一種geo衛(wèi)星lte系統(tǒng)上行時間同步的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的時間同步技術(shù)，特別涉及一種GEO衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法，在兼容現(xiàn)有LTE空中接口標(biāo)準(zhǔn)的前提下，使用10ms長度的標(biāo)準(zhǔn)幀結(jié)構(gòu)，通過對同步誤差進(jìn)行估計補償，修正用戶設(shè)備發(fā)送側(cè)的發(fā)送時間和基站接收窗口的開始時間，實現(xiàn)了GEO衛(wèi)星上行同步對OFDM技術(shù)中子載波正交性的保護(hù)，以系統(tǒng)特點設(shè)計變換的LMS算法實現(xiàn)同步誤差的快速估計，能夠通過對更新速率的設(shè)定適應(yīng)不同移動速度的用戶設(shè)備平臺，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)通用性強，而且復(fù)雜度較低，易于實現(xiàn)，能夠滿足GEO衛(wèi)星LTE通信系統(tǒng)對載波正交性的時間同步要求和現(xiàn)有LTE空中接口標(biāo)準(zhǔn)的兼容性要求。
【專利說明】-種GEO衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的時間同步技術(shù)，特別涉及一種GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行 時間同步的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 相對于地面移動通信系統(tǒng)而言，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有覆蓋面廣、室外信道質(zhì)量 高、抗毀性強等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、搶險救災(zāi)應(yīng)急通信、軍事通信 等領(lǐng)域。伴隨著我國LTE商用化的進(jìn)一步推廣，地面移動通信網(wǎng)絡(luò)正逐步完成由3G向4G 時代的演進(jìn)，以LTE技術(shù)體制為基礎(chǔ)的新一代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)演進(jìn)也成為了當(dāng)前衛(wèi)星移 動通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。
[0003] 地面移動通信系統(tǒng)空中接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中面臨著傳輸時延較 大、頻率資源緊缺、波束覆蓋區(qū)域過大、時間同步困難和信號抗干擾性能差等諸多問題。就 時間同步問題而言，一方面由于在衛(wèi)星移動通信覆蓋區(qū)域內(nèi)不同用戶終端所處位置散布范 圍廣（單波束覆蓋半徑200?350km)且移動特性各異，例如：飛機（速度約900km\h，高度 約10km)、船舶（速度約40km\h)、車輛（速度約80km\h)和行人（速度約7km\h);另一方 面同步軌道上的靜止衛(wèi)星會受地球的不規(guī)則形狀和地月引力等因素影響而發(fā)生位置的變 化。因此，不同平臺上的用戶終端到達(dá)衛(wèi)星的距離在隨時的發(fā)生變化，導(dǎo)致了用戶設(shè)備到衛(wèi) 星的傳輸時延也在隨時發(fā)生變化，從而引發(fā)了時間同步誤差。在中國地區(qū)緯度最高的漠河 地區(qū)用戶設(shè)備的最大傳出時間差I(lǐng) Λ tmax | = 1. 2407ms，即最大傳輸距離差約為372. 2公里， 系統(tǒng)最大同步誤差不會大于該值。與此同時，衛(wèi)星系統(tǒng)中鏈路傳輸?shù)拇髸r延特點（單跳傳 輸時延約270ms)，使得基站無法實時的將各終端上行同步誤差反饋給用戶終端。用戶終端 在沒有得到實時調(diào)度的情況下，會發(fā)生上行同步誤差的不斷累加，當(dāng)累加超過循環(huán)前綴和 保護(hù)間隔長度時，本時隙上行信號會對下一時隙用戶的信號產(chǎn)生串?dāng)_，引發(fā)上行信號干擾 問題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。
