CN115549749A - 一种基于窄带物联网的通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于窄带物联网的通信方法及装置，以期将窄带物联网的通信技术向NTN中演进。该方法为：终端设备生成上行信号，上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，第一时长位于第二时长之前；同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘‑1得到；同步序列的部分连续序列作为第一同步参考序列，第一同步参考序列根据N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列、以及该重复N2次的第二序列得到；终端设备向网络设备发送上行信号，网络设备接收上行信号，网络设备基于第二同步参考序列和上行信号进行上行同步。

Description

一种基于窄带物联网的通信方法及装置

技术领域

本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的通信方法及装置。

背景技术

在陆地通信中，窄带物联网(narrow band internet of thing，NB-IoT)由于其带宽窄、成本低、功耗低和部署灵活等特点，以及能够实现智能化识别、定位、跟踪和管理等功能，因此在智能交通、智能家居、智慧医疗和环境监控等方面有着广泛的应用。

目前，各研究机构正在研究将陆地通信技术和协议向非陆地网络(Non-Terrestrial networks,NTN)通信演进。NTN通信例如可以是卫星通信。在卫星通信尤其是卫星移动通信系统中，由于存在较大的传输时延，卫星通信中采用窄带物联网较为困难。

如何将窄带物联网的通信技术向NTN中演进，是需要解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种基于窄带物联网的通信方法及装置，以期将窄带物联网的通信技术向NTN中演进。

第一方面，提供一种基于窄带物联网的通信方法，该方法应用于非陆地网络NTN，该方法的执行主体可以是终端设备或者位于终端设备中的芯片、芯片系统或者电路，该方法可以通过以下步骤实现：终端设备生成上行信号，上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，超帧的第一时长位于第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘-1得到，也可以认为第一序列为正，第二序列为负，或者第二序列和第一序列的符号相反，或者说第一序列和第二序列互为正负的关系。例如第一序列为a，第二序列为-a。同步序列中的部分序列作为同步参考序列，可以记为第一同步参考序列，该第一同步参考序列可以根据该N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到。即第一同步参考序列包括该重复N2次的第二序列以及与该重复N2次的第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；终端设备向网络设备发送上行信号。

通过上述方法，不需要网络设备向终端设备下发同步信号，终端设备可以直接向网络设备发送上行信号，且通过上行信号的帧结构设计，能够使得网络设备在接收到上行信号后达到同步的目的。通过终端设备采用异步通信模式，可以节省网络设备下传星历的传输开销，降低数据传输前同步带来的时间开销，以及降低同步与解码在终端设备带来的功耗与开销。由于同步参考序列中第二序列的数目为多个，在做互相关时，滑窗时有较长的下降区间，能补偿性能损耗，有利于同步。

第二方面，提供一种基于窄带物联网的通信方法，该方法应用于非陆地网络NTN，该方法的执行主体可以是网络设备或者位于网络设备中的芯片、芯片系统或者电路，网络设备可以是卫星。该方法可以通过以下步骤实现：网络设备接收上行信号，所述上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，超帧的第一时长位于第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘-1得到，也可以认为第一序列为正，第二序列为负，或者第二序列和第一序列的符号相反，或者说第一序列和第二序列互为正负的关系。例如第一序列为a，第二序列为-a。同步序列中的部分序列可以作为同步参考序列，可以记为第一同步参考序列，该第一同步参考序列可以根据该N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到。即该第一同步参考序列可以包括该重复N2次的第二序列以及与该重复N2次的第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；网络设备基于第二同步参考序列和接收到的上行信号进行上行同步。第二同步参考序列可以是网络设备预存在本地的。

通过上述方法，不需要网络设备向终端设备下发同步信号，终端设备可以直接向网络设备发送上行信号，且通过上行信号的帧结构设计，能够使得网络设备在接收到上行信号后达到同步的目的。通过终端设备采用异步通信模式，可节省网络设备下传星历的传输开销，降低数据传输前同步带来的时间开销，并降低同步与解码在终端设备带来的功耗与开销。帧结构中，同步参考序列可以用于接收端在接收到信号时，与接收信号中的同步序列做互相关，从而实现同步的目的。由于同步参考序列中第二序列的数目为多个，在做互相关时，滑窗时有较长的下降区间，能补偿性能损耗，有利于同步。

结合第二方面，本申请可以提供以下可能的设计。

在一个可能的设计中，上行同步可以包括频偏估计和帧结构的确定，帧结构的确定包括区分同步序列和数据帧的位置。网络设备可以根据第二参考序列与接收到的上行信号做互相关，互相关幅值的位置可以用于确定同步序列和数据帧的位置。

在一个可能的设计中，第二同步参考序列的数目可以为多个，网络设备将上行信号与多个第二同步参考序列分别进行互相关，得到该多个第二同步参考序列对应的互相关幅值；其中，该多个第二同步参考序列与多个子载波间隔一一对应；网络设备确定互相关幅值最大的第二同步参考序列对应的子载波间隔，为终端设备采用的子载波间隔。通过多个同步参考序列与多个子载波间隔一一对应，能够支持终端采用不同的子载波间隔传输上行信号。可选的，网络设备根据确定的终端设备采用的子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构，从而根据帧结构对接收到的上行信号进行解析，得到正确的数据。

在另一个可能的设计中，网络设备采用多个加扰序列对上行信号进行解扰，得到与多个加扰序列对应的多个解扰信号；其中，多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应；网络设备将多个解扰信号与同步参考序列分别进行互相关，得到与多个加扰序列对应的多个互相关幅值；网络设备确定互相关幅值最大的加扰序列对应的子载波间隔，为终端设备采用的子载波间隔。通过多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应，能够支持终端采用不同的子载波间隔传输上行信号。可选的，网络设备根据确定的终端设备采用的子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构，从而根据帧结构对接收到的上行信号进行解析，得到正确的数据。

在一个可能的设计中，上行信号的第一个超帧可以携带第一控制信息，第一控制信息用于指示第一个超帧后的后续超帧传输时采用的子载波间隔。通过明示指示子载波间隔，能够支持终端采用不同的子载波间隔传输上行信号。可选的，网络设备根据子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构，从而根据帧结构对接收到的上行信号进行解析，得到正确的数据。

以下结合第一方面和第二方面，提供一些可能的设计，如下：

在一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔可为60KHz，则第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms。

在上行信号采用的子载波间隔可为60KHz，则第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms的情况下，在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度可为64的Golay序列，则N＝37，N1＝32，N2＝5。可选的，同步参考序列为第32个第一序列以及5个第二序列；再一个可能的设计中，第一序列和第二序列均可为长度为63的M序列，则N＝38。

另一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔可为15KHz，则第一时长的长度为20ms，第二时长的长度为80ms，数据帧包括2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms。

在生成上行信号采用的子载波间隔可为15KHz，则第一时长的长度为20ms，第二时长的长度为80ms，数据帧包括2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms的情况下，在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均可为长度为16的Golay序列，则N＝18；或者第一序列可为长度为15的M序列，则N＝20。另一个可能的设计中，第一序列和第二序列均可为长度为15的M序列，则N＝20。

再一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔克为30KHz，第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms。

