CN118055442A - 一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，涉及无线通信领域。本发明包括：对非连续数据包信息和独特码进行组帧，通过独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容的作为非连续业务和连续业务的区分标识，在非连续话音业务传输上，采用固定间隔传输非连续噪声帧业务，其余时间不发送数据；在非连续小包数据业务传输上，采用不固定间隔传输非连续数据业务，超过传输间隔后填充空包，进而实现空口上业务的不连续传输，解决了手机直连卫星通信系统的非连续业务传输问题。

Description

一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法

技术领域

本发明属于卫星移动通信领域，涉及一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，可用于卫星移动通信系统信关站及终端非连续业务传输。

背景技术

高轨和低轨卫星移动通信系统，作为地面通信系统的补充，很好的实现了覆盖区域与应急通信的需求，卫星移动通信不仅能提供话音服务，而且可提供短消息、视频、定位、传真等多种业务服务。

终端在进行话音业务时，一般来说，超过一半以上的时间都是处于静默模式，在静默期间，需要偶尔发送舒适噪声信息，直到有新的语音帧到来；终端在进行小包数据业务时，大量的时间不需要发送或者接收数据。为了节省卫星和终端功率，在话音静默期间下，只传输背景噪声信息和链路控制信息；在小包数据传输间隔上，仅需偶尔发送数据包保持链路，可达到降低卫星和手机等终端的发射功率的目的。

一般的通信系统也采用类似的方法来降低发射功率，比如在GMR-1通信标准中，设计DKAB双突发激活的方式，专门承载背景噪声和功率控制信息，当声码器监测无有效话音时，进入静默模式，通过非连续突发的方式降低发射功率。但该方法需要专门的信道承载噪声信息，每帧都需要发射数个符号，接收端经过一段时间收齐噪声信息后进行译码，并且双突发激活的方式存在符号短定时同步困难，定时及频率估计精度差等问题，在低信噪比下使用误检概率较高。手机直连卫星通信系统由于手机的接收和发射天线较专用卫星终端天线增益较低，导致链路预算紧张，手机各个信道工作在低信噪比条件下，双突发激活的信号格式无法在手机直连卫星通信场景使用。因此，需要设计一种简单、同步性能高、低信噪比环境下使用的方法，实现手机直连卫星通信系统的非连续业务传输。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法。该方法通过对非连续数据包信息和独特码进行组帧，通过独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容的作为非连续业务和连续业务的区分标识，实现空口上进行不连续传输，解决了手机直连卫星通信系统的非连续业务传输问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，包括以下步骤：

步骤1，将通信中的非连续业务数据和控制信息组成非连续数据包信息；

步骤2，把非连续数据包进行编码调制，添加独特码和保护符号，成形滤波后组成非连续传输的突发信号；

步骤3，对非连续传输的突发信号进行空口信号的发送，两个非连续传输的突发信号中间不发送信号；

步骤4，接收端连续检测空口的信号，接收端通过比较非连续信号和连续传输信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容，并解调、译码数据正确，判定为非连续业务数据；

步骤5，接收端对不连续业务数据进行解包处理，把非连续业务数据交给高层协议处理，解析控制信息内容后并完成响应。

进一步地，步骤1的具体方式为，顺序把非连续业务数据和控制信息进行排列，组成发送数据数据包；其中，非连续业务数据包括话音舒适噪声数据和不连续数据信息；控制信息包括非连续突发标识信息、时偏调整信息、频偏调整信息、功率控制信息中的至少一种。

进一步地，步骤2中，非连续传输突发信号的独特码用来标识非连续突发，非连续传输突发信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容中至少有一种与连续传输突发信号不同。

进一步地，步骤3的过程中，在进入不连续传输话音舒适噪声帧期间，空口每N帧固定传输一个不连续话音舒适噪声突发信号，其余N-1帧空口不传输信号，N>1。

进一步地，步骤3的过程中，在进入不连续传输数据帧期间，有数据发送时，空口传输一帧非连续数据突发信号，若第1个非连续数据突发信号发送后的N-1帧为不发送信号，那么就在第N+1帧插入一个空包数据，N>1，若两个非连续数据突发信号间隔小于N帧，那么不插入空包数据。

进一步地，步骤4中，接收端通过依次相关匹配非连续传输信号和连续传输信号各自的独特码，根据独特码相关峰值的大小、位置，初步确定信号类型。

进一步地，步骤4中，初步确定信号类型后，进一步通过解调译码结果完成信号类型判定。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法可实现话音静默期间的舒适噪声帧信息的不连续传输。

