一种geo卫星lte系统上行时间同步的方法
【专利摘要】本发明涉及无线通信系统的时间同步技术，特别涉及一种GEO卫星LTE系统上行时间同步的方法，在兼容现有LTE空中接口标准的前提下，使用10ms长度的标准帧结构，通过对同步误差进行估计补偿，修正用户设备发送侧的发送时间和基站接收窗口的开始时间，实现了GEO卫星上行同步对OFDM技术中子载波正交性的保护，以系统特点设计变换的LMS算法实现同步误差的快速估计，能够通过对更新速率的设定适应不同移动速度的用户设备平台，实现结构通用性强，而且复杂度较低，易于实现，能够满足GEO卫星LTE通信系统对载波正交性的时间同步要求和现有LTE空中接口标准的兼容性要求。
【专利说明】-种GEO卫星LTE系统上行时间同步的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信系统的时间同步技术，特别涉及一种GE0卫星LTE系统上行 时间同步的方法。
【背景技术】
[0002] 相对于地面移动通信系统而言，卫星移动通信系统具有覆盖面广、室外信道质量 高、抗毁性强等优点，被广泛应用于偏远地区通信网络建设、抢险救灾应急通信、军事通信 等领域。伴随着我国LTE商用化的进一步推广，地面移动通信网络正逐步完成由3G向4G 时代的演进，以LTE技术体制为基础的新一代卫星移动通信系统演进也成为了当前卫星移 动通信系统的重要发展方向。
[0003] 地面移动通信系统空中接口标准应用在卫星移动通信系统中面临着传输时延较 大、频率资源紧缺、波束覆盖区域过大、时间同步困难和信号抗干扰性能差等诸多问题。就 时间同步问题而言，一方面由于在卫星移动通信覆盖区域内不同用户终端所处位置散布范 围广（单波束覆盖半径200?350km)且移动特性各异，例如：飞机（速度约900km\h，高度 约10km)、船舶（速度约40km\h)、车辆（速度约80km\h)和行人（速度约7km\h);另一方 面同步轨道上的静止卫星会受地球的不规则形状和地月引力等因素影响而发生位置的变 化。因此，不同平台上的用户终端到达卫星的距离在随时的发生变化，导致了用户设备到卫 星的传输时延也在随时发生变化，从而引发了时间同步误差。在中国地区纬度最高的漠河 地区用户设备的最大传出时间差I Λ tmax | = 1. 2407ms，即最大传输距离差约为372. 2公里， 系统最大同步误差不会大于该值。与此同时，卫星系统中链路传输的大时延特点（单跳传 输时延约270ms)，使得基站无法实时的将各终端上行同步误差反馈给用户终端。用户终端 在没有得到实时调度的情况下，会发生上行同步误差的不断累加，当累加超过循环前缀和 保护间隔长度时，本时隙上行信号会对下一时隙用户的信号产生串扰，引发上行信号干扰 问题，严重影响系统性能。
[0004] 目前，针对TDD全双工模式的LTE标准采用加长循环前缀和保护间隔的方法，该方 法将GE0卫星单波束下用户的保护间隔拓展到2. 16ms，并将原标准中一个完整帧长度扩展 至IJ 16ms，这种单纯扩展数据帧长的方法会造成约60 %的系统容量损失。因此，这种方法虽 然能避免大部分的上行信号干扰，但同时又带来了系统容量大幅降低和与地面系统兼容性 差的新问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的不足，本发明提供一种GE0卫星LTE系统上行时间同步的方法， 通过观测部分信号的同步误差来预测用户一段时间内的同步误差，对误差进行预判断和补 偿，使得GE0卫星LTE系统能够在应用现有的LTE空中接口标准实现上行同步，同样适用 TDD全双工模式下使用LTE空中接口标准的GE0卫星移动通信系统。
[0006] 按照本发明所提供的设计方案，一种GE0卫星LTE系统上行时间同步的方法，包含 如下步骤：
[0007] 步骤1、周期计数器初始化；
[0008] 步骤2、对已到达的η个信号的ZC序列相关性计算出上行同步误差观测值序列 {Χ!，Χ 2, -,XJ ；
[0009] 步骤3、依据平稳时间序列邻近分类准则设置加权am初始值；
[0010] 步骤4、通过观测η个上行帧的同步误差值氏，X2，…，Xn}，预测第m个上行帧的 同步误差补偿值Y m，其中，m = n+1 ;
[0011] 步骤5、判断预测补偿值￥_"是否符合预定条件，若符合，返回步骤4,其中，η = n+l， 预测下一个上行帧的同步误差补偿值，否则，转入步骤6 ;
[0012] 步骤6、修正UE设备发送时间，通过已预测的补偿值序列{Υρ Y2，…，YJ的期望 Ε[Υ]修正ΝΤΑ值，XT = Χ-Ε[Υ]，返回步骤1，重新观测调整后的同步误差，其中，X为当前η 个上行巾贞的同步误差，Χτ为当前η个上行巾贞修正后的同步误差。
[0013] 所述步骤4中通过使用LMS自适应滤波算法对当前观测的η个上行帧的同步误差 值{Xi，X 2，…，XJ，预测第m个上行帧的同步误差补偿值Ym，即：
[0014]
【权利要求】
1. 一种GEO卫星LTE系统上行时间同步的方法，其特征在于：包含如下步骤： 步骤1、周期计数器初始化； 步骤2、对已到达的η个信号的ZC序列相关性计算出上行同步误差观测值序列{\， χ2，…，xn}; 步骤3、依据平稳时间序列邻近分类准则设置加权am初始值； 步骤4、通过观测η个上行帧的同步误差值{\，X2，…，Xn}，预测第m个上行帧的同步 误差补偿值Ym，其中，m = n+1 ; 步骤5、判断预测补偿值Ym是否符合预定条件，若符合，返回步骤4,其中，η = n+1，预 测下一个上行帧的同步误差补偿值，否则，转入步骤6 ; 步骤6、修正UE设备发送时间，通过已预测的补偿值序列{ΥρΥ2，…，YJ的期望E[Y] 修正NTA值，XT = X-E[Y]，返回步骤1，重新观测调整后的同步误差，其中，X为当前η个上 行中贞的同步误差，Χτ为当前η个上行巾贞修正后的同步误差。
2. 根据权利要求1所述的GE0卫星LTE系统上行时间同步的方法，其特征在于：所述步 骤4中通过使用LMS自适应滤波算法对当前观测的η个上行帧的同步误差值{\，Χ 2，…， Χη}，预测第m个上行巾贞的同步误差补偿值Ym:
实中，m = n+l，m 为加权值更新速率，e (η)为估计误差，e* (η)为估计误差求共轭，<为上一周期时间补偿值 期望，R为同步误差{&，X2... XJ的自相关矩阵。
3. 根据权利要求1所述的GE0卫星LTE系统上行时间同步的方法，其特征在于：所述 步骤5中预定条件为-1'。^〈1^，其中1"为循环前缀长度，1"为保护间隔长度。
【文档编号】H04L27/26GK104159286SQ201410321599
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】崔维嘉, 王大鸣, 王建辉, 杨旭辉, 高山, 王俊飞 申请人:中国人民解放军信息工程大学