在上行信号采用的子载波间隔克为30KHz，第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms的情况下，一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度可为32的Golay序列，则N＝37。另一个可能的设计中，第一序列和第二序列均可为长度为31的M序列，则N＝38。

在一个可能的设计中，上行信号的超帧的数据帧包括一个或多个无线帧，该一个或多个无线帧中的第一无线帧携带第二控制信息，第一无线帧可以是该一个或多个无线帧中的第一个无线帧。第二控制信息用于指示超帧的重复传输次数。通过重复传输超帧，能够补偿卫星的链路预算，提高数据传输的可靠性。

在一个可能的设计中，可以对多个超帧之间采用第一跳频模式传输，从而实现上行信号的传输，或者说上行信号传输时，在多个超帧之间采用第一跳频模式传输。

在一个可能的设计中，同步序列在超帧内可以采用第二跳频模式传输，和/或，数据帧包括一个或多个无线帧，所述一个或多个无线帧在所述超帧内采用第三跳频模式传输。通过跳频传输能够对抗干扰并提高系统的可靠性。

可选的，第一跳频模式、第二跳频模式和第三跳频模式可以是相同的跳频模式。第三跳频模式可以是固定的跳频模式也可以是不固定的跳频模式。

在一个可能的设计中，上述各个设计中的上行信号可以基于单载波传输。

第三方面，提供一种通信装置，该装置应用于非陆地网络NTN，该装置具有实现上述第一方面和第一方面的任一种可能的设计中所述的方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。一种设计中，该装置可以包括处理模块和通信模块。示例性地：处理模块，用于生成上行信号，所述上行信号的帧结构包括超帧，一个所述超帧包括同步序列和数据帧，所述同步序列位于所述超帧的第一时长内，所述数据帧位于所述超帧的第二时长内，所述超帧的第一时长位于所述第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘-1得到，也可以认为第一序列为正，第二序列为负，或者第二序列和第一序列的符号相反，或者说第一序列和第二序列互为正负的关系。例如第一序列为a，第二序列为-a。同步序列中的部分序列作为同步参考序列，可以记为第一同步参考序列，该第一同步参考序列可以根据该N1次中后一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到。即第一同步参考序列包括该重复N2次的第二序列以及与该重复N2次的第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；通信模块，用于向网络设备发送所述上行信号。

第四方面，提供一种通信装置，该装置应用于非陆地网络NTN，该装置具有实现上述第二方面和第二方面的任一种可能的设计中所述的方法的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。一种设计中，该装置可以包括处理模块和通信模块。示例性地：通信模块，用于接收上行信号，所述上行信号的帧结构包括超帧，一个所述超帧包括同步序列和数据帧，所述同步序列位于所述超帧的第一时长内，所述数据帧位于所述超帧的第二时长内，所述超帧的第一时长位于所述第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘-1得到，也可以认为第一序列为正，第二序列为负，或者第二序列和第一序列的符号相反，或者说第一序列和第二序列互为正负的关系。例如第一序列为a，第二序列为-a。同步序列中的部分序列作为同步参考序列，可以记为第一同步参考序列，该第一同步参考序列可以根据该N1次中后一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到。即第一同步参考序列根据该N1次从后往前排序的一个或多个第一序列以及该重复N2次第二序列得到。第一同步参考序列包括该重复N2次第二序列以及与该重复N2次第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；处理模块，用于基于第二同步参考序列和接收到的上行信号进行上行同步。

结合第四方面，在第四方面的第一个可能的设计中，第二同步参考序列的数目可以为多个，所述处理模块，还用于将所述上行信号与多个第二同步参考序列分别进行互相关，得到该多个第二同步参考序列对应的互相关幅值；其中，所述多个第二同步参考序列与多个子载波间隔一一对应；以及用于确定互相关幅值最大的同步参考序列对应的子载波间隔，为所述终端设备采用的子载波间隔。可选的，处理模块还用于根据确定的终端设备采用的子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构。

结合第四方面，在第四方面的第二个可能的设计中，所述处理模块，还用于采用多个加扰序列对所述上行信号进行解扰，得到与多个加扰序列对应的多个解扰信号；其中，所述多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应；以及用于将所述多个解扰信号与同步参考序列分别进行互相关，得到与所述多个加扰序列对应的多个互相关幅值；以及用于确定互相关幅值最大的加扰序列对应的子载波间隔，为所述终端设备采用的子载波间隔。可选的，处理模块还用于根据确定的终端设备采用的子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构。

结合第四方面，在第四方面的第三个可能的设计中，所述上行信号的第一个超帧携带第一控制信息，所述第一控制信息用于指示所述第一个超帧后的超帧传输时采用的子载波间隔。可选的，处理模块还用于根据子载波间隔，可以进一步确定子载波间隔对应的帧结构。

结合第四方面，在第四方面的第四个可能的设计中，上行同步可以包括频偏估计和帧结构的确定，帧结构的确定包括区分同步序列和数据帧的位置。处理模块还可以用于根据第二参考序列与接收到的上行信号做互相关，互相关幅值的位置可以用于确定同步序列和数据帧的位置。

以下结合第三方面和第四方面，提供一些可能的设计，如下：。

在一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔为60KHz，第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms。

在上行信号采用的子载波间隔可为60KHz，则第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms的情况下，在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为64的Golay序列，N＝37，N1＝32，N2＝5。可选的，同步参考序列为第32个第一序列、以及5个第二序列。

再一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为63的M序列，N＝38。

在一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔可为15KHz，第一时长的长度为20ms，第二时长的长度为80ms，数据帧包括2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms。

在生成上行信号采用的子载波间隔可为15KHz，则第一时长的长度为20ms，第二时长的长度为80ms，数据帧包括2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms的情况下，在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为16的Golay序列，N＝18；或者第一序列为长度为15的M序列，N＝20。

在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为15的M序列，N＝20。

在一个可能的设计中，生成上行信号采用的子载波间隔为30KHz，第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms。

在上行信号采用的子载波间隔克为30KHz，第一时长的长度为40毫秒ms，第二时长的长度为60ms，数据帧包括3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms的情况下，在一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为32的Golay序列，N＝37。在另一个可能的设计中，第一序列和第二序列均为长度为31的M序列，N＝38。

在一个可能的设计中，上行信号的超帧的数据帧包括一个或多个无线帧，该一个或多个无线帧中第一无线帧携带第二控制信息，第一无线帧可以是该一个或多个无线帧中的第一个无线帧。第二控制信息用于指示超帧的重复传输次数。通过重复传输超帧，能够补偿卫星的链路预算，提高数据传输的可靠性。

在一个可能的设计中，可以对多个超帧之间采用第一跳频模式传输，从而实现上行信号的传输，或者说上行信号传输时，在多个超帧之间采用第一跳频模式传输。

在一个可能的设计中，同步序列在超帧内采用第二跳频模式传输，和/或，数据帧包括一个或多个无线帧，所述一个或多个无线帧在所述超帧内采用第三跳频模式传输。通过跳频传输能够对抗干扰并提高系统的可靠性。