2、本发明的非连续业务传输方法可在降低终端侧和网络侧的系统发送功率，提高系统容量及降低终端功耗。

3、本发明的非连续业务传输方法可在低信噪比完成解调译码，实现了手机直连卫星通信在低信噪比下的不连续传输的使用需求。

附图说明

图1是本发明实施例中一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法的原理示意图。

图2是本发明实施例中数据组包示意图。

图3是本发明实施例中非连续突发发送帧号示意图。

图4是本发明实施例中匹配滤波及定时同步示意图。

图5是本发明实施例中频率同步示意图。

图6是本发明实施例中非连续业务处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。

一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，对通信中的非连续业务数据和控制信息组成非连续数据包信息；

步骤2，把非连续数据包进行编码调制，添加独特码和保护符号并成形滤波后组成非连续传输的突发信号；

步骤3，对非连续传输的突发信号以特定的时间间隔进行空口信号的发送,两个非连续传输的突发信号中间不发送信号；

步骤4，接收端连续检测空中接口的信号，接收端通过比较非连续信号和连续传输信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容，并解调、译码数据正确，判定为非连续业务数据；

步骤5，接收端对不连续业务数据进行解包处理，把非连续业务数据交给高层协议处理，解析控制信息内容后并完成响应。

步骤1中，非连续业务数据包括话音舒适噪声数据和不连续数据信息；控制信息可包括非连续突发标识信息、时偏调整信息、频偏调整信息、功率控制信息中的全部或者至少一种；

步骤1中的组帧方式为顺序把非连续业务数据和控制信息进行排列后组成发送数据数据包。

步骤2中对非连续传输帧突发信号的独特码用来标识非连续突发，非连续传输突发信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容中至少一种和连续传输突发信号不同即可；

步骤3中对话音舒适噪声数据采用的传输方法为，对于进入不连续传输话音舒适噪声帧期间，空中接口每N帧固定传输一个不连续话音舒适噪声突发信号，其余N-1帧空口不传输信号。

步骤3中对不连续数据采用的传输方法为，对于进入不连续传输数据帧期间，有数据发送时，空中接口传输一帧非连续数据突发信号，若第1个非连续数据突发信号发送后的N-1帧为不发送信号，那么就在第N+1帧插入一个空包数据，若两个非连续数据突发信号间隔<N帧，那么无需插入空包数据。

步骤4中接收端可通过依次相关匹配非连续传输信号和连续传输信号各自的独特码，根据独特码相关峰值的大小、位置初步确定何种信号。

步骤4中接收端在初步确定何种信号后进一步通过解调译码结果完成信号类型判定。

该不连续传输方法具有如下特征：

不连续传输发送过程包括：不连续数据信息组包、编码、添加独特码和保护符号、调制、成形滤波，不连续传输接收过程包括：匹配滤波、时频同步、独特码相关匹配、解调译码、数据解析；

该不连续传输方法可支持话音的舒适噪声和控制信息以及数据和控制信息的不连续传输，可实现有舒适噪声及数据时发送，无数据时完全关闭；

该不连续传输方法可实现连续传输和不连续传输的突发结构一致，仅通过独特码区分不同传输类型，节省了信号处理量。

下面为一个更具体的例子：

手机直连卫星通信系统连续话音传输的业务突发结构如表1所示，其独特码长度为20个符号。

其中话音独特码采用BPSK调制，码型定义如下：

0-0-0-1-0-0-1-1-0-0-0-1-1-0-1-1-1-1-0-0

基于此突发结构，为实现传输话音静默期间的舒适噪声信息和控制信息，舒适噪声信息10帧更新一次，非连续话音业务传输方法，包括以下步骤：

步骤1，对通信中的话音舒适噪声帧信息35bit和40bit控制信息组成非连续数据包信息，见图2；

步骤2，把75bit非连续数据包添加8比特CRC后变成83bit信息，进行1/2码率编码后生成166bit，为区别连续话音业务突发结构，不改变独特码的长度、位置、功率，定义标识不连续话音传输的独特码的码型为：0-1-0-0-0-0-1-0-0-1-0-1-0-0-0-0-1-1-1-1。

添加用于非连续业务标识的20个比特独特码，开头和结尾各添加3个保护符号,组成192个符号的非连续话音业务突发，采用BPSK调制，经过发端成形滤波后，组成非连续传输业务的突发信号；

步骤3，对非连续传输的突发信号以N=10帧的时间间隔进行空口信号的发送，发送信号的起始帧号是随机的帧号，本例以帧号FN mod 10 = 0时发送非连续传输突发噪声帧信号，在其他帧号时不发送信号，见图3；

