信信号。例如，LAN接口240可以如图1中所示直接地或通过额外基础设施106耦接到互联网108。该LAN接口240是本领域内公知的，因此不在本申请中详细描述。
网关接口245可以向图1的卫星通信系统100相关联的一个或多个其它网关(和/或向/从其它卫星通信系统相关联的网关，为了简化未示出)提供通信信号和从其接收通信信号。对于一些实现，网关接口245可以通过一个或多个专用通信线路或信道(为了简化未示出)与其它网关通信。对于其它实现，网关接口245可以使用PSTN 110和/或其它网络(比如互联网108(也见图1))与其它网关通信。对于至少一个实现，网关接口245可以通过基础设施106与其它网关通信。
整体网关控制可以由网关控制器250提供。网关控制器250可以计划并控制卫星300的资源由网关200的使用。例如，网关控制器250可以分析趋势、生成业务计划、分配卫星资源、监听(或跟踪)卫星定位和监控网关200和/或卫星300的表现。网关控制器250还可以耦接到基于地面卫星控制器(为了简化未示出)，该控制器维护和监听卫星300的轨道、将卫星使用消息中继给网关200、跟踪卫星300的定位和/或调整卫星300的各种信道设置。
在图2中示出的示例实现中，网关控制器250包括调度器202，其可以是自适应特殊子帧(SSF)调度器和/或随机偏移调度器。关于该调度器的细节和相关功能在后续段落和附图中提供(例如，见图13和14)。该调度器202可以向RF子系统210、数字子系统220和/或接口230、240和245提供信息。在一个方面，该信息可以被用在一个波束覆盖中有大量活跃用户终端的卫星通信系统中。该随机时间偏移被应用于在该时间偏移上分布近似相等的业务负载以辅助，例如网关200和UT 400和UT 401之间的通信。
同样，对于图2中示出的示例实现，网关控制器250可以选择性地包括本地时间、频率和定位参考251，其可以向RF子系统210、数字子系统220和/或接口230、240和245提供本地时间和频率信息。该时间和频率信息可以用于将网关200的各个组件相互和/或与卫星300同步。该本地时间、频率和定位参考251还可以向网关200的各个组件提供卫星300的定位信息(例如，卫星轨道数据)。此外，虽然在图2中被描绘为包括在网关控制器250中，但是对于其它实现，该本地时间、频率和定位参考251可以是耦接到网关控制器250(和/或一个或多个数字子系统220和RF子系统210)的单独子系统。
虽然为了简化在图2中未示出，但是网关控制器250也可以耦接到网络控制中心(NCC)和/或卫星控制中心(SCC)。例如，网关控制器250可以允许SCC直接与卫星300通信，例如以便从卫星300取回卫星轨道数据。网关控制器250还可以接收处理后的信息(例如，从该SCC和/或该NCC)，该信息允许网关控制器250正确地瞄准其天线205(例如，朝向卫星300)、调度波束传输、协调切换以及执行各种其它公知的功能。
图3是只用于解释说明的卫星300的示例框图。应该了解的是，具体卫星配置可以显著变化并且可以包括或不包括板载处理。此外，虽然显示为单个卫星，但是使用卫星间通信的两个或多个卫星可以提供网关200和UT 400之间的功能连接。应该了解的是，本公开内容并不仅限于任何特定卫星配置，而是能够在网关200和UT 400之间提供功能连接的任何卫星或卫星组合都可以被视为在本公开内容的范围内。在一个示例中，卫星300被示出为包括前向转发器310、返回转发器320、振荡器330、控制器340、前向链路天线352(1)-352(N)和返回链路天线361(1)-361(N)。前向转发器310，可以处理相应信道或频带中的通信信号，可以包括第一带通滤波器311(1)-311(N)的相应一个、第一LNA 312(1)-312(N)的相应一个、变频器313(1)-313(N)的相应一个、第二LNA314(1)-314(N)的相应一个、第二带通滤波器315(1)-315(N)的相应一个和PA 316(1)-316(N)的相应一个。PA 316(1)-316(N)的每一个耦接到天线352(1)-352(N)的相应一个。
在相应的前向路径FP(1)-FP(N)的每一个中，第一带通滤波器311(1)通过具有所述相应前向路径FP(1)-FP(N)的信道或频带中的频率的信号分量，并且滤波具有所述相应前向路径FP(1)-FP(N)的信道或频带之外的频率的信号分量。因此，第一带通滤波器311(1)的通频带对应于所述相应前向路径FP(1)-FP(N)相关联的信道的宽度。第一LNA 312(1)将接收到的通信信号放大到适合于由变频器313(1)处理的水平。该变频器313(1)转换相应前向路径FP(1)-FP(N)中的通信信号的频率(例如，转换为适合于从卫星300向UT 400传输的频率)。第二LNA 314(1)放大频率转换后的通信信号，并且第二带通滤波器315(1)滤波具有该相关联信道宽度之外的频率的信号分量。PA 316(1)将滤波后信号放大到适合于通过相应天线352(1)-352(N)向UT 400传输的功率水平。返回转发器320，包括数量N个返回路径RP(1)-RP(N)，通过天线361(1)-361(N)沿着返回链路(RL)302R从UT 400接收通信信号，并且通过一个或多个天线362沿着该RL 301R向网关200发送通信信号。返回路径RP(1)-RP(N)的每一个可以处理相应信道或频带内的通信信号，可以耦接到天线361(1)-361(N)的相应一个，并且可以包括第一带通滤波器321(1)-321(N)的相应一个、第一LNA 322(1)-322(N)的相应一个、变频器323(1)-323(N)的相应一个、第二LNA324(1)-324(N)的相应一个和第二带通滤波器325(1)-325(N)的相应一个。
在相应返回路径RP(1)-RP(N)的每一个中，第一带通滤波器321(1)通过具有该相应返回路径RP(1)-RP(N)的信道或频带内的频率的信号分量，并且过滤具有该相应返回路径RP(1)-RP(N)的信道或频带之外的频率的信号分量。因此，第一带通滤波器321(1)的通频带可以针对一些实现对应于相应返回路径RP(1)-RP(N)相关联的信道的宽度。第一LNA 322(1)将所有接收到的通信信号放大到适合由变频器323(1)处理的水平。该变频器323(1)转换相应返回路径RP(1)-RP(N)中的通信信号的频率(例如，转换为适合于从卫星300向网关200传输的频率)。第二LNA 324(1)放大频率转换后的通信信号，并且第二带通滤波器325(1)过滤具有该相关联信道宽度之外的频率的信号分量。来自返回路径RP(1)-RP(N)的信号被组合并通过PA 326提供给一个或多个天线362。该PA 326将组合的信号放大用于向网关200传输。
振荡器330，可以是生成振荡信号，向前向转发器310的变频器313(1)-313(N)提供前向本机振荡器信号LO(F)，并且向返回转发器320的变频器323(1)-323(N)提供返回本机振荡器信号LO(R)的任何适用的电路或设备。例如，该LO(F)信号可以由变频器313(1)-313(N)用于将通信信号从与从网关200到卫星300的信号传输相关联的频带转换到与从卫星300到UT 400的信号传输相关联的频带。该LO(R)信号可以由变频器323(1)-323(N)用于将通信信号从与从UT 400到卫星300的信号传输相关联的频带转换到与从卫星300到网关200的信号传输相关联的频带。