[0004] 目前，針對TDD全雙工模式的LTE標(biāo)準(zhǔn)采用加長循環(huán)前綴和保護(hù)間隔的方法，該方 法將GE0衛(wèi)星單波束下用戶的保護(hù)間隔拓展到2. 16ms，并將原標(biāo)準(zhǔn)中一個完整幀長度擴展 至IJ 16ms，這種單純擴展數(shù)據(jù)幀長的方法會造成約60 %的系統(tǒng)容量損失。因此，這種方法雖 然能避免大部分的上行信號干擾，但同時又帶來了系統(tǒng)容量大幅降低和與地面系統(tǒng)兼容性 差的新問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法， 通過觀測部分信號的同步誤差來預(yù)測用戶一段時間內(nèi)的同步誤差，對誤差進(jìn)行預(yù)判斷和補 償，使得GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)能夠在應(yīng)用現(xiàn)有的LTE空中接口標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)上行同步，同樣適用 TDD全雙工模式下使用LTE空中接口標(biāo)準(zhǔn)的GE0衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。
[0006] 按照本發(fā)明所提供的設(shè)計方案，一種GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法，包含 如下步驟：
[0007] 步驟1、周期計數(shù)器初始化；
[0008] 步驟2、對已到達(dá)的η個信號的ZC序列相關(guān)性計算出上行同步誤差觀測值序列 {Χ!，Χ 2, -,XJ ；
[0009] 步驟3、依據(jù)平穩(wěn)時間序列鄰近分類準(zhǔn)則設(shè)置加權(quán)am初始值；
[0010] 步驟4、通過觀測η個上行幀的同步誤差值氏，X2，…，Xn}，預(yù)測第m個上行幀的 同步誤差補償值Y m，其中，m = n+1 ;
[0011] 步驟5、判斷預(yù)測補償值￥_"是否符合預(yù)定條件，若符合，返回步驟4,其中，η = n+l， 預(yù)測下一個上行幀的同步誤差補償值，否則，轉(zhuǎn)入步驟6 ;
[0012] 步驟6、修正UE設(shè)備發(fā)送時間，通過已預(yù)測的補償值序列{Υρ Y2，…，YJ的期望 Ε[Υ]修正ΝΤΑ值，XT = Χ-Ε[Υ]，返回步驟1，重新觀測調(diào)整后的同步誤差，其中，X為當(dāng)前η 個上行巾貞的同步誤差，Χτ為當(dāng)前η個上行巾貞修正后的同步誤差。
[0013] 所述步驟4中通過使用LMS自適應(yīng)濾波算法對當(dāng)前觀測的η個上行幀的同步誤差 值{Xi，X 2，…，XJ，預(yù)測第m個上行幀的同步誤差補償值Ym，即：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種GEO衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法，其特征在于：包含如下步驟： 步驟1、周期計數(shù)器初始化； 步驟2、對已到達(dá)的η個信號的ZC序列相關(guān)性計算出上行同步誤差觀測值序列{\， χ2，…，xn}; 步驟3、依據(jù)平穩(wěn)時間序列鄰近分類準(zhǔn)則設(shè)置加權(quán)am初始值； 步驟4、通過觀測η個上行幀的同步誤差值{\，X2，…，Xn}，預(yù)測第m個上行幀的同步 誤差補償值Ym，其中，m = n+1 ; 步驟5、判斷預(yù)測補償值Ym是否符合預(yù)定條件，若符合，返回步驟4,其中，η = n+1，預(yù) 測下一個上行幀的同步誤差補償值，否則，轉(zhuǎn)入步驟6 ; 步驟6、修正UE設(shè)備發(fā)送時間，通過已預(yù)測的補償值序列{ΥρΥ2，…，YJ的期望E[Y] 修正NTA值，XT = X-E[Y]，返回步驟1，重新觀測調(diào)整后的同步誤差，其中，X為當(dāng)前η個上 行中貞的同步誤差，Χτ為當(dāng)前η個上行巾貞修正后的同步誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法，其特征在于：所述步 驟4中通過使用LMS自適應(yīng)濾波算法對當(dāng)前觀測的η個上行幀的同步誤差值{\，Χ 2，…， Χη}，預(yù)測第m個上行巾貞的同步誤差補償值Ym:
實中，m = n+l，m 為加權(quán)值更新速率，e (η)為估計誤差，e* (η)為估計誤差求共軛，<為上一周期時間補償值 期望，R為同步誤差{&，X2... XJ的自相關(guān)矩陣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的GE0衛(wèi)星LTE系統(tǒng)上行時間同步的方法，其特征在于：所述 步驟5中預(yù)定條件為-1'。^〈1^，其中1"為循環(huán)前綴長度，1"為保護(hù)間隔長度。
【文檔編號】H04L27/26GK104159286SQ201410321599
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】崔維嘉, 王大鳴, 王建輝, 楊旭輝, 高山, 王俊飛 申請人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)