非连续业务传输方法中接收端的匹配滤波和定时同步处理过程见图4，步骤如下：

S101，接收端把收到的突发样点进行匹配滤波处理；

S102，把匹配滤波后的样点数据绝对值平方运算；

S103，把平方后的样点值进行DFT运算,其中，N为采样倍数，L为样点长度；

S104，把数据求角度；

S105，根据采样倍数计算定时误差值；

S106，根据得到的定时误差值，抽取最佳样点形成接收符号数据；

非连续业务传输方法中接收端的频率同步处理过程见图5，步骤如下：

S201，把接收最佳符号进行M次方去调制，其中BPSK调制时，M=2,QPSK调制时，M=4，8PSK调制时，M=8；

S202，对去调制后的数据补零后，进行k点的FFT计算；

S203，对FFT后的序列进行平方求和；

S204，求平方和序列最大值的位置；

S205，把最大值位置转化为频率值；

S206，根据求的频率把接收序列进行去频差；

非连续业务传输方法中业务数据解析过程见图6，由于本实施例中连续业务和非连续噪声突发仅为独特码位置不同，故只需要匹配出不同的独特码数据，步骤如下：

S301，设置滑动长度为P_win=6，设置计数器n=1，设置接收独特码起始位置为rx_str_addr = 1；

S302，从rx_str_addr位置取20个接收独特码序列Rx_uw；

S303，计数器n是否小于P_win，若是跳转到S304，若大于P_win跳转到S307；

S304，把接收独特码序列Rx_uw和连续话音独特码序列UW1共轭相关，并求和，得到C1(n)；

S305，把接收独特码序列Rx_uw和非连续话音独特码序列UW2共轭相关，并求和，得到C2(n)；

S306，把计数器n加1，独特码起始位置值rx_str_addr加1，并跳转到S302；

S307，求C1(n)序列和C2(n)两个序列的最大值C1_max和C2_max；

S308，若C1_max大于C2_max，跳转到S309；若C1_max小于C2_max，跳转到S310；

S309，根据最大值的位置截取接收序列，解调话音数据、译码数据、解析话音数据、上报，跳转到S315；

S310，根据最大值的位置截取接收序列，解调噪声帧数据；

S311，译码噪声帧数据；

S312，若噪声帧数据译码后CRC校验正确，跳转到S313；若噪声帧数据译码错误，跳转到S314；

S313，判定为非连续话音业务，解析噪声信息和控制信息，上报数据，跳转到最后；

S314，丢弃数据，上报本帧为空帧数据，跳转到S315；

S315，数据处理结束。

总之，本发明对非连续数据包信息和独特码进行组帧，通过独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容的作为非连续业务和连续业务的区分标识，在非连续话音业务传输上，采用固定间隔传输非连续噪声帧业务，其余时间不发送数据；在非连续小包数据业务传输上，采用不固定间隔传输非连续数据业务，超过传输间隔后填充空包，进而实现空口上业务的不连续传输，解决了手机直连卫星通信系统的非连续业务传输问题。

Claims (7)

1.一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将通信中的非连续业务数据和控制信息组成非连续数据包信息；

步骤2，把非连续数据包进行编码调制，添加独特码和保护符号，成形滤波后组成非连续传输的突发信号；

步骤3，对非连续传输的突发信号进行空口信号的发送，两个非连续传输的突发信号中间不发送信号；

步骤4，接收端连续检测空口的信号，接收端通过比较非连续信号和连续传输信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容，并解调、译码数据正确，判定为非连续业务数据；

步骤5，接收端对不连续业务数据进行解包处理，把非连续业务数据交给高层协议处理，解析控制信息内容后并完成响应。

2.根据权利要求1所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤1的具体方式为，顺序把非连续业务数据和控制信息进行排列，组成发送数据数据包；其中，非连续业务数据包括话音舒适噪声数据和不连续数据信息；控制信息包括非连续突发标识信息、时偏调整信息、频偏调整信息、功率控制信息中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤2中，非连续传输突发信号的独特码用来标识非连续突发，非连续传输突发信号独特码的调制方式、长度、位置、信号强度、数据内容中至少有一种与连续传输突发信号不同。

4.根据权利要求1所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤3的过程中，在进入不连续传输话音舒适噪声帧期间，空口每N帧固定传输一个不连续话音舒适噪声突发信号，其余N-1帧空口不传输信号，N>1。

5.根据权利要求1所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤3的过程中，在进入不连续传输数据帧期间，有数据发送时，空口传输一帧非连续数据突发信号，若第1个非连续数据突发信号发送后的N-1帧为不发送信号，那么就在第N+1帧插入一个空包数据，N>1，若两个非连续数据突发信号间隔小于N帧，那么不插入空包数据。

6.根据权利要求1所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤4中，接收端通过依次相关匹配非连续传输信号和连续传输信号各自的独特码，根据独特码相关峰值的大小、位置，初步确定信号类型。

7.根据权利要求6所述的一种手机直连卫星通信系统的非连续业务传输方法，其特征在于，步骤4中，初步确定信号类型后，进一步通过解调译码结果完成信号类型判定。