控制器340，耦接到前向转发器310、返回转发器320和振荡器330，可以控制卫星300的各种操作，包括(但并不仅限于)信道分配。在一个方面，控制器340可以包括耦接到处理器(为了简化未示出)的存储器。该存储器可以包括永久性计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，比如EPROM、EEPROM、闪存、硬驱动等等)，其存储指令在由处理器执行时使卫星300执行包括(但并不仅限于)本申请中描述的操作。
图4中示出用于UT 400或401中的收发机的示例。在图4中，至少一个天线410被提供用于接收前向链路通信信号(例如，从卫星300)，其可以被转移到模拟接收机414，在此它们被下变频、放大和数字化。双工器元件412通常用于允许相同的天线410同时提供发送和接收功能。或者，UT 400或401的收发机可以采用单独的天线410运行在不同发送和接收频率。
由模拟接收机414输出的数字通信信号被转移到至少一个数字数据接收机416A-416N和至少一个搜索器接收机418。数字数据接收机416A-416N可以用于根据收发机复杂度的可接受水平获取期望水平的信号分集，正如对于相关领域内的技术人员显而易见的。
至少一个用户终端控制处理器420耦接到数字数据接收机416A-416N和搜索器接收机418。该控制处理器420除了其它功能还提供基础信号处理、定时、功率和切换控制或协调，以及用于信号载波的频率的选择。可以由控制处理器420执行的另一个基础控制功能是要用于处理各种信号波形的功能的选择或操作。由控制处理器420进行的信号处理可以包括相对信号强度的确定和各个相关信号参数的计算。信号参数的这些计算(比如时序和频率)可以包括用于在控制处理资源的测量或改进的分配方面提供提高的效率或速度的额外或单独专用电路的使用。
数字数据接收机416A-416N的输出耦接到该UT 400中的数字基带电路422。该数字基带电路422包括用于将信息转移到，例如如图1中所示的UE 500和从其转移信息的处理和展示元件。参考图4，如果采用分集信号处理，该数字基带电路422可以包括分集组合器和解码器。这些元件中的一些也可以在控制处理器420的控制下或与其通信下运行。
当语音或其它数据被准备好作为由该UT 400发起的输出消息或通信信号时，该数字基带电路422被用于接收、存储、处理或者准备需要的数据用于传输。数字基带电路422将这一数据提供给在控制处理器420控制下运行的发送调制器426。发送调制器426的输出被转移到数字发送功率控制器428，该功率控制器向模拟发送功率放大器430提供输出功率控制用于从天线410到卫星(例如，卫星300)的输出信号的最后传输。
在图4中，UT收发机还包括与控制处理器420相关联的存储器432。该存储器432可以包括用于由控制处理器420执行的指令以及由该控制处理器420处理的数据。在图4中描绘的示例中，存储器432可以包括用于执行要应用于要由UT 400通过RL 301R发送到卫星300的RF信号的时间或频率调整的指令。
在图4中示出的示例中，UT 400还包括可选的本地时间、频率和/或定位参考434(例如，GPS接收机)，其可以向该控制处理器420提供本地时间、频率和/或定位信息用于各种应用，包括例如UT 400的时间或频率同步。
数字数据接收机416A-416N和搜索器接收机418配置有信号关联元件用于解调和跟踪具体信号。搜索器接收机418被用于搜索导频信号，或者其它相对固定模式的强信号，而数字数据接收机416A-416N被用于解调与检出的导频信号相关联的其它信号。但是，数字数据接收机416A-416N可以被指派用于在获取之后跟踪该导频信号以便准确地确定信号片能量与噪声信号比，以及用公式表示导频信号强度。因此，可以监听这些数字数据接收机416A-416N的输出以确定该导频信号或其它信号中的能量或其频率。这些数字数据接收机416A-416N还采用能够被监听的频率跟踪元件，以便向控制处理器420提供用于信号解调的当前频率和时序信息。
控制处理器420可以根据情况使用这一信息确定接收到的信号从该振荡器频率偏移到什么程度、何时被缩放到相同的频带。这一信息和与频率误差和频率移位有关的其它信息可以根据需要被存储在存储器或内存432中。
控制处理器420还可以耦接到UE接口电路450以允许UT 400和一个或多个其它UE(未示出)之间的通信。UE接口电路450可以根据需要配置用于与各种UE配置通信并且相应地可以根据采用的用于与各种支持的UE通信的各种通信技术包括各种收发机和相关组件。例如，UE接口电路450可以包括一个或多个天线、广域网(WAN)收发机、无线局域网(WLAN)收发机、局域网(LAN)接口、公共交换电话网络(PSTN)接口(未示出)和/或配置用于与一个或多个UE通信(与UT 400通信)的其它公知通信技术。
图5是示出也可以应用于图1的UE 501的UE 500的示例的框图。如图5中所示的UE500可以是，例如移动设备、手持计算机、平板电脑、可穿戴设备、智能手表或任何类型的能够与用户交互的设备。另外，该UE 500可以是向各种终端用户设备和/或向各种公共或私有网络提供连接的网络一侧设备。在图5中示出的示例中，UE 500可以包括LAN接口502、一个或多个天线504、广域网(WAN)收发机506、无线局域网(WLAN)收发机508和卫星定位系统(SPS)接收机510。该SPS接收机510可以与全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GLONASS)和/或任何其它全球性的或地区性的基于卫星的定位系统兼容。在其它方面，UE500可以包括WLAN收发机508(比如Wi-Fi收发机)，具有或没有例如LAN接口502、WAN收发机506和/或SPS接收机510。此外，UE 500可以包括额外的收发机(比如，蓝牙、ZigBee和其它公知技术)，具有或没有例如LAN接口502、WAN收发机506和/或SPS接收机510。因此，针对UE500示出的元件仅仅是作为示例配置提供的，并不意在根据本申请中公开的各个方面限制UE的配置。
在图5中示出的示例中，处理器512连接到LAN接口502、WAN收发机506、WLAN收发机508和SPS接收机510。可选的，动作传感器514和可以耦接到处理器512的其它传感器。
存储器516连接到处理器512。在一个方面，如图1中所示，存储器516可以包括可以向UT 400发送和/或从其接收的数据519。参考图5，存储器516还可以包括，例如存储的要由处理器512执行用于执行与UT 400通信的处理步骤的指令520。此外，UE 500还可以包括用户接口522，其可以包括例如用于通过光、声音或触觉输入或输出与用户交互该处理器512的输入或输出的硬件和软件。在图5中示出的示例中，UE 500包括连接到用户接口522的麦克风/扬声器524、键盘526和显示器528。或者，用户的触觉输入或输出可以通过使用例如触摸屏显示器与显示器528集成。再一次，图5中示出的元件并不意在限制本申请中公开的UE的配置，并且应该了解的是，UE 500中包括的元件将基于设备的终端用户和系统工程师的设计选择而变化。
另外，UE 500可以是比如移动设备或与图1中示出的UT 400通信但是独立于它的外部网络侧设备。另外，UE 500和UT 400可以是单个物理设备的组成部分。