在一个可能的设计中，上述各个设计中的上行信号基于单载波传输。

第三方面及其可能的设计的有益效果，可以参考第一方面对应的描述，在此不予赘述。

第四方面及其可能的设计的有益效果，可以参考第二方面对应的描述，在此不予赘述。

第五方面，本申请实施例提供一种通信装置，该装置应用于非陆地网络NTN，该装置具有实现上述第一方面和第一方面的任一种可能的设计中所述的方法的功能。该通信装置包括通信接口和处理器，所述通信接口用于该装置与其它设备进行通信，例如数据或信号的收发。示例性的，通信接口可以是收发器、电路、总线、模块或其它类型的通信接口，其它设备可以为网络设备或节点。处理器用于调用一组程序、指令或数据，执行上述第一方面或各个可能的设计描述的方法。所述装置还可以包括存储器，用于存储处理器调用的程序、指令或数据。所述存储器与所述处理器耦合，所述处理器执行所述存储器中存储的、指令或数据时，可以实现上述第一方面或各个可能的设计描述的方法。

第六方面，本申请实施例提供一种通信装置，该装置应用于非陆地网络NTN，该装置具有实现上述第二方面和第二方面的任一种可能的设计中所述的方法的功能。该通信装置包括通信接口和处理器，所述通信接口用于该装置与其它设备进行通信，例如数据或信号的收发。示例性的，通信接口可以是收发器、电路、总线、模块或其它类型的通信接口，其它设备可以为网络设备或节点。处理器用于调用一组程序、指令或数据，执行上述第二方面或各个可能的设计描述的方法。所述装置还可以包括存储器，用于存储处理器调用的程序、指令或数据。所述存储器与所述处理器耦合，所述处理器执行所述存储器中存储的、指令或数据时，可以实现上述第二方面或各个可能的设计描述的方法。

第七方面，本申请实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面、第一方面中任一种可能的设计、或执行第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。

第八方面，本申请实施例提供了一种芯片系统，该芯片系统包括处理器，还可以包括存储器，用于实现上述第一方面、第一方面中任一种可能的设计、或实现第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。该芯片系统可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。

第九方面，本申请实施例提供了一种通信系统，所述系统包括终端设备和网络设备，所述终端设备可以执行上述第一方面、第一方面中任一种可能的设计的方法，所述网络设备可以执行上述第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。

第十方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述第一方面、第一方面中任一种可能的设计、第二方面或第二方面中任一种可能的设计中所述的方法。

附图说明

图1为本申请实施例中陆地网络通信系统架构示意图；

图2为本申请实施例中非陆地网络通信系统架构示意图；

图3为本申请实施例中5G卫星通信系统架构示意图；

图4为本申请实施例中基于窄带物联网的通信方法的流程示意图；

图5为本申请实施例中帧结构一示意图；

图6为本申请实施例中同步序列结构示意图；

图7为本申请实施例中帧结构二示意图；

图8为本申请实施例中帧结构三示意图；

图9为本申请实施例中终端设备采用加扰序列进行数据传输示意图；

图10为本申请实施例中终端设备采用控制信息指示子载波间隔的示意图；

图11为本申请实施例中可用带宽划分示意图；

图12为本申请实施例中超帧间跳频示意图；

图13为本申请实施例中超帧内跳频示意图；

图14为本申请实施例中发送端生成上行信号的过程示意图；

图15为本申请实施例中接收端处理上行信号的过程示意图；

图16为本申请实施例中通信装置结构示意图之一；

图17为本申请实施例中通信装置结构示意图之二。

具体实施方式

本申请实施例提供一种基于窄带物联网的通信方法及装置，其中，方法和装置是基于同一技术构思的，由于方法及装置解决问题的原理相似，因此装置与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。本申请实施例的描述中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请中所涉及的至少一个是指一个或多个；多个，是指两个或两个以上。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”、“第三”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

本申请实施例提供的基于窄带物联网的通信方法可以应用于第四代(4thGeneration，4G)通信系统，例如，长期演进(long term evolution，LTE)系统；还可以应用于第五代(5th generation，5G)通信系统，例如5G新空口(new radio，NR)；或应用于未来的各种通信系统，例如第六代(6th generation，6G)通信系统。本申请实施例提供的方法可以应用于陆地网络通信系统，也可以应用于非陆地网络(NTN)通信系统。

下面将结合附图，对本申请实施例进行详细描述。

图1示出了本申请实施例提供的基于窄带物联网的通信方法适用的一种可能的陆地网络通信系统的架构。通信系统100可以包括网络设备110和终端设备101～终端设备106。应理解，该通信系统100中可以包括更多或更少的网络设备或终端设备。网络设备或终端设备可以是硬件，也可以是从功能上划分的软件或者以上二者的结合。此外，终端设备104～终端设备106也可以组成一个通信系统，例如终端设备105可以发送下行数据给终端设备104或终端设备106。网络设备与终端设备之间可以通过其他设备或网元通信。网络设备110可以向终端设备101～终端设备106发送下行数据，也可以接收终端设备101～终端设备106发送的上行数据。当然，终端设备101～终端设备106也可以向网络设备110发送上行数据，也可以接收网络设备110发送的下行数据。

网络设备110为无线接入网(radio access network，RAN)中的节点，又可以称为基站，还可以称为RAN节点(或设备)。目前，一些接入网设备101的举例为：gNB/NR-NB、传输接收点(transmission reception point，TRP)、演进型节点B(evolved Node B，eNB)、无线网络控制器(radio network controller，RNC)、节点B(Node B，NB)、基站控制器(basestation controller，BSC)、基站收发台(base transceiver station,BTS)、家庭基站(例如，home evolved NodeB，或home Node B，HNB)、基带单元(base band unit，BBU)，或无线保真(wireless fidelity，Wifi)接入点(access point，AP)，或5G通信系统中的网络设备，或者未来可能的通信系统中的网络设备。网络设备110还可以是其他具有网络设备功能的设备，例如，网络设备110还可以是D2D通信中担任网络设备功能的设备。网络设备110还可以是未来可能的通信系统中的网络设备。

终端设备101～终端设备106，又可以称之为用户设备(user equipment，UE)、移动台(mobile station，MS)、移动终端(mobile terminal，MT)等，是一种向用户提供语音或数据连通性的设备，也可以是物联网设备。例如，终端设备101～终端设备106包括具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前，终端设备101～终端设备106可以是：手机(mobilephone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(mobile internet device，MID)、可穿戴设备(例如智能手表、智能手环、计步器等)，车载设备(例如，汽车、自行车、电动车、飞机、船舶、火车、高铁等)、虚拟现实(virtual reality，VR)设备、增强现实(augmented reality，AR)设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、智能家居设备(例如，冰箱、电视、空调、电表等)、智能机器人、车间设备、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程手术(remote medical surgery)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端，或智慧家庭(smart home)中的无线终端、飞行设备(例如，智能机器人、热气球、无人机、飞机)等。终端设备101～终端设备106还可以是其他具有终端功能的设备，例如，终端设备101～终端设备106还可以是D2D通信中担任终端功能的设备。

