CN113890898B - 一种低轨卫星移动通信系统帧结构及组帧与调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信系统帧结构及组帧与调度方法，涉及卫星移动通信协议媒体接入层上下行帧结构及其使用方法，系统在保持类似4G，5G等新型网络架构的基础上，在媒体接入层传输面，保证同一张通信网络下，同时支持传统电路域话音业务以及分组域业务。通过在下行帧中携带调度信息，实现对用户的快速调度，上行帧中携带功率控制信息实现功率控制，扩展了系统的灵活性，节约空口资源。

Description

一种低轨卫星移动通信系统帧结构及组帧与调度方法
技术领域
本发明涉及卫星移动通信领域，公开了一种卫星移动通信系统帧结构及组帧与调度方法，涉及卫星移动通信协议媒体接入层上下行帧结构及其使用方法。
背景技术
随着地面移动通信技术发展，在4G，5G网络中，不再支持传统电路域话音通信，地面3G网络与4G，5G网络是共存的，传统电话业务通过话音回落技术进行支持。多网共存使得系统复杂度提高，维护成本不断增加。由于卫星移动通信系统的特点是新建网络，与地面网多网共存不同，卫星移动通信系统倾向于一张网络实现对不同业务的支持。
发明内容
本发明用于解决卫星移动通信系统中对传统电路域话音通信技术的支持，同时在下行帧中携带调度信息实现对用户快速调度。
本发明采用的技术方案为：
一种低轨卫星移动通信系统帧结构，包括公共信息比特字段PUI、电路域传输块CSTB和协议数据单元MAC PDU；
公共信息比特字段PUI，用于存储用户调度信息，并指示是否存在电路域话音数据包和不同逻辑信道的数据；
电路域传输块CS TB，用于存储电路域话音数据包；
协议数据单元MAC PDU，用于存储不同逻辑信道的数据以及媒体接入层控制信息。
其中，公共信息比特字段PUI包括上行PUI和下行PUI。
其中，下行PUI结构包括：
MCS：表示物理层编码调制信息，为1111时表示下行帧结构中只有公共信息比特字段PUI存在；
CS NUM：表示CS TB中话音数据包个数；
F：表示协议数据单元MAC PDU是否存在数据，0表示不存在，1表示存在；
TFI：表示临时流标识符，TFI唯一标识一个终端；
USF：表示上行链路状态标记；
EXT：表示扩展比特。
其中，上行PUI结构包括：
CS NUM：表示CS TB中话音数据包个数：
F：指示协议数据单元MAC PDU是否存在；0表示不存在，1表示存在；
USF：表示上行链路状态标记；
PAN：表示终端功率控制信息。
一种基于帧结构进行组帧与调度的方法，包括以下步骤：
下行处理过程为：
(1)基站的媒体接入层将数据上述的帧结构进行组包，将组好的数据包发送给物理层；
(2)物理层将数据包进行调制编码后发送给终端；
(3)终端收到数据包后，按照帧结构解析数据包；
上行处理过程为：
(4)终端将数据按照权利要求1所述的帧结构进行组包，将组好的数据包发给基站；
(5)基站按照帧结构解析数据包。
其中，步骤(3)具体为：
(301)终端收到数据包后，解析公共信息比特字段PUI，如果其中的TFI参数与自己的TFI一致，表示这一帧数据是自己的，则根据MCS和CS NUM参数决定是否解CS TB内容，根据F参数决定是否去解MAC PDU；如果TFI与自己的TFI不一致，则将这一帧数据丢弃，不再解析；
(302)终端判断公共信息比特字段PUI中的USF参数是否与自己的USF一致，如果一致，则表示终端可以在下一帧发送上行帧数据，解析EXT，并根据解析的值决定连续发送的帧个数，如果不一致，则终端在下一帧不发送上行帧数据。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明可以实现对用户的快速调度，扩展了系统的灵活性，节约了空口资源。
附图说明
图1是本发明所涉及的媒体接入层帧结构示意图；
图2是本发明的帧结构中下行PUI示意图；
图3是本发明的帧结构中上行PUI示意图。
具体实施方式
本发明具体实施方法描述如下：
图1是本发明所涉及的卫星移动通信系统媒体接入层帧结构示意图。包括公共信息比特字段PUI、电路域传输块CS TB和协议数据单元MAC PDU；
公共信息比特字段PUI，用于存储用户调度信息，并指示是否存在电路域话音数据包和不同逻辑信道的数据；
电路域传输块CS TB，用于存储电路域话音数据包；
协议数据单元MAC PDU，用于存储不同逻辑信道的数据以及媒体接入层控制信息。
图2是本发明的帧结构中下行PUI示意图，其中具体参数含义如下：
MCS：表示物理层编码调制信息，为1111时表示下行帧结构中只有PUI存在；
CS NUM：表示CS TB中话音包个数：
0：0个话音包；
1：1个话音包；
2：2个话音包；
3：3个话音包；
4：4个话音包；
F：指示MAC PDU是否存在；0表示不存在，1表示存在；
TFI：临时流标识符，TFI唯一标识一个终端；
高层协议给每个终端分配一个TFI(临时流标识)，用于标识同一下行物理共享信道上的不同终端；
高层协议给每个终端分配一个USF(上行链路状态标记)，它被网络用来控制不同的终端复用在上行物理共享信道上，USF在所有下行PUI中发送，指示同一帧的上行信道的使用信息，当终端收到一个下行PUI内USF值与分配给终端的USF值相同时，终端就准备在上行链路的对应帧进行上行帧的传递。
SPARE：保留位；
EXT：表示扩展比特，当终端收到的下行PUI中USF字段与分配给自己的USF值一致时，EXT比特由终端来解读，终端将在N个连续的帧上发送上行数据，N的值如下所示：
图3是本发明的帧结构中上行PUI示意图。其中CS NUM，F，USF的含义与图2参数一致，PAN参数表示终端功率控制信息。
在电路域话音通信流程，专用承载建立过程中，高层协议配置媒体接入层，此承载用于传输电路域话音数据包，配置成功后，下行传输过程中，媒体接入层查询此承载上缓存的电路域话音数据，如果有数据，按照图1，图2所示帧格式组包，并将组好的帧发送给物理层；上行传输过程中，媒体接入层根据图1，图3所示帧格式解帧，如果存在电路域话音数据，则将解出的数据上报并传输到核心网。
具体包括以下步骤：
下行处理过程为：
(1)基站的媒体接入层将数据按照上述的帧结构进行组包，将组好的数据包发送给物理层；
(2)物理层将数据包进行调制编码后发送给终端；
(3)终端收到数据包后，按照帧结构解析数据包；
(301)终端收到数据包后，解析公共信息比特字段PUI，如果其中的TFI参数与自己的TFI一致，表示这一帧数据是自己的，则根据MCS和CS NUM参数决定是否解CS TB内容，根据F参数决定是否去解MAC PDU；如果TFI与自己的TFI不一致，则将这一帧数据丢弃，不再解析；
(302)终端判断公共信息比特字段PUI中的USF参数是否与自己的USF一致，如果一致，则表示终端可以在下一帧发送上行帧数据，解析EXT，并根据解析的值决定连续发送的帧个数，如果不一致，则终端在下一帧不发送上行数据。
上行处理过程为：
(4)终端将数据按照权利要求1所述的帧结构进行组包，将组好的数据包发给基站；
(5)基站按照帧结构解析数据包，则根据CS NUM参数决定是否解CS TB内容，根据F参数决定是否去解MAC PDU，根据USF判断是哪个终端的数据。
本发明的上述各实施例所述，通过重新设计的媒体接入层帧结构，解决了系统对传统电路域话音业务以及分组域业务的同时支持。通过在下行帧中携带调度信息，实现对用户的快速调度，上行帧中携带功率控制信息实现功率控制，扩展了系统的灵活性，节约空口资源。