在图1中示出的示例中，两个UT 400和401可以在一个波束覆盖中通过RL和FL与卫星300进行双向通信。卫星300可以在波束覆盖中与多于两个UT 400和401通信。从UT 400和401到卫星300的RL因此是多对一信道。在一个波束覆盖中的不同UT之间可能存在很大的时间延迟差值和频率偏移差值。频率偏移差值可能由于，例如卫星300和UT 400和401的相对运动导致的一个波束覆盖中的UT 400和401所经历的多普勒频率移位之差。例如，UE 400和401的一些可以是移动的，而其它的可以是固定的。不同UT 400和401之间的频率偏移差值也可能是由其它因素造成的，例如由于波束覆盖中的一些UT 400和401的发射机链中的无线频率(RF)组件造成的频率移位。
在图1中示出的卫星通信系统100中，一个波束覆盖中的多个UT 400和401可以是时分复用(TDM)的、频分复用的(FDM)或以一些其它方式复用的。不管不同UT400和401在波束覆盖中的复用是通过TDM、FDM还是一些其它类型的复用实现的，由于卫星和UT之间的距离，单向传播延迟的量，也就是无线信号在UT和卫星之间单向运动的时间量可以在大约4ms到大约5.2665ms范围内。
在这一示例中，卫星通信系统100中的信号传播的往返延迟可以几乎达到10.533ms。如果给定UT的接收和发送周期之间的保护时间等于最大往返延迟，则该接收和发送周期需要变得长得多以减少保护时间的开销。
在一个方面，提供了用于偏离时间参考以减少分离UT的半双工收发机的接收和发送操作所需要的保护时间的方法和装置。在一个方面，如果RL时间参考被相对于FL时间参考偏离(也就是时间滞后)8ms的最小往返延迟(RTD)，则该半双工收发机所需要的保护时间是2.533ms的最大差值RTD，加上该半双工收发机从接收模式转换到发送模式并且从发送模式转换到接收模式所需要的时间。与其它高效半双工FDD操作方案相反，根据这一公开内容的各个方面的方法和装置不要求丢弃一个符号的任何部分，例如正交频分复用(OFDM)符号的循环前缀。
图6是描绘了该半双工UT收发机的半双工(HD)帧的接收/发送模式的示例的示意图。在这一示例中，该HD帧具有10ms的持续时间，并且包括四个分段或子帧，包括用于“FL”的“F”，其后紧跟着用于特殊子帧(SSF)的“S”，其后紧跟着用于保护时间的“G”，其后紧跟着用于RL的“R”。
在一个方面，比如包括F、S、G和R子帧的HD帧格式由于FL和RL混合自动重新请求(HARQ)请求和RL调度准许的约束而允许FL和RL子帧之间的一对一关联。在这一示例中，在HD有10ms的持续时间时，子帧F、S、G和R的时间分配分别是3ms、1ms、2ms和4ms。
图7是描绘了特殊子帧(SSF)的示例的示意图，也就是图6的HD帧中的子帧S。在一个方面，该SSF包括第一部分，也就是紧跟着图6中所示出的RF子帧F之后的FL分量FSSF，以及第二部分，也就是刚好在图6中示出的保护子帧G之前的保护时间分量GSSF。在图7中示出的示例中的SSF中，该FL分量FSSF是指定用于FL的时间分段，而保护时间分量GSSF是指定用于保护时间的时间分段。
例如，如果HD帧的持续时间是10ms，则SSF可以具有大约1ms的持续时间，包括具有用于FL的大约0.2ms持续时间的FSSF和具有用于保护时间的大于0.8ms持续时间的GSSF。在这一示例中，总的保护时间，就是如图7中所示的SSF中的保护时间分量GSSF和图6中示出的子帧G中的保护时间的总和，是大约2.8ms。同样，用于FL的总的持续时间是SSF中的FL分量FSSF和子帧F的持续时间的总和，在这一示例中是大约3.2ms。在一个方面，该SSF中FL分量FSSF相对于保护时间分量GSSF的比例可以如下进一步详细描述地被动态调整。
从图6显而易见的是，用于保护时间的子帧G需要在持续时间上比该HD帧短的多。在一个方面，该半双工收发机的HD帧中要求的最小保护时间可以是最大差值往返传播延迟，也就是最大往返传播延迟减去最小往返传播延迟，无需考虑由于该半双工收发机从接收模式到发送模式的转换以及反之亦然造成的延迟。在上面描述的示例中，该最大往返传播延迟是大约10.533ms，该最小往返传播延迟是大约8ms，则该最大差值往返传播延迟应该是10.533ms-8ms＝2.533ms。在一个方面，由于该半双工收发机从接收模式到发送模式的转换以及反之亦然造成的延迟被加到该最大差值往返传播延迟上，导出用将返回链路信号的传输和前向链路信号的接收分离开所需要的保护时间。
在典型的半双工收发机中，在该收发机从发送模式切换到接收模式或反之亦然时，比如锁相环路(PLL)和功率放大器(PA)之类的电路组件用有限量的时间来解决。在一个方面，可以在该保护时间中提供额外的时间余量以适应从该发送模式到接收模式的转换和反之亦然所要求的时间。例如，典型的半双工收发机可以要求从发送模式到接收模式的大约100μs的转换时间用于PLL和PA安排好。在这一典型半双工收发机中，针对该PLL和PA安排好的从接收模式到发送模式的转换时间也是大约100μs。
在一个方面，该UT处的半双工收发机所需要的保护时间等于最大差值往返传播延迟，加上从接收模式到发送模式的转换时间，加上从该发送模式到接收模式的转换时间。在上面描述的示例中，该最大差值往返传播延迟是大约2.533ms并且任一方向上该发送模式和接收模式之间的每个半双工转换的转换时间是大约100μs，该UT处的半双工收发机的保护时间应该至少是2.533ms+0.1ms+0.1ms＝2.733ms，可以向上舍入到2.8ms。
在一个方面，RL的时间参考可以被相对于FL的时间参考偏离(也就是时间滞后)设定的量，以便减少每个HD帧中的子帧G所需要的时间长度。在一个方面，该RL的时间参考可以被相对于FL的时间参考偏离或时间滞后近似等于该最小往返传播也安驰的量，也就是该UT和卫星之间单向信号运动的最小传播延迟的二倍，减去根据该半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换所要求的传输时间的很小的调整，下面将更详细描述。
在一个方面，RL的时间参考可以相对于FL的时间参考偏离或时间滞后稍微少于该最小往返传播延迟的量。例如，如果该最小单向传播延迟是大约4ms，则RL的时间参考可以相对于FL的时间参考偏离大约8ms，减去一个很小的调整，该调整是基于该半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间的系统参数。
该RL的时间参考相对于FL的时间滞后或偏离的量可以被设置为等于最小往返传播延迟减去TR2F，它是基于该半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间的系统参数。例如，如果在半双工收发机从发送模式切换到接收模式或者反之亦然时针对比如PLL和PA之类的收发机组件安排好的转换时间是大约100μs，则该系统参数TR2F可以稍微大于TR2F，以适应该转换时间的余量。
在上面关于具有10ms的长度并且包括F、S、G和R子帧的HD帧描述的示例中，子帧S是包括FL时间分量FSSF和保护时间分量GSSF的特殊子帧(SSF)，如图6和7中所示F、S、G和R子帧的长度分别是3ms、1ms、2ms和4ms。如果FL时间分量FSSF具有0.2ms的长度并且保护时间分量GSSF具有0.8ms长度，则分配给HD帧中的FL的总的持续时间可以是3ms+0.2ms＝3.2ms，分配给保护时间的总的持续时间是2.8ms，并且分配给RL的总的持续时间剩余4ms，这是该R子帧的长度。在这一示例中，该UT能够达到32％的FL波束占有率，和40％的RL波束占有率。