基于图1所示的陆地网络通信系统架构的描述，本申请实施例提供的基于窄带物联网的通信方法可以适用于NTN通信系统。本申请实施例中NTN通信以卫星通信为例，或者说NTN通信系统以卫星系统为例。如图2所示，NTN通信系统中包括卫星201和终端设备202。终端设备202的解释可以参照上述终端设备101～终端设备106的相关描述。卫星201还可以称为高空平台、高空飞行器、或卫星基站。将NTN通信系统与陆地网络通信系统联系来看，可以将卫星201看做陆地网络通信系统架构中的一个或多个网络设备。卫星201向终端设备202提供通信服务，卫星201还可以连接到核心网设备。网络设备201具有的结构和功能也可以参照上述对网络设备201的描述。卫星201和终端设备202之间的通信方式也可以参照上述图1中的描述。在此不再赘述。

以5G为例，一种5G卫星通信系统架构如图3所示。地面终端设备通过5G新空口接入网络，5G基站部署在卫星上，并通过无线链路与地面的核心网相连。同时，在卫星之间存在无线链路，完成基站与基站之间的信令交互和用户数据传输。图3中的设备和接口的说明如下：

5G核心网:用户接入控制，移动性管理，会话管理，用户安全认证，计费等业务。它有多个功能单元组成，可以分为控制面和数据面的功能实体。接入与移动管理单元(AMF),负责用户接入管理，安全认证，还有移动性管理。用户面单元(UPF)负责管理用户面数据的传输，流量统计，安全窃听等功能。

地面站:负责转发卫星基站和5G核心网之间的信令和业务数据。

5G新空口:终端和基站之间的无线链路。

Xn接口:5G基站和基站之间的接口，主要用于切换等信令交互。

NG接口:5G基站和5G核心网之间接口，主要交互核心网的NAS等信令，以及用户的业务数据。

将陆地网络通信系统中的网络设备和NTN通信系统中的卫星，统一看做网络设备。用于实现网络设备的功能的装置可以是网络设备；也可以是能够支持网络设备实现该功能的装置，例如芯片系统，该装置可以被安装在网络设备中。以下描述本申请实施例提供的技术方案时，以用于实现网络设备的功能的装置是卫星为例，来描述本申请实施例提供的技术方案。可以理解，将本申请实施例提供的方法应用到陆地网络通信系统时，可以将卫星执行的动作应用到基站或网络设备来执行。

本申请实施例中，用于实现终端设备的功能的装置可以是终端设备；也可以是能够支持终端设备实现该功能的装置，例如芯片系统，该装置可以被安装在终端设备中。本申请实施例中，芯片系统可以由芯片构成，也可以包括芯片和其他分立器件。本申请实施例提供的技术方案中，以用于实现终端设备的功能的装置是终端设备为例，来描述本申请实施例提供的技术方案。

窄带物联网系统主要依靠无线接入，必须在有基站构成的通信网络的情景下才能提供服务。然而构建地面基站和网络会受到诸多条件的限制。比如，在地形复杂、特殊的区域像沙漠和海洋建设基站具有很大的难度，地面网络也容易受地面气象条件的影响和在发生自然灾害时遭到破坏。这些因素极大的限制了窄带物联网系统的进一步发展。卫星通信具有覆盖范围广、不受地理环境限制等优点，可以作为地面通信的一个有效补充，已经被广泛应用于航空、军事等多个领域。将卫星通信引入未来第六代移动网络(6G)中,可以为受环境影响、地面网络无法覆盖的区域提供通信服务；也可为飞机、轮船和动车等交通工具上的用户提供更稳定更优质的通信服务；同时也可在发生自然灾害和举行大型赛事活动等情况下提供应急通信；还可为政企用户提供专网，满足特定的业务需求。将卫星通信引入到窄带物联网系统中，使之成为地面物联网的补充和延伸，能够有效的克服传统地面网络的不足，并具有以下优点：覆盖范围广，多颗卫星可以组成星座以实现全球覆盖，并且地面终端可以任意部署，不受环境的限制；卫星部署在高空中，受天气和地理条件的影响小，系统可以不间断工作；卫星通信不依赖于地面网络，当自然灾害发生、地面网络受到破坏时，卫星通信可正常工作，系统整体具有较高可靠性。

基于陆地通信的窄带物联网系统传输距离较短，一般为15千米(km)左右，同时终端与基站间需要保持相对静止，系统能够容忍的频率偏移相对较小。然而在卫星通信系统中，由于轨道高度，卫星与终端之间的传输距离较长，有较大的路径损耗。并且卫星的高速移动，会在接收端引起较大的多普勒频移，对接收端的同步和信息接收带来了较大的挑战。陆地通信的窄带物联网系统通常要求在下行链路中传输同步信号以达到终端与基站间的同步，而在基于卫星的窄带物联网系统中，如果按照陆地通信中的同步方法，卫星需要下传星历以达到与终端的同步。但由于终端带宽窄，链路预算差，因此卫星下传星历需要较长传输时间，这样不利于终端与卫星之间的同步。并且终端通常需要较长的时间同步和解码，开销大，对终端的低功耗设计带来不利影响。因此，基于陆地通信的窄带物联网系统无法直接应用于卫星通信当中。

基于此，本申请实施例提供一种基于窄带物联网的通信方法，以期将窄带物联网技术应用到NTN通信中，例如应用到卫星通信中。

如图4所示，本申请实施例中基于窄带物联网的通信方法的流程如下所述。该方法可以由终端设备来执行，或者由终端设备中的处理芯片来执行，本申请不做限定。

S401.终端设备生成上行信号。

其中，上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，超帧的第一时长位于第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为第一序列乘-1得到，也可以认为第一序列为正，第二序列为负，或者第二序列和第一序列的符号相反，或者说第一序列和第二序列互为正负的关系。例如第一序列为a，第二序列为-a。同步序列中的部分序列作为同步参考序列，可以记为第一同步参考序列，该第一同步参考序列可以根据该N1次中从后往前排序一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到。即第一同步参考序列包括该重复N2次的第二序列以及与该重复N2次的第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1。第一时长和第二时长均是指时间长度。超帧是指一段持续的时间，在这段持续的时间中，包括持续的第一时长，在第一时长之后接着是持续的第二时长。

同步参考序列可以是指用于同步信号作用的接收端已知的辅助序列。接收端可以根据预存的同步参考序列与接收的上行信号做互相关，互相关幅值的位置可以用于确定同步序列和数据帧的相接点，从而区分出接收的上行信号的超帧中的同步序列的位置以及数据帧的位置。上行信号中的第一同步参考序列在传输过程中会经过一些信道的噪声干扰，接收端用于同步的同步参考序列可为本地预先存储的序列。可以理解的是，第二参考序列和第一参考序列是格式相同的参考序列，第一参考序列为上行信号中包括的序列，第二参考序列为接收端本地保存的序列，因此为方便作区分，本申请实施例用第一同步参考序列和第二同步参考序列进行区分。上述“格式相同”是指：第一参考序列为同步序列中的后X个序列，那么第二参考序列也是同步序列中的后X个序列。接收端一般会在本地保存同步参考序列，还可以保存同步序列，也可以保存同步序列和同步参考序列的对应关系。接收端可以根据本地保存的同步序列进行同步，即接收端根据同步序列中的后X个序列构成的同步参考序列进行同步。可选的，可能多个子载波间隔下的帧结构不同，即不同子载波间隔下的同步参考序列不同，那么接收端可以预先存储多个子载波间隔下分别对应的第二同步参考序列。

