[發(fā)明專利]一種與5G網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星移動通信方法

有效

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• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN110099388B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊冬梅;杜凱;周成成
• 申請（專利權(quán)）人: 世訊航空技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W24/02;H04W24/06;H04W84/06;H04B7/185;H04B17/382
• 代理公司: 福州科揚(yáng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35001
• 代理人: 郭夢羽

本發(fā)明提出了一種與5G網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星移動通信方法，其特征在于，其方法步驟如下：對衛(wèi)星移動通信場景進(jìn)行建模，對系統(tǒng)組成、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、通信鏈路、傳輸體制、工作流程進(jìn)行量化描述；建立高低頻組網(wǎng)；在動態(tài)頻譜環(huán)境下建立星地協(xié)同認(rèn)知無線通信；對移動衛(wèi)星通信中的多普勒頻移進(jìn)行高動態(tài)補(bǔ)償；在移動衛(wèi)星通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多用戶非正交多址接入。本發(fā)明的有益效果如下：使系統(tǒng)有效利用各類頻譜資源提升數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)容量；使系統(tǒng)利用空閑非授權(quán)頻譜，克服頻譜短缺問題；優(yōu)化5G空口波形，使其適應(yīng)衛(wèi)星通信場景下的高動態(tài)特性；有效提升頻譜利用率和系統(tǒng)容量；有效解決衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)拓?fù)涮厥狻⒙酚衫щy、用戶業(yè)務(wù)端到端時延較大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)和移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種與5G網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星移動通信方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星移動通信是指借鑒地面移動通信的傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與陸地蜂窩移動通信充分融合，提供“回程”數(shù)據(jù)傳輸或用戶直接接入，以實(shí)現(xiàn)移動通信對全球的覆蓋。如今衛(wèi)星移動通信的優(yōu)勢得到業(yè)界廣泛關(guān)注，由于地面移動通信系統(tǒng)不能部署到邊遠(yuǎn)地區(qū)，而衛(wèi)星通信本身具有較大的覆蓋范圍，將5G關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星通信中，實(shí)現(xiàn)與5G融合的衛(wèi)星移動通信，可以為邊遠(yuǎn)地區(qū)提供高速的通信服務(wù)。

目前，與5G融合的衛(wèi)星移動通信技術(shù)需要考慮以下六個方面問題：

(1)頻率規(guī)劃和利用。在5G與衛(wèi)星融合的網(wǎng)絡(luò)中，雖可統(tǒng)一規(guī)劃和復(fù)用頻率以有效避免因頻率沖突帶來的“硬干擾”，但畢竟整體頻率資源有限，且適用頻段(高、中、低)有所差異，仍需要探索在一體網(wǎng)絡(luò)框架下的頻率復(fù)用及頻率靈活動態(tài)分配與控制技術(shù)。

(2)統(tǒng)一空口設(shè)計。5G與衛(wèi)星融合的網(wǎng)絡(luò)具有超級異構(gòu)特性，但用戶需要“透明”接入，故要求統(tǒng)一的空口技術(shù)和協(xié)議設(shè)計。對AP(Access Point)而言，“統(tǒng)一”的本質(zhì)是無線技術(shù)框架一致；對終端而言，“統(tǒng)一”的本質(zhì)是應(yīng)做到一套“基帶處理單元+射頻處理單元+天線”就能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)接入各種AP。這需要在認(rèn)知無線電、自適應(yīng)編碼調(diào)制、自適應(yīng)幀結(jié)構(gòu)、高效寬帶射頻和天線處理等技術(shù)上有所突破。

(3)干擾管理。融合網(wǎng)絡(luò)的頻率復(fù)用和超級異構(gòu)特性導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用時仍會存在同頻或異頻干擾。LTE-Advanced曾針對地面異構(gòu)網(wǎng)的干擾問題提出了干擾協(xié)調(diào)、干擾抑制、干擾對消等多種干擾處理技術(shù)，衛(wèi)星通信領(lǐng)域也有大量關(guān)于解決星地間干擾問題的研究，但在融合的網(wǎng)絡(luò)中如何應(yīng)用這些技術(shù)進(jìn)行干擾協(xié)調(diào)還有待研究。

(4)移動性管理。在獨(dú)立的蜂窩系統(tǒng)或衛(wèi)星系統(tǒng)中，移動性管理已然重要；在更為復(fù)雜的融合中，移動性管理的重要性和復(fù)雜性更為凸顯。按通信層級，可分為網(wǎng)絡(luò)級切換(AP或終端改變了其IP地址)和鏈路級切換(通信雙方的鏈路發(fā)生變化)；鏈路級切換按范圍由大到小又可分為衛(wèi)星間切換、同衛(wèi)星之衛(wèi)星小區(qū)間切換、地面小區(qū)和衛(wèi)星小區(qū)間切換、地面小區(qū)間切換。在復(fù)雜傳輸環(huán)境下的切換對現(xiàn)有的切換技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。

(5)接入/控制/轉(zhuǎn)發(fā)分離。5G網(wǎng)絡(luò)為滿足其標(biāo)志能力指標(biāo)，提出了將接入、控制和轉(zhuǎn)發(fā)三個功能平面分離設(shè)計的思想，能實(shí)現(xiàn)快速靈活的整體無線接入和更高的無線資源利用率，實(shí)現(xiàn)集中的控制功能和簡化的控制流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率和靈活性的極大提升。衛(wèi)星通信系統(tǒng)目前還是一個緊耦合的系統(tǒng)，其特殊的傳輸特性，特別是長時延特性，對于各層面功能的分離提出了更高的要求，如何實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步研究。

(6)SDN(Software Defined Network)/NFV(Network Function Virtualization)擴(kuò)展。5G網(wǎng)絡(luò)較之前蜂窩系統(tǒng)的一大革命是引入了源于有線網(wǎng)絡(luò)的SDN/NFV思想。NFV技術(shù)將軟硬件分離(網(wǎng)元功能與物理實(shí)體解耦)，使網(wǎng)元功能按需分配和動態(tài)伸縮，以達(dá)到最優(yōu)資源利用；SDN技術(shù)將控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，有利于通過控制平面從全局感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源。但SDN/NFV在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用還面臨傳輸環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際挑戰(zhàn)，它能否在未來的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用，還有待進(jìn)一步研究。

基于以上問題的存在，限制了衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，這也導(dǎo)致與5G網(wǎng)絡(luò)融合的衛(wèi)星移動通信技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)。