在一个方面多个随机偏移可以被用于一个波束覆盖中多个UT的HD帧的半双工模式。在上面描述的示例中，具有10ms的长度，每对相邻偏移之间具有1ms的间隔的十个相等时间偏移(例如0ms、2ms,…9ms)的HD帧可以被提供用于半双工模式。在一个方面，UT的半双工收发机可以在没有业务时监听该FL。在该UT的FL和/或RL业务到达时，该UT的半双工模式以随机偏移开始，其可以是从0ms到9ms的任何一个偏移。在业务突发结束时，该UT进入用于FL监听的状态。下一次该UT的FL和/或RL业务到达，该UT的半双工模式以可以不同于先前偏移的另一个随机偏移开始。对于一个波束覆盖中的任何UT，该HD帧偏移以遵循FL和/或RL业务的随机到达时间的随机模式随时间变化。
在一个卫星波束覆盖大量UT的卫星通信网络中，在任何瞬时时间处，每个活跃UT都有具有独立于该波束覆盖中的其它活跃UT的随机偏移的半双工模式。伴随一个波束覆盖中的大量UT，可以用随机偏移创建半双工模式的集合。伴随随机地位于一个波束覆盖中的大量活跃UT，可以预期的是每一偏移有近似相等数量的UT，并且业务在时间上近似平均地分布。
在上面描述的示例中，提供从0ms到9ms的十个偏移，假设HD帧具有10ms的长度，每个偏移(0ms、1ms、2ms,…9ms)可以包含大概相等数量的UT。如果一个波束覆盖中的活跃UE的数量相对较小，例如少于一个波束覆盖中10个UT，则可以提供小于10个偏移的若干个相等间隔偏移，例如每对相邻偏移之间有2ms的间隔的总共5个偏移，也就是0ms、2ms、4ms、6ms和8ms。并且，可以预期在每个时间偏移中找到近似相等数量的UT。
在一个方面，具有半双工收发机的通信系统的系统时间参考和HARQ时间线被建立，这样这些时间参考和HARQ时间线可由调度器(例如，调度器202)实现，该调度器可以针对用全双工物理层运行的UT位于用网关或基础设施的任意一个中。在一个方面，可以确定半双工操作的卫星时间参考中的前向链路HARQ和返回链路HARQ确认规则。在一个方面，这些前向链路和返回链路HARQ时序规则是该半双工调度器需要遵守的约束。
在一个方面，卫星300用作图1中示出的示例中的卫星300的一个波束覆盖中网关200和UT 400和401之间的转发器。在一个方面，卫星RL接收机的时间参考被相对于卫星FL发射机的时间参考偏离或时间滞后等于该最小往返传播延迟减去TR2F的时间量，TR2F是取决于如上所述的从发送模式到接收模式或反之亦然的转换过程中比如PLL和PA之类的收发机电路组件安排好的转换时间。
图8和9是分别描绘了具有大约9.2ms和大约4ms的馈线链路延迟的HARQ时间线的示例的示意图。卫星300和网关200之间的前向链路和返回链路信号的传播延迟由该卫星300和网关200之间的距离确定。在图8中示出的示例中，该网关发射机(GW TX)的帧k的子帧F的前沿和卫星FL发射机(Sat FSL TX)的帧k+1的子帧F的前沿之间的馈线链路延迟是大约9.2ms。
在图8中示出的示例中，假设卫星300和UT 400和/或401之间在一个波束覆盖的中心处或附近的单向传播延迟是大约4ms，因此在该波束覆盖(UT RX@center)中心处或附近的UT 400和/或401的接收机处的帧k的子帧F的前沿将Sat FSL TX处的帧k的子帧F的前沿偏离大约4ms。相反，在该卫星300的波束覆盖的边缘处或附近的卫星300和UT 400和/或401之间的单向传播延迟是大约5.2ms。
在图8中示出的示例中，描绘了在该卫星300(用作转发器)的一个波束覆盖的中心处或附近处该网关200和UT 400和/或401之间的双向通信时间线。从GW TX处的帧k的子帧F的前沿到Sat FSL TX处的帧k+1的子帧F的前沿的时间线由虚线(F:1st TX)描绘，伴随大约9.2ms的传播时间，而从Sat FSL TX的帧k+1的子帧F的前沿到UT RX@center处的帧k+1的子帧F的前沿的时间线由虚线((F:1st TX))描绘，伴随大约4ms的传播时间。
在UT 400和/或401处，提供处理和等待时间，由虚线(F:proc&wait)描绘。在UT400和/或401处的帧k+1中，在子帧G中提供保护时间以便分离开子帧F中UT处的前向链路信号的接收和子帧R中UT 400和/或401处的返回链路信号的传输。如图8中所示，子帧G中的保护时间是该处理或等待时间的一部分，以允许UT 400和/或401在返回链路上的后续传输之前处理该信号或数据。
在图8中示出的示例中，描绘在波束覆盖的中心处或附近由UT 400和/或401发起的传输的时间线也显示为从UT发射机(UT TX@center)处的帧k的子帧R的前沿到卫星RL接收机(Sat RSL RX)的帧k+1的子帧R的前沿的虚线(R:1st TX)。卫星300沿着虚线(R:1st TX)从UT 400和/或401向网关中继返回链路信号，该虚线从Sat RSL RX处的帧k+1的子帧R的前沿到网关接收机(GW RX)处的帧k+1的子帧R的前沿。处理和等待时间(R:proc&wait)也可以在网关200处提供以允许网关200在该前向链路上的后续传输之前处理该信号或数据。
在图8中示出的示例中，否定确认(NAK)信号被从该波束覆盖的中心处或附近的UT400和/或401通过卫星300发送到网关200，如从UT TX@center处的帧k+1的子帧R的前沿到Sat RSL RX处的帧k+2的子帧R的前沿，以及从Sat RSL RX处的帧k+2的子帧R的前沿到GWRX处的帧k+3的子帧R的前沿的虚线(F:NAK)所示。
同样，另一个NAK信号被从网关200通过卫星300发送到UT 400和/或401，如从GWTX处的帧k+3的子帧F的前沿到Sat FSL TX处的帧k+4的子帧F的前沿，以及从Sat FSL TX处的帧k+4的子帧F的前沿到UT RX@center处的帧k+4的子帧F的前沿的虚线(F:NAK)所示。替代NAK，可以由UT 400和/或401发送确认(ACK)信号作为对接收到的前向链路信号的响应，并且类似的，可以由网关200发送ACK信号，作为对接收到的返回链路信号的响应。
在图8中示出的示例中，假设卫星300和UT 400和/或401之间有大约8ms的最小往返传播延迟。因此在该Sat RSL RX的时间参考相对于Sat FSL TX的时间参考之间提供大约8ms-TR2F的时间延迟，如图8中Sat RSL RX处的帧k的前沿和Sat FSL TX处的帧k的前沿之间的时间差8ms-TR2F所示。
在这一示例中，TR2F是考虑半双工UT收发机在从接收模式切换到发送模式或者反之亦然时安排好所需的转换时间的系统参数，例如100μs加上该转换时间的一个小的余量。在图8中示出的示例中，还可以假设UT 400和/或401在接收该前向链路分组和发送ACK或NAK响应之间需要大约2ms的处理时间。该UT 400和/或401所要求的近似2ms的处理时间可以通过在例如图8中所示的Sat RSL RX处的帧k+1的子帧R的后沿和Sat FSL TX处的帧k+2的子帧F的前沿之间提供大约2ms的时间间隙来说明。
如图8中所示的接收和发送操作以及波束覆盖的边缘处或附近的UT 400和/或401(UT RX@edge and UT TX@edge)的ACK/NAK响应与该波束覆盖的中心处或附近的UT 400和/或401(UT RX@center and UT TX@center)类似。但是，UT RX@edge处的帧k的子帧F的前沿将Sat FSL TX处的帧k的子帧F的前沿延迟大约5.2ms。
在这一示例中，对于该波束覆盖的边缘处或附近的UT 400和/或401，在UT TX@edge处的帧k的子帧R的后沿和UT TX@edge处的下一个帧k+1的子帧F的前沿之间提供大约2.6ms的时间间隙。为了补偿两个相邻帧之间的大约2.6ms的时间间隙，减少波束覆盖的边缘处或附近的UT 400和/或401中的每个HD帧中子帧F和子帧R之间的子帧G中的保护时间的长度。在一个方面，给定HD帧中的保护时间可以通过实现自适应特殊子帧(SSF)来动态调整，下面将进一步详细描述。