S402.终端设备向网络设备发送上行信号，网络设备接收上行信号。

S403.网络设备基于第二同步参考序列和上行信号进行上行同步。

上行同步能够保证数据接收的正确性和可靠性。上行同步可以包括频偏估计和帧结构的确定，帧结构的确定包括区分同步序列和数据帧的位置。

图4实施例中，不需要网络设备向终端设备下发同步信号，终端设备可以直接向网络设备发送上行信号，且通过上行信号的帧结构设计，能够使得网络设备在接收到上行信号后达到同步的目的。通过终端设备采用异步通信模式，可有效节省网络设备下传星历的传输开销，降低数据传输前同步带来的时间开销，且降低同步与解码在终端设备带来的功耗与开销。

以下对图4实施例的一些可能的实现方式进行说明。

首先对本申请实施例的帧结构进行说明。

终端设备与网络设备之间可以协商或者通过协议来规定物理帧的帧结构。以下对帧结构的几种示例进行说明。

帧结构一：

帧结构一如图5所示。图5示出了一个超帧的结构，一个超帧为一个周期。一个超帧长度为100毫秒(ms)，每100ms为一个周期。一个超帧包含同步序列与数据帧。同步序列长度和数据帧长度分别设为40ms和60ms。一个超帧中，每个数据帧包含6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms。每个无线帧包含10个子帧，每个子帧包含8个时隙，每个时隙包含6个符号，解调参考信号(demodulation reference signal，DMRS)位于第三个符号。符号长度为32Ts，循环前缀(cyclic prefix，CP)长度为8Ts。Ts为采样时间间隔。

可以理解的是，同步序列长度和数据帧长度可根据实际进行调节，图5所示的帧结构一中，采用40ms的同步序列即能够确保发送端与接收端在合理的开销范围内完成同步，也不会对之后无线帧的数据传输带来较大影响。

基于图5所示的帧结构一，以下介绍一些同步序列的可选实现方式。

同步序列可以如图6所示的结构，同步序列采用长度可为64的Golay序列，基于该Golay序列重复37次构成该同步序列。其中，前32个Golay序列为正，可以记为a，后5个Golay序列为负，可以记为-a。-a为a乘-1得到的。

同步序列也可以采用长度为63的M序列，基于该M序列重复38次构成该同步序列。

基于同步序列，第一同步参考序列可以是同步序列的一个或多个a、以及多个-a组成的。例如，如图6中举例所示，第一同步参考序列可为同步序列的后6个Golay序列，包括一个a和5个-a。可以理解的是，同步序列中a和-a的个数可以根据系统需求进行灵活调节。

图5所示的帧结构一可以适用于子载波间隔为60KHz的场景中，该场景中带宽为60KHz。

帧结构二：

帧结构一如图7所示。图7示出了一个超帧的结构，一个超帧为一个周期。一个超帧长度为100毫秒(ms)，每100ms为一个周期。一个超帧包含同步序列与数据帧。同步序列长度和数据帧长度分别设为20ms和80ms。一个超帧中，每个数据帧包含2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms。每个无线帧包含10个子帧，每个子帧包含8个时隙，每个时隙包含6个符号，DMRS位于第三个符号。符号长度可为128Ts，CP长度可为32Ts。

可以理解的是，同步序列长度和数据帧长度可根据实际进行调节，图7所示的帧结构二中，采用20ms的同步序列即能够确保发送端与接收端在合理的开销范围内完成同步，也不会对之后无线帧的数据传输带来较大影响。

基于图7所示的帧结构二，以下介绍一些同步序列的可选实现方式。

同步序列可以采用长度为16的Golay序列，基于该Golay序列重复18次构成该同步序列。

同步序列也可以采用长度为15的M序列，基于该M序列重复20次构成该同步序列。

可以理解的是，同步序列中a和-a的个数可以根据系统需求进行灵活调节。

图7所示的帧结构二可以适用于子载波间隔为15KHz的场景中，该场景中带宽为15KHz。

帧结构三：

帧结构三如图8所示。图8示出了一个超帧的结构，一个超帧为一个周期。一个超帧长度为100毫秒(ms)，每100ms为一个周期。一个超帧包含同步序列与数据帧。同步序列长度和数据帧长度分别设为40ms和60ms。一个超帧中，每个数据帧包含3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms。每个无线帧包含10个子帧，每个子帧包含8个时隙，每个时隙包含6个符号，DMRS位于第三个符号。符号长度可为64Ts，CP长度可为16Ts。

可以理解的是，同步序列长度和数据帧长度可根据实际进行调节，图8所示的帧结构三中，采用40ms的同步序列即能够确保发送端与接收端在合理的开销范围内完成同步，也不会对之后无线帧的数据传输带来较大影响。

基于图8所示的帧结构三，以下介绍一些同步序列的可选实现方式。

同步序列可以采用长度为32的Golay序列，基于该Golay序列重复37次构成该同步序列。

同步序列也可以采用长度为31的M序列，基于该M序列重复38次构成该同步序列。

可以理解的是，同步序列中a和-a的个数可以根据系统需求进行灵活调节。

图8所示的帧结构三可以适用于子载波间隔为30KHz的场景中，该场景中带宽为30KHz。

本申请实施例提供的帧结构中，同步参考序列可以用于接收端在接收到信号时，与接收信号中的同步序列做互相关，从而实现同步的目的。本实施例中，由于同步参考序列中-a的数量为多个，这样在做互相关时，滑窗时有较长的下降区间，能补偿性能损耗，有利于同步。

上述帧结构一至帧结构三仅仅为帧结构的示例，其中帧结构符合S401中对帧结构的特征描述，可选的还可以对上述帧结构进行适当的变型。

基于上述对帧结构的举例可知，不同子载波间隔可以对应不同的帧结构。在帧结构中包含对同步序列的设计。实际应用中，终端设备可以在采用不同的子载波间隔时，采用该子载波间隔对应的帧结构。例如，当采用60KHz的子载波间隔时，采用帧结构一生成上行信号。又例如，当采用15KHz的子载波间隔时，采用图7所示的帧结构二生成上行信号；例如，当采用30KHz的子载波间隔时，采用图8所示的帧结构三生成上行信号。

上述图4所示是以终端设备和网络设备为例来介绍本申请实施例的，本申请实施例可以应用到任何发送端和接收端的信号交互传输过程中，比如发送端向接收端发送信号，接收端接收来自发送端的信号，并进行同步。其中当发送端是终端设备时，接收端则为网络设备，网络设备例如可以是卫星等设备。当发送端为网络设备时，则接收端可以是终端设备，比如UE等电子设备。

以下描述以发送端和接收端交互信号为例进行描述。

发送端与接收端在信号传输之前，可以通过协商确定信号传输所采用的子载波间隔和帧结构，这样接收端在接收到信号之后，会根据帧结构中的同步参考序列进行同步。发送端采用的子载波间隔和帧结构可以预先确定，也可以通过协议规定或者通过与接收端协商来确定。或者，发送端可选的子载波间隔可以有多个，例如存在15KHz、30KHz和60KHz的子载波间隔可供发送端选择。发送端可以选择多种子载波间隔中的任意一种，并根据选择的子载波间隔来发送信号，接收端在接收到信号后，先确定发送端采用的哪种子载波间隔，以及确定发送端的帧结构。以下介绍接收端在接收到信号后的可选的处理方法。以接收端为网络设备为例，网络设备接收来自终端设备发送的上行信号。可以理解的是，所描述的下述方法可以应用到接收端为终端设备的场景中。