Claims (2)

1.一种进行组帧与调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
下行处理过程为：
(1)基站的媒体接入层将数据按照帧结构进行组包，将组好的数据包发送给物理层；
(2)物理层将数据包进行调制编码后发送给终端；
(3)终端收到数据包后，按照帧结构解析数据包；
上行处理过程为：
(4)终端将数据按照帧结构进行组包，将组好的数据包发给基站；
(5)基站按照帧结构解析数据包；
其中，所述的帧结构包括公共信息比特字段PUI、电路域传输块CS TB和协议数据单元MAC PDU；
公共信息比特字段PUI用于存储用户调度信息，并指示是否存在电路域话音数据包和不同逻辑信道的数据；电路域传输块CS TB用于存储电路域话音数据包；协议数据单元MACPDU用于存储不同逻辑信道的数据以及媒体接入层控制信息；
所述的公共信息比特字段PUI包括上行PUI和下行PUI；
下行PUI结构包括：MCS表示物理层编码调制信息，为1111时表示下行帧结构中只有公共信息比特字段PUI存在；CS NUM表示电路域传输块CS TB中话音数据包个数；F表示协议数据单元MAC PDU是否存在数据，0表示不存在，1表示存在；TFI表示临时流标识符，TFI唯一标识一个终端；USF表示上行链路状态标记；EXT表示扩展比特；
上行PUI结构包括：CS NUM表示电路域传输块CS TB中话音数据包个数；F表示协议数据单元MAC PDU是否存在数据，0表示不存在，1表示存在；USF表示上行链路状态标记；PAN表示终端功率控制信息。
2.根据权利要求1所述的进行组帧与调度的方法，其特征在于，步骤(3)具体为：
(301)终端收到数据包后，解析公共信息比特字段PUI，如果其中的TFI参数与自己的TFI一致，表示这一帧数据是自己的，则根据MCS和CS NUM参数决定是否解电路域传输块CSTB内容，根据F参数决定是否去解协议数据单元MAC PDU；如果TFI与自己的TFI不一致，则将这一帧数据丢弃，不再解析；
(302)终端判断公共信息比特字段PUI中的USF参数是否与自己的USF一致，如果一致，则表示终端可以在下一帧发送上行帧数据，解析EXT，并根据解析的值决定连续发送的帧个数，如果不一致，则终端在下一帧不发送上行帧数据。
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