图9是描绘了卫星通信系统的HARQ时间线的示例的示意图，其中，网关200和卫星300之间的馈线链路延迟是大约4ms。在这一示例中，在GW TX处的帧k+1的子帧F的前沿和Sat FSL TX处的帧k+1的子帧F的前沿之间有大约4ms的时间间隙。在图9中示出的示例中，也可以假设该卫星300和UT 400和/或401之间有大约8ms的最小往返传播延迟，并且该UT400和/或401在接收该前向链路分组和发送该ACK或NAK响应之间需要大约2ms的处理时间。
与图8中示出的示例类似，在Sat RSL RX的时间参考相对于Sat FSL TX的时间参考之间提供8ms-TR2F的时间延迟，如图9中Sat RSL RX处的帧k的前沿和Sat FSL TX处的帧k的前沿之间的时间差8ms-TR2F所示，其中TR2F是考虑该半双工UT收发机在从接收模式转换到发送模式或者反之亦然时安排好需要的转换时间加上一个余量。此外，可以在Sat RSL RX处的帧k+1的子帧R的后沿和Sat FSL TX处的帧k+2的子帧F的前沿之间提供大约2ms加上TR2F的时间间隙，例如以便考虑UT 400和/或401处理接收到的分组所需要的处理时间和半双工UT收发机在接收和发送模式之间安排好所需要的转换时间。
基于图8和9中示出的示例，将会了解的是，网关200、卫星300和UT 400和/或401处的半双工帧模式可以针对除了图8和9中示出的那些之外的帧重复，例如帧k+4、k+5等等之外。在一个方面，Sat FSL TX处的该卫星FL发送时间参考可以被设置为零偏移时间参考。在一个方面，该网关发射机和接收以及UT发射机和接收机的时间线可以基于相应帧相对于卫星FL发送时间参考的时间延迟导出。应该了解的是，零偏移时间参考可以用其它方式设置以便在网关200和UT 400和/或401处提供需要的相对时间延迟。
在一个方面，提供自适应特殊子帧(SSF)以允许总的保护时间随着分配给给定HD帧中的前向链路的总的时间对应的减少或增加而增加或减少。在图6和7中示出并且上面描述的示例中，该10ms HD帧由分别具有3ms、1ms、2ms和4ms的长度的子帧F、S、G和R组成，并且在特殊子帧S中，一个时间分段被分配给FL FSSF，而另一个时间分段被分配给时间GSSF。因此，图6的10ms HD帧中的FL的总的时间量是3ms+0.2ms＝3.2ms，而图6的10ms HD帧中的总的保护时间是0.8ms+2ms＝2.8ms。
在一个方面，该SSF中FL FSSF的时间量和保护时间GSSF的量之间的分配可以动态地改变，取决于该UT 400和/或401处于该卫星300的波束覆盖的中心处或附近，也就是在卫星300和UT 400和/或401之间的信号的往返传播延迟处于最小值或附近的地方，还是处于该卫星300的波束覆盖的边缘处或附近，也就是该卫星300和UT 400和/或401之间的信号的往返传播延迟处于最大值或附近的地方。在一个方面，该波束覆盖的中心和边缘之间有伴随FSSF和GSSF之间不同的时间量分配的连续的SSF配置，但是该SSF的总的时间量保持恒定在1ms。
在一个方面，分配给FSSF的时间量可以连续或不连续递增或递减地增加或减少，并且分配给GSSF的时间量可以相应地连续或不连续递减或递增地减少或增加，取决于该UT400和/或401和卫星300之间的往返传播延迟，它是由该UT 400和/或401在该波束覆盖中的位置确定的。例如，在10ms HD帧中，对于波束覆盖的中心处的UT 400和/或401，也就是该往返传播延迟处于最大值的地方，该SSF的整个长度可以被分配给该FL，因此有效地得出前向链路、保护时间和返回链路的分别的4ms、2ms和4ms的分配。
另一方面，对于波束覆盖的边缘处的UT 400和/或401，也就是该往返传播延迟处于最大值的地方，1ms SSF的0.2ms可以被分配给该FL，而1ms SSF的0.8ms可以被分配给保护时间，因此有效地得出该HD帧中前向链路、保护时间和返回链路分别3.2ms、2.8ms和4ms的分配。
在一个方面，可以提供调度器以便自适应地调整一个SSF中的FSSF和GSSF之间的时间分配，取决于UT 400和/或401在给定波束范围中的位置。在一个方面，该调度器可以实现在作为网关(例如，图1中示出的网关200)的一部分，或者作为基础设施(例如，图1中示出的基础设施106)的一部分的处理器中。
在一个方面，该调度器可以通过调度从网关200通过卫星300到UT 400和/或401的恰当量的前向链路链路业务来自适应地调整该SSF配置。在一个方面，UT 400和/或401只需要遵循全双工频分双工(FDD)时间线规范。
从该UT的角度，UT 400和/或401可能不知道针对半双工操作设计的HD帧模式，但是可能知道其自己的半双工能力并且可以通过返回链路上的消息(例如UT能力消息)通知该网络中的调度器关于其半双工能力。在一个方面，UT 400和/或401将每个子帧当做FL子帧来监听，除非其被准许为RL子帧。在一个方面，UT 400和/或401遵循FL接收和RL传输的调度器准许并且遵循针对HARQ和准许的半双工FDD时间线规范。
该调度器可以实现在网关200(例如，调度器202)或基础设施106中。在一个方面，半双工调度器被要求遵循已建立的FL和RL HARQ时序规则。在一个方面，该调度器可以遵循半双工UT的半双工模式，但是并不是被要求必须这样做。
例如，对于位于一个波束覆盖的中心处或附近的UT 400和/或401，也就是，该UT400和/或401和卫星300之间的往返传播延迟处于最大值处或附近的地方，分别针对给定HD帧中的前向链路信号接收、保护时间和返回链路信号传输提供4ms、2ms和4ms的时间分配。在这一示例中，该UT 400和/或401能够达到前向链路的40％波束占有率和返回链路的40％的波束占有率。
在一个方面，如果一个波束覆盖中出现多个UT，则上面描述的随机偏移可以由调度器提供。例如，如上所述，对于10ms HD帧，如果一个波束覆盖中出现大量活跃UT(例如，多于10个UT)，则可以针对半双工模式提供从0ms到9ms以1ms递增的10个偏移。如果一个波束覆盖中的活跃UT的数量相对较小，例如少于10个UT，则可以提供从0ms到8ms以2ms递增的5个偏移。由于随着时间在一个波束覆盖中的各个UT的位置的预期的随机性，可以预计的是，在时间上每个偏移中可以找到近似相等数量的UT。在一个方面，该调度器可以实现随机偏移以确保一个波束覆盖中的所有活跃UE的模式的聚合具有随机偏移并且在所有偏移上分布近似相等的业务负载。
图10是描绘了用于在块1000中确定半双工帧中的保护时间量的模块的示例的框图。在一个方面，在块1002中确定卫星的一个波束覆盖中的UT的最小往返传播延迟，并且在块1004中确定该UT的最大往返传播延迟。在一个方面，该最小往返传播延迟是该UT处于该波束覆盖的中心处时信号传播的往返延迟。在另一个方面，该最大往返传播延迟是该UT处于该波束覆盖的边缘处时的信号传播往返延迟。
参考图10，基于块1002和1004中分别确定的最小往返传播延迟和最大往返传播延迟，在块1008中确定最大差值往返传播延迟。在一个方面，该最大差值往返传播延迟是通过从该最大往返传播延迟减去该最小往返传播延迟来确定的。