网络设备可以事先获取终端设备可能采用的子载波间隔的集合以及相关信息。相关信息可以是子载波间隔对应的帧结构。网络设备可以通过与终端设备协商的方式确定上述信息，也可以根据协议规定确定上述信息。

在一种可选的方式1中：网络设备本地可能预先存储多个第二同步参考序列，网络设备接收到上行信号后，将上行信号与多个第二同步参考序列分别进行互相关，得到多个第二同步参考序列对应的互相关幅值；其中，多个第二同步参考序列与多个子载波间隔一一对应；网络设备可以确定互相关幅值最大的第二同步参考序列对应的子载波间隔，为终端设备采用的子载波间隔。

可选的，网络设备接收到上行信号后，可以对上行信号进行盲检和同步操作，然后将上行信号与多个同步参考序列分别进行互相关。

在一种可选的方式2中：网络设备接收到上行信号后，采用多个加扰序列对上行信号进行解扰，得到与多个加扰序列对应的多个解扰信号；其中，多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应；网络设备将多个解扰信号与第二同步参考序列分别进行互相关，得到与多个加扰序列对应的多个互相关幅值；网络设备可以确定互相关幅值最大的加扰序列对应的子载波间隔，为终端设备采用的子载波间隔。

对应的，终端设备在发送上行信号时，可以采用任意一种子载波间隔传输数据，每一种子载波间隔都有对应的加扰序列。如图9所示，终端设备选择一种子载波间隔传输数据，并在同步序列采用加扰序列进行加扰，所采用的加扰序列为所选择的子载波间隔对应的加扰序列。

举例来说，30KHz的子载波间隔与加扰序列a对应，60KHz的子载波间隔与加扰序列b对应。终端设备采用30KHz的子载波间隔传输上行信号时，则采用加扰序列a对同步序列进行加扰。网络设备提前获取30KHz和60KHz的子载波间隔分别对应的加扰序列。网络设备接收到上行信号后，分别采用加扰序列a和加扰序列b对上行信号进行解扰，获得2个解扰信号，记为解扰信号a和解扰信号b，解扰信号a与加扰序列a对应，解扰信号b与加扰序列b对应。网络设备将2个解扰信号与第二同步参考信号分别进行互相关，得到两个互相关幅值。解扰信号a对应的互相关幅值大于解扰信号b对应的互相关幅值，因此网络设备可以根据解扰信号a确定子载波间隔，具体解扰信号a对应加扰序列a，加扰序列a对应30KHz，网络设备可以确定终端设备采用30KHz的子载波间隔。

在一种可选的方式3中：终端设备在无线帧中携带控制信息，控制信息指示子载波间隔。

例如，如图10所示，终端设备在发送上行信号时，第一个超帧可以采用指定的子载波间隔发送，例如，采用60KHz的子载波间隔发送，在第一个超帧中的数据帧包括的一个无线帧中携带控制信息，例如可以在第一超帧的第一个无线帧中携带该控制信息，该控制信息用于指示后续超帧传输时采用的子载波间隔。

以控制信息包含在第一个无线帧为例，控制信息可以用于指示一个或多个参数，图10所示实施例中，控制信息用于指示后续超帧传输时采用的子载波间隔。可选的，控制信息可以用2比特(bits)来指示后续超帧传输时采用的子载波间隔。以子载波间隔包括15KHz、30KHz和60KHz几种为例，可以用‘00’指示15kHz子载波间隔，‘01’指示30kHz子载波间隔，‘11’指示60kHz子载波间隔。

如表1所示，控制信息指示后续超帧传输时采用的子载波间隔的示例。

表1

网络设备在确定终端设备采用的子载波间隔后，可以根据子载波间隔与帧结构的对应关系，确定终端设备采用帧结构，从而利用该帧结构对上行信号进行解析。

为了提高数据的可靠性，可以通过重复传输超帧的方式，对于相同的超帧重复传输多次。本申请实施例中，当应用到卫星通信中时，由于卫星通信链路预算比较差，可以对超帧的重复次数进行设计。超帧的重复传输次数可以通过控制信息进行指示。可选的，控制信息中可以使用8bits来指示超帧的重复传输次数。根据数据类型的不同，超帧可能用于传输物理上行链路控制信道(physical uplink control channel，PUCCH)或物理上行共享信道(physical uplink shared channel，PUSCH)。控制信息分别指示传输PUCCH或PUSCH的重复次数。

如表2所示，控制信息指示超帧的重复传输次数的示例。

表2

参数	比特数
		PUCCH重复次数	8bits
PUSCH重复次数	8bits

可选的，为了补偿链路预算，可以设定基本重复次数，控制信息中所指示的重复次数是在基本重复次数的基础上累加的，累加后的值不超过系统允许的最多重复次数。例如，基本重复次数为4次，控制信息指示的重复次数在4次基础上进行累加。系统允许的最多重复次数例如可以为259次。

基于上述对控制信息的说明，假设控制信息指示的参数包括后续超帧传输时采用的子载波间隔、PUCCH和PUSCH的重复次数，控制信息指示的参数还可以包括其他类型的参数，以下对控制信息的指示参数进行举例说明。如表3所示，控制信息总共占用40bits。其中13bits指示UE参数；3bits指示调制与编码策略(modulation and coding scheme，MCS)；13bits指示UE参数；7bits指示PUCCH重复次数；7bits指示PUSCH重复次数；83bits指示循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)；2bits指示后续超帧传输时采用的子载波间隔。

表3

在一个可能的设计中，本申请实施例还可以采用跳频传输的模式进行传输，例如，可以采用超帧间跳频传输的模式，又例如还可以采用超帧内跳频传输的模式。通过跳频传输能够对抗干扰并提高系统的可靠性。

超帧间跳频传输的模式中，可以对多个超帧之间采用第一跳频模式传输，从而实现上行信号的传输。也可以认为，上行信号在超帧之间采用第一跳频模式传输，或者说上行信号传输时，在多个超帧之间采用第一跳频模式传输。发送端可以在多个子载波上依次发送超帧，例如，信号按照固定跳频模式在多个子载波上依次发送。下面结合具体的场景对超帧间跳频传输的模式进行举例说明。

如图11所示，假设可用频段为1.668GHz～1.675GHz共7MHz带宽，基带采样率为1.92MHz。将带宽划分为3个1.92MHz带宽的子带，中心频点分别为1.6993GHz、1.6715GHz、1.6737GHz，单终端分配1.92MHz带宽内的一个60kHz子信道。为对抗干扰，单终端在1.92MHz带宽内传输信号时，选择四个跳频频点(即选择四个子载波)，信号在4个子载波上依次发送，可以避免信号被单频频点淹没。图12给出一种跳频频点选择示例，图中虚线子载波为选择的频点，分别为带内索引{4,12,20,28}。终端在{4,12,20,28}对应的4个子载波上发送信号。

跳频频点以及跳频模式可灵活选择，且网络设备可以提前获取并存储跳频频点以及跳频模式，例如，网络设备可以提前与终端设备协商跳频频点以及跳频模式，或者通过协议规定好跳频频点以及跳频模式。

超帧内跳频传输的模式中：同步序列在超帧内的多个子载波上跳频发送；和/或，数据帧中的无线帧在超帧内的多个子载波上跳频发送。下面结合具体的场景对超帧内跳频传输的模式进行举例说明。

如图13所示，发送端在超帧头部采用多个同步序列分别在四个频点上发送。多个同步序列可以相同也可以不同。发送端采用固定的跳频模式传输无线帧。接收端可以提前获取并存储跳频模式。例如，接收端可以提前与发送端协商跳频模式，或者通过协议规定好跳频模式。

接收端接收到上行信号后，在4个频点上进行同步和频偏补偿，进而确定数据帧的位置，并根据跳频模式进行信道估计和译码。

发送端采用固定的跳频模式传输无线帧，当然，也可以采用不固定的跳频模式传输无线帧。当采用不固定的跳频模式传输无线帧时，可以通过在同步序列上加扰来隐式指示不同的跳频模式，例如，同步序列用加扰序列1进行加扰时，加扰序列1指示跳频模式1；又例如，同步序列用加扰序列2进行加扰时，加扰序列2指示跳频模式2。网络设备收到上行信号后，用不同的加扰序列对上行信号进行解扰和同步操作，互相关幅值最大的加扰序列对应的跳频模式即为终端设备采用的跳频模式。

本申请实施例中，发送端和接收端可以预先协商信号传输的系统参数，也可以根据协议规定好信号传输的系统参数。系统参数可以包括上文中所述的帧结构、跳频模式、或控制信息的参数中的一种或多种，系统参数还可以包括一些其他的参数，例如，系统参数还可以包括带宽、子载波间隔、波形、MCS、编码方式、基带采样率、采样时间间隔、单载波传输等中的一种或多种。

举例来说，带宽和子载波间隔为60KHz，波形采用SC-FDMA,终端采用单端口模式发送信息，信道编码统一采用极化码(Polar码)。基带采样率为1.92MHz，采样时间间隔

发送端生成上行信号的过程可以如图14所示的各个操作步骤。例如，发送端对发送数据进行信道编码，根据编码后的数据进行映射、加入DMRS、快速傅立叶逆变换(inversefastfourier transform，IFFT)变换和加入CP，组成数据帧。37个M序列进行映射和IFFT变换后，在尾部加入保护间隔，组成同步序列。

相应的，接收端接收到上行信号后，可以执行如图15所示的各个操作步骤。例如，接收端基于同步序列进行上行同步和频偏估计，根据CP长度对定时和频偏补偿后的时域信号去除CP部分样点，根据时隙(slot)结构进行数据符号与DMRS符号的分离。最后进行信道估计和均衡，将信息送入译码器译码。

需要说明的是，本申请中的各个应用场景中的举例仅仅表现了一些可能的实现方式，是为了对本申请的方法更好的理解和说明。本领域技术人员可以根据申请提供的参考信号的指示方法，得到一些演变形式的举例。

为了实现上述本申请实施例提供的方法中的各功能，终端设备可以包括硬件结构和/或软件模块，以硬件结构、软件模块、或硬件结构加软件模块的形式来实现上述各功能。上述各功能中的某个功能以硬件结构、软件模块、还是硬件结构加软件模块的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。

如图16所示，基于同一技术构思，本申请实施例还提供了一种通信装置1600，该通信装置1600可以是终端设备，也可以是终端设备中的功能组件或模块等，或者是能够和终端设备匹配使用的其他装置。一种设计中，该通信装置1600可以包括执行上述方法实施例中终端设备执行的方法/操作/步骤/动作所一一对应的模块，该模块可以是硬件电路，也可是软件，也可以是硬件电路结合软件实现。一种设计中，该通信装置1600可以包括处理模块1601和通信模块1602。

当通信装置1600用于执行终端设备执行的操作时：处理模块1601，用于生成上行信号，上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，超帧的第一时长位于第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为所述第一序列乘-1得到。同步序列部分连续的序列作为第一同步参考序列，第一同步参考序列根据N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列、以及该重复N2次的第二序列得到，N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；通信模块1602，用于向网络设备发送上行信号。

处理模块1601和通信模块1602还可以用于执行上述方法实施例中终端设备执行的其它对应的操作，在此不予赘述。

当通信装置1600用于执行网络设备执行的操作时：通信模块1602，用于接收上行信号，上行信号的帧结构包括超帧，一个超帧包括同步序列和数据帧，同步序列位于超帧的第一时长内，数据帧位于超帧的第二时长内，超帧的第一时长位于第二时长之前，同步序列基于一种类型的序列重复N次构成，同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，第二序列为所述第一序列乘-1得到。同步序列部分连续的序列作为第一同步参考序列，第一同步参考序列可以根据该N1次中从后往前排序一个或多个第一序列以及该重复N2次的第二序列得到，即第一同步参考序列包括该重复N2次的第二序列以及与该重复N2次的第二序列连接的一个或多个第一序列。N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；处理模块1601，用于基于第二同步参考序列和上行信号进行上行同步。

处理模块1601，还用于将上行信号与多个第二同步参考序列分别进行互相关，得到多个第二同步参考序列对应的互相关幅值；其中，多个第二同步参考序列与多个子载波间隔一一对应；以及用于确定互相关幅值最大的第二同步参考序列对应的子载波间隔，为所述终端设备采用的子载波间隔。

处理模块1601，还用于采用多个加扰序列对上行信号进行解扰，得到与多个加扰序列对应的多个解扰信号；其中，该多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应；以及用于将该多个解扰信号与同步参考序列分别进行互相关，得到与该多个加扰序列对应的多个互相关幅值；以及用于确定互相关幅值最大的加扰序列对应的子载波间隔，为终端设备采用的子载波间隔。

处理模块1601和通信模块1602还可以用于执行上述方法实施例中网络设备执行的其它对应的操作，在此不予赘述。

本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理器中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

如图17所示为本申请实施例提供的通信装置1700，用于实现上述方法中终端设备或网络设备的功能。当实现终端设备的功能时，该通信装置1700可以是终端设备，也可以是终端设备中的装置,或者是能够和终端设备匹配使用的装置。当实现网络设备的功能时，该通信装置1700可以是网络设备，也可以是网络设备中的装置,或者是能够和网络设备匹配使用的装置。其中，该通信装置可以为芯片系统。本申请实施例中，芯片系统可以由芯片构成，也可以包含芯片和其他分立器件。通信装置1700包括至少一个处理器1720，用于实现本申请实施例提供的方法中终端设备或网络设备的功能。通信装置1700还可以包括通信接口17310。通信接口1710可以是收发器、电路、总线、模块或其它类型的通信接口，用于通过传输介质和其它设备进行通信。例如，通信接口1710用于通信装置1700和其它设备进行通信。