在块1006中确定在半双工收发机从接收模式切换到发送模式并且反之亦然时，该收发机的电路组件(比如锁相环路(PLL)或功率放大器(PA))安排好所需要的转换时间。在一个方面，可以在该半双工收发机用于从接收模式切换到发送模式以及反之亦然的转换时间中包括余量。基于该最大差值往返传播延迟和该收发机从接收模式切换到发送模式并且反之亦然的转换时间，可以在块1010中确定该UT处该半双工帧中的前向链路和返回链路之间的保护时间。在一个方面，该保护时间是通过将该最大差值往返传播延迟与从接收模式到发送模式的转换时间和从发送模式到接收模式的转换时间求和确定的。
图11是描绘了用于在块1100中将返回链路的时间参考相对于前向链路的时间参考偏离的模块的示例的框图。在一个方面，在块1102中确定最小往返传播延迟，并且在块1104中确定半双工收发机从发送模式切换到接收模式或者反之时该收发机的电路组件(包括，例如PLL或PA)安排好所需要的转换时间。如上所述，在一个方面，该最小往返传播延迟是处于卫星的波束覆盖中的UT在该波束覆盖的中心处与卫星通信时信号传播的往返延迟。
参考图11，在块1106中基于该转换时间来确定系统参数TR2F。在一个方面，该系统参数TR2F可以通过向双工收发机从发送模式转换到接收模式或者反之所需要的转换时间加上一个余量来确定。基于该最小往返传播延迟和系统参数TR2F，在块1108中确定该返回链路时间参考相对于前向链路时间参考偏离或时间滞后的量。
在一个方面，该偏离或时间滞后的量是通过从最小往返传播延迟减去该系统参数TR2F确定的。在一个方面，在该卫星前向链路发射机处的前向链路时间参考可以被设置为零偏移时间参考，并且该卫星返回链路接收机处的返回链路时间参考可以相对于该卫星前向链路发射机处的前向链路时间参考偏离或在时间上延迟。
图12是描绘了用于在块1200中确定用户终端(UT)处的半双工发送/接收模式的模块的示例的框图。在一个方面，在块1202中分配该HD帧的特殊子帧(SSF)中的前向链路时间分段FSSF，并且在块1204中分配该HD帧的SSF中的保护时间分段GSSF。在上面描述的一个方面，虽然在10ms HD帧中总的SSF长度保持恒定在1ms，但是该SSF中前向链路时间分段FSSF的比例和保护时间分段GSSF的比例可以至少部分基于该HD帧中要求的总的保护时间量被动态调整。
如图6和7中所示以及上面描述的，在HD帧中子帧S中的前向链路时间分段FSSF紧跟在子帧F之后，并且该UT的前向链路接收的总的持续时间是该子帧F的持续时间和子帧S中的FSSF的持续时间之和。同样，在该HD帧中子帧S中的保护时间分段GSSF刚好在子帧G之前，并且该保护时间的总的持续时间是该子帧G的持续时间和子帧S中的GSSF的持续时间之和。在图6中示出的示例中，用于该UT的返回链路传输的子帧R的持续时间保持恒定为4ms。参考图12，该HD帧中的前向链路时间、保护时间和返回链路时间是在块1206中分配的。
图13是描绘了随机偏移调度器130的示例的框图。在一个方面，由块1302中的模块基于卫星的一个波束覆盖中找到的活跃UT的数量来确定偏移的数量。在一个方面，由块1304中的模块用相等时间间隔指派所述偏移。如果该波束覆盖中的活跃UT的数量很大，例如多于10个UT，并且该HD帧的长度是10ms，则可以如上所述以1ms为递增提供从0ms到9ms的10个偏移。如果有少于例如10个活跃UT，则可以提供更少数量的偏移，例如如上所述的以2ms为递增从0ms到8ms的5个偏移。
在一个方面，随机偏移调度器1300可以实现在网关(比如图1中示出的网关200)中或基础设施(比如图1中示出的基础设施106)中。在一个方面，一个卫星的波束覆盖中的UT没有必要知道该随机偏移调度器1300在网关200或基础设施106中的存在。该UT只需要应用由该随机偏移调度器1300针对特定UT确定的时间偏移。参考图13，随机偏移调度器1300包括块1306中的模块，用于确定该波束覆盖中的所有活跃UT的聚合模式是否具有随机偏移。基于该聚合模式的确定，随机偏移调度器1300的块1308中的模块在所有偏移上分布近似相等的业务负载。
图14是描绘了块1400中的自适应特殊子帧(SSF)调度器的示例的框图。在一个方面，该自适应SSF调度器1400可以实现在网关(比如图1中示出的网关200)中或基础设施(比如图1中示出的基础设施106)中。在一个方面，一个卫星的波束覆盖中的UT没有必要知道该随机偏移调度器1400在网关200或基础设施106中的存在。
参考图14，自适应SSF调度器1400的块1402中的模块基于该UT相对于该卫星的位置动态地调整前向链路时间分段FSSF，其确定该UT和卫星之间的距离以及因此的传播延迟。在一个方面，该自适应SSF调度器1400还包括块1404中的模块，用于基于该UT在该卫星的覆盖范围中的位置调整该自适应SSF调度器1400中的保护时间分段GSSF。
在一个方面，由于自适应SSF调度器1400的总长度保持恒定，因此保护时间分段GSSF的增加迫使前向链路时间分段FSSF减少，反之亦然。基于FSSF和GSSF的动态调整，由块1406中的模块确定该UT的HD帧中前向链路接收的总时间和前向链路传输和返回链路传输之间的总的保护时间。在一个方面，前向链路接收的总时间是通过将FSSF的时间长度加到如图6中所示的HD帧中前向链路子帧F的时间长度上确定的，而该总的保护时间是通过将GSSF的时间长度加到如图6中所示的HD帧中保护子帧G的时间长度上确定的。
图10-14的模块的功能可以用符合本申请中所讲的各种方式实现。在一些设计中，这些模块的功能可以实现为一个或多个电子组件。在一些设计中，这些模块的功能可以实现为包括一个或多个处理器组件的处理系统。在一些设计中，这些模块的功能可以使用，例如一个或多个集成电路(例如，ASIC)的至少一部分来实现。如本申请中所讨论的，集成电路可以包括处理器、软件、其它相关组件或它们的一些组合。因此，不同模块的功能可以实现为，例如集成电路的不同子集、软件模块集合的不同子集或它们的组合。并且，应该了解的是，给定子集(例如，集成电路的子集和/或软件模块集合的子集)可以提供多于一个模块的功能的至少一部分。此外，应该了解的是，本申请中描述的模块和功能可以实现在卫星通信系统的一个或多个元件(例如，网关、基础设施、卫星和/或UT)中。例如，在一些方面，所述功能可以在该卫星通信系统的相互通信的多个元件(例如，网关和基础设施)之间共享。因此，本申请中提供的举例说明仅仅是示例。
另外，图10-14代表的组件和功能，以及本申请中描述的其它组件和功能，可以使用任何适当的单元实现。这些单元还可以，至少部分使用如本申请中所讲的对应的结构实现。例如，上面结合图10-14的“用于…的模块”组件描述的组件也可以对应于类似设计的“用于…的单元”的功能体。因此，在一些方面，一个或多个这些单元可以使用一个或多个处理器组件、集成电路或本申请中所讲的其它适用结构来实现。
浏览了上面的公开内容，应该了解的是，多个方面可以支持用于执行本申请中公开的各个功能的方法。例如，图15是描绘了用于在卫星通信系统中确定返回链路时间参考相对于前向链路时间参考的时间滞后的方法的流程图。在块1502中，确定地面站和卫星之间的信号的最小往返传播延迟。在块1504中，确定该地面站的半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间。在块1506中，基于该半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间来确定一个系统参数。在块1508中，基于该最小往返传播延迟和该系统参数来确定该返回链路时间参考相对于该前向链路时间参考的时间滞后。该方法可以在如图1中描绘的卫星通信系统100中执行。该卫星通信系统100可以包括卫星300和具有该卫星300的波束覆盖中的半双工收发机的至少一个地面站(例如，UT 400、UT 401)。