通信装置1700还可以包括至少一个存储器1730。存储器1730用于存储程序指令和/或数据。存储器1730和处理器1720耦合。本申请实施例中的耦合是装置、单元或模块之间的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式，用于装置、单元或模块之间的信息交互。处理器1720可能和存储器1730协同操作。处理器1720可能执行存储器1730中存储的程序指令。所述至少一个存储器中的至少一个可以包括于处理器中。处理器1720可以用逻辑电路实现，具体形式包括但不限于如下任意一种：

处理器1720可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。处理器1720可以用逻辑电路实现。上述逻辑电路具体形式包括但不限于如下任意一种：现场可编程逻辑门阵列(field-programmablegate array，FPGA)、超高速集成电路硬件描述语言(Very High Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language，VHDL)电路、或互补通晶体管逻辑(complementary pass transistor logic，CPL)电路。

当通信装置1700用于执行终端设备执行的操作时：处理器1720用于生成上行信号；通信接口1710用于向网络设备发送上行信号。上行信号的解释可以参照上文中对上行信号的解释，在此不予赘述。

当通信装置1700用于执行网络设备执行的操作时：通信接口1710用于接收上行信号；处理器1720用于基于同步序列进行上行同步。上行信号的解释可以参照上文中对上行信号的解释，在此不予赘述。

处理器1720还用于执行上述方法实施例中终端设备或网络设备执行的其它操作和步骤。

本申请实施例中不限定上述通信接口1710、处理器1720以及存储器1730之间的具体连接介质。本申请实施例在图17中以存储器1730、处理器1720以及通信接口1710之间通过总线1740连接，总线在图17中以粗线表示，其它部件之间的连接方式，仅是进行示意性说明，并不引以为限。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图17中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

在本申请实施例中，存储器1730可以是非易失性存储器，比如硬盘(hard diskdrive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)等，还可以是易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。

本申请上述方法实施例描述的终端设备/网络设备所执行的操作和功能中的部分或全部，可以用芯片或集成电路来完成。

为了实现上述图16或图17所述的通信装置的功能，本申请实施例还提供一种芯片，包括处理器，用于支持通信装置实现上述方法实施例中终端设备或网络设备所涉及的功能。在一种可能的设计中，该芯片与存储器连接或者该芯片包括存储器，该存储器用于保存该通信装置必要的程序指令和数据。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序包括用于执行上述方法实施例的指令。

本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (23)

1.一种基于窄带物联网的通信方法，应用于非陆地网络NTN，其特征在于，包括：

终端设备生成上行信号，所述上行信号的帧结构包括超帧，一个所述超帧包括同步序列和数据帧，所述同步序列位于所述超帧的第一时长内，所述数据帧位于所述超帧的第二时长内，所述第一时长位于所述第二时长之前；所述同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，所述第二序列为所述第一序列乘-1得到；所述同步序列的部分连续序列作为第一同步参考序列，所述第一同步参考序列根据所述N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列、以及所述重复N2次的第二序列得到，所述N、N1、N2均为正整数，所述N大于2，所述N2大于1；

所述终端设备向网络设备发送所述上行信号。

2.一种基于窄带物联网的通信方法，应用于非陆地网络NTN，其特征在于，包括：

网络设备接收上行信号，所述上行信号的帧结构包括超帧，一个所述超帧包括同步序列和数据帧，所述同步序列位于所述超帧的第一时长内，所述数据帧位于所述超帧的第二时长内，所述超帧的第一时长位于所述第二时长之前，所述同步序列依次包括重复N1次的第一序列和重复N2次的第二序列，所述第二序列为所述第一序列乘-1得到，所述同步序列中的部分连续序列作为第一同步参考序列，所述第一同步参考序列根据所述N1次中从后往前排序的一个或多个第一序列、以及所述重复N2次的第二序列得到，N、N1、N2均为正整数，N大于2，N2大于1；

所述网络设备基于第二同步参考序列和所述上行信号进行上行同步。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二同步参考序列的数目为多个；所述方法还包括：

所述网络设备将所述上行信号与多个所述第二同步参考序列分别进行互相关，得到所述多个第二同步参考序列对应的互相关幅值；其中，所述多个第二同步参考序列与多个子载波间隔一一对应；

所述网络设备确定互相关幅值最大的第二同步参考序列对应的子载波间隔，为所述终端设备采用的子载波间隔。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述网络设备采用多个加扰序列对所述上行信号进行解扰，得到与多个加扰序列对应的多个解扰信号；其中，所述多个加扰序列与多个子载波间隔一一对应；

所述网络设备将所述多个解扰信号与所述第二同步参考序列分别进行互相关，得到与所述多个加扰序列对应的多个互相关幅值；

所述网络设备确定互相关幅值最大的加扰序列对应的子载波间隔，为所述终端设备采用的子载波间隔。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述上行信号的第一个超帧携带第一控制信息，所述第一控制信息用于指示所述第一个超帧后的其他超帧传输时采用的子载波间隔。

6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，生成所述上行信号采用的子载波间隔为60KHz，所述第一时长的长度为40毫秒ms，所述第二时长的长度为60ms，所述数据帧包括6个无线帧，每个无线帧的长度为10ms。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为64的Golay序列，N1＝32，N2＝5。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为63的M序列，N1与N2的和为38。

9.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，生成所述上行信号采用的子载波间隔为15KHz，所述第一时长的长度为20ms，所述第二时长的长度为80ms，所述数据帧包括2个无线帧，每个无线帧的长度为40ms。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为16的Golay序列，N1与N2的和为18；或者

所述第一序列为长度为15的M序列，N1与N2的和为20。

11.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为15的M序列，N1与N2的和为20。

12.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，生成所述上行信号采用的子载波间隔为30KHz，所述第一时长的长度为40毫秒ms，所述第二时长的长度为60ms，所述数据帧包括3个无线帧，每个无线帧的长度为20ms。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为32的Golay序列，N1与N2的和为37。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一序列和所述第二序列均为长度为31的M序列，N1与N2的和为38。

15.如权利要求1～14任一项所述的方法，其特征在于，所述上行信号的超帧的数据帧中包括一个或多个无线帧，其中，所述一个或多个无线帧中的第一个无线帧携带第二控制信息，所述第二控制信息用于指示所述超帧的重复传输次数。

16.如权利要求1～15任一项所述的方法，其特征在于，对多个所述超帧之间采用第一跳频模式传输，来实现所述上行信号的传输；或者，

所述同步序列在所述超帧内采用第二跳频模式传输，所述数据帧包括一个或多个无线帧，所述一个或多个无线帧在所述超帧内采用第三跳频模式传输。

17.如权利要求1～16任一项所述的方法，其特征在于，所述上行信号基于单载波传输。

18.一种通信装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于运行一组程序，以使得如权利要求1、或6～17中任一项所述的方法被执行。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括存储器，所述存储器存储有所述处理器运行的程序。

20.一种通信装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于运行一组程序，以使得如权利要求2～17中任一项所述的方法被执行。

21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，还包括存储器，所述存储器存储有所述处理器运行的程序。

22.如权利要求18～21任一项所述的装置，其特征在于，所述装置为芯片或集成电路。

23.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令在通信装置上运行时，使得如权利要求1～17任一项所述的方法被执行。

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