在另一个方面图16是描绘了用于确定半双工收发机中接收和发送之间的保护时间的方法的流程图。在块1602中，确定该半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟。在块1604中，确定该半双工收发机和卫星之间的信号的最小往返传播延迟。在块1606中，基于该最大往返传播延迟和该最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟。在块1608中，确定该半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间。在块1610中，基于该最大差值往返传播延迟和该半双工收发机在发送模式和接收模式之间的切换的转换时间来确定保护时间。该方法可以在如图1中描绘的卫星通信系统100中执行。该卫星通信系统100可以包括卫星300和具有该卫星300的波束覆盖中的半双工收发机的至少一个地面站(例如，UT 400、UT 401)。
在另一个方面，图17是描绘了用于在卫星通信系统中确定半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法的流程图。在块1702中，在该半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段。在块1704中，在该特殊子帧中分配保护时间分段。在块1706中，基于该特殊子帧中的前向链路时间分段来确定该半双工帧中的前向链路时间持续时间。在块1708中，基于该特殊子帧中的保护时间分段来确定该半双工帧中的保护时间持续时间。该方法可以在如图1中描绘的卫星通信系统100中执行。该卫星通信系统100可以包括具有调度器202的网关200、卫星300和具有该卫星300的波束覆盖中的半双工收发机的至少一个地面站(例如，UT 400、UT 401)。
在另一各方面，图18是描绘了用于在卫星通信系统中的一个卫星的波束覆盖中调度多个用户终端的时间偏移的方法的流程图。在块1802中，基于该波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量。在块1804中，基于该时间偏移数量来指派相等间隔的时间偏移。在块1806中，确定该波束覆盖中的活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移。在块1808中，针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。该方法可以在如图1中描绘的卫星通信系统100中执行。该卫星通信系统100可以包括具有调度器202的网关200、卫星300和具有该卫星300的波束覆盖中的半双工收发机的至少一个地面站(例如，UT400、UT 401)。
本领域的技术人员应该了解，信息和信号可以使用任何多种不同的技术和方法来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。
此外，本领域技术人员还应当明白，结合本发明的公开方面描述的各种示例性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上面对各种示例性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为造成对本公开内容的保护范围的背离。
结合本发明公开方面描述的方法、序列或算法可以直接实现在硬件、处理器执行的软件模块或它们的组合中。软件模块可以位于RAM存储、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质与处理器连接，处理器可以从存储介质读取信息和向其中写入信息。作为替换，存储介质可以整合到处理器中。
因此，本公开内容的一个方面可以包括具体实现本申请中公开的关于非对地同步卫星通信系统中的半双工数据传输的一个或多个方法的计算机可读介质。因此，本公开内容并不仅限于示出的示例，并且用于执行本申请中描述的功能的任何单元都包括在本公开内容的方面中。
虽然上面的公开内容示出了解释说明性的方面，但是应该注意的是可以在不背离所附权利要求的保护范围的前提下做出各种改变和修改。除非明确声明，否则依照本申请中描述的方面的功能、步骤或方法的动作不需要以任何特定顺序执行。此外，虽然元件以单数形式描述或声明，但是除非明确声明限制于单数否则复数形式也是可预期到的。因此，本公开内容并不仅限于示出的示例，并且用于执行本申请中描述的功能的任何单元可以包括在本公开内容的方面中。

Claims (24)

1.一种确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的方法，所述方法包括：
确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；
确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；
基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；
确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及
基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述半双工收发机包括用户终端的收发机。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述卫星包括非对地同步卫星。
4.一种配置为确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：
确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；
确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；
基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；
确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及
基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
5.一种用于确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的装置，所述装置包括：
用于确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟的单元；
用于确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟的单元；
用于基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟的单元；
用于确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间的单元；以及
用于基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间的单元。
6.一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行确定半双工收发机的接收和发送之间的保护时间的方法的至少一个指令，所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：
确定所述半双工收发机和卫星之间的信号的最大往返传播延迟；
确定所述半双工收发机和所述卫星之间的信号的最小往返传播延迟；
基于所述最大往返传播延迟和所述最小往返传播延迟来确定最大差值往返传播延迟；
确定所述半双工收发机在发送模式和接收模式之间切换的转换时间；以及
基于所述最大差值往返传播延迟和所述半双工收发机在所述发送模式和所述接收模式之间切换的所述转换时间来确定所述保护时间。
7.一种确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法，所述方法包括：
在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；
在所述特殊子帧中分配保护时间分段；
基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及
基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述半双工帧还包括所述特殊子帧之前的前向链路子帧和所述特殊子帧之后的保护子帧。
9.如权利要求8所述的方法，其中，确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间包括向所述前向链路子帧添加所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段。
10.如权利要求8所述的方法，其中，确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间包括向所述保护子帧添加所述特殊子帧中的所述保护时间分段。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述方法是由自适应特殊子帧(SSF)调度器执行的。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述自适应SSF调度器在网关中。
13.如权利要求7所述的方法，其中，所述卫星通信系统包括至少一个地面站。
14.如权利要求7所述的方法，其中，所述卫星通信系统包括是非对地同步卫星的卫星。
15.一种配置为确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：
在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；
在所述特殊子帧中分配保护时间分段；
基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及
基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
16.一种用于确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的装置，所述装置包括：
用于在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段的单元；
用于在所述特殊子帧中分配保护时间分段的单元；
用于基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间的单元；以及
用于基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间的单元。
17.一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行确定卫星通信系统中半双工帧中的前向链路时间持续时间和保护时间持续时间的方法的至少一个指令，所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：
在所述半双工帧的特殊子帧中分配前向链路时间分段；
在所述特殊子帧中分配保护时间分段；
基于所述特殊子帧中的所述前向链路时间分段来确定所述半双工帧中的所述前向链路时间持续时间；以及
基于所述特殊子帧中的所述保护时间分段来确定所述半双工帧中的所述保护时间持续时间。
18.一种在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的方法，所述方法包括：
基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；
基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；
确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及
针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述方法是由随机偏移调度器执行。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述随机偏移调度器在网关中。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述卫星包括非对地同步卫星。
22.一种配置为在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的装置，所述装置包括：
至少一个处理器；以及
耦接到所述至少一个处理器的至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器配置为：
基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；
基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；
确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及
针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
23.一种用于在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的装置，所述装置包括：
用于基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量的单元；
用于基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移的单元；
用于确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移的单元；以及
用于针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载的单元。
24.一种计算机可读介质，其包括用于使计算机或处理器执行在卫星通信系统中调度卫星的波束覆盖中的多个用户终端的时间偏移的方法的至少一个指令，所述至少一个指令包括用于进行以下操作的指令：
基于所述波束覆盖中的活跃用户终端的数量来确定时间偏移的数量；
基于所述时间偏移的数量来指派相等间隔的时间偏移；
确定所述波束覆盖中的所述活跃用户终端的聚合模式是否具有随机偏移；以及
针对所述活跃用户终端在时间上分布近似相等的业务负载。
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