專利名稱：基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的移動(dòng)通信系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及數(shù)據(jù)傳輸與交換，特別是一種基于高空平臺(tái)的移 動(dòng)通信系統(tǒng)，可用于構(gòu)建位于平流層內(nèi)的低復(fù)雜度高空平臺(tái)蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于高空平臺(tái)的無線通信系統(tǒng)是目前國(guó)際上正處于研究階段的新型通信系統(tǒng)。高 空平臺(tái)的載體主要有系留氣球和飛艇兩種，前者的高度一般在IOKm以下，后者一般位于 20Km 50Km高空的平流層。平流層空氣稀薄，其密度約為海平面的百分之幾，浮力很小，但 氣流比較穩(wěn)定，且風(fēng)切較小，是比較理想的部署高空懸停飛艇的空域。與同步衛(wèi)星到地面距離相比，平流層平臺(tái)到地面的距離縮短為1/1700，因此其傳 輸延遲相對(duì)縮短為1/1700，而自由空間衰減相對(duì)減少64. 6dB，這非常有利于通信終端的小 型化、寬帶化。與地面蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，雖然基于平流層平臺(tái)的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系 統(tǒng)的傳輸距離增大十多倍，但是其信道條件大大優(yōu)于地面蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)，其鏈路衰減大約為 20dB/10倍程，而地面蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)的鏈路衰減為50dB/10倍程，因此如果高空平臺(tái)系統(tǒng)中的 終端具有與地面TD-SCDMA系統(tǒng)終端相同的發(fā)送功率，則在不考慮天線增益的情況下，這樣 的終端發(fā)送功率完全適用于高空平臺(tái)系統(tǒng)。在天線增益方面，高空平臺(tái)系統(tǒng)采用多波束天 線可以獲得20 30dB的增益，與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線技術(shù)的增益相當(dāng)。綜合信 號(hào)衰減和天線增益這兩方面的因素可知，地面TD-SCDMA系統(tǒng)終端的功率水平完全適用于 高空平臺(tái)系統(tǒng)，這一特性為這兩種系統(tǒng)的部分兼容提供了基本保證。高空平臺(tái)既適用于城 市作為地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，也可用于海洋、山區(qū)等地面移動(dòng)通信系統(tǒng)不便部署 的地區(qū)，還可以迅速轉(zhuǎn)移，用于戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域或者發(fā)生自然災(zāi)害地區(qū)(如洪水、山火)的監(jiān)測(cè)和 通信。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看高空平臺(tái)通信系統(tǒng)還有可能成為除地面移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)之 外的第三種無線移動(dòng)通信系統(tǒng)。平臺(tái)支持的移動(dòng)通信系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)性和廣域覆蓋方面，相對(duì)于地面蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信 系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)，而且在建設(shè)成本、業(yè)務(wù)質(zhì)量等方面也明顯優(yōu)于衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)，因此具 有很好的發(fā)展前景，受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。目前日本、美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)已對(duì)高 空平臺(tái)通信系統(tǒng)進(jìn)行了較多的研究，日本計(jì)劃以數(shù)十個(gè)高空平臺(tái)覆蓋國(guó)土全境，實(shí)現(xiàn)高空 無線通信系統(tǒng)。美國(guó)Sky Station International公司建議用兩百多個(gè)高空平臺(tái)組成一個(gè) 環(huán)繞全球的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一個(gè)空中互聯(lián)網(wǎng)，容納15億個(gè)電話用戶，實(shí)現(xiàn)價(jià)格低廉的全球通信。 在該領(lǐng)域的研究已有不少成果，在頻率資源的分配和業(yè)務(wù)類型的定位方面已形成了一些國(guó) 際規(guī)范，工作在Ka頻段的系統(tǒng)主要支持固定站的寬帶無線接入，工作在S頻段的系統(tǒng)兼容 第三代(3G)蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，這兩類業(yè)務(wù)已形成共識(shí)。申請(qǐng)人正是針對(duì)后一種情況， 并考慮到我國(guó)3G移動(dòng)通信主要采用有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此盡可能兼 容TD-SCDMA國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前，基于高空平臺(tái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展，除了高空平臺(tái)載體本身的技術(shù)尚未 完全突破外，從通信設(shè)備和通信體制來看主要面臨三個(gè)問題
1)高空平臺(tái)資源有限和系統(tǒng)通信容量需求很大之間存在矛盾；2)如何與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行兼容；3)如何保證系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。由于高空平臺(tái)支持的移動(dòng)通信系統(tǒng)覆蓋范圍很寬，通信容量需求很大，必須采用 多波束天線技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)很大的用戶容量，例如100個(gè)波束覆蓋下支持7，000個(gè)用戶同時(shí) 通信。如果對(duì)每一個(gè)波束內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)都進(jìn)行解調(diào)譯碼等操作，則實(shí)際相當(dāng)于將大量基站 搬移到高空平臺(tái)上，此時(shí)多個(gè)基站的體積、重量和功耗勢(shì)必對(duì)高空平臺(tái)的有效載荷能力及 供電能力提出非常高的要求。在這種情況下平臺(tái)上資源有限和用戶容量需求很大之間存在 矛盾，而且是主要矛盾，它是該領(lǐng)域研究的核心課題和主要難點(diǎn)。高空平臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要應(yīng)用目標(biāo)是作為3G地面蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)在地 域覆蓋上的補(bǔ)充，因此它的終端必須與已有的地面移動(dòng)通信網(wǎng)兼容或部分兼容，才能真正 發(fā)揮其效益。這種兼容是高空平臺(tái)系統(tǒng)遇到的另一個(gè)難題，因?yàn)榕c地面蜂窩網(wǎng)相比，高空平 臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的用戶鏈路的傳輸距離大得多，鏈路預(yù)算和傳輸時(shí)延都會(huì)成為問題。高空平臺(tái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋范圍相當(dāng)大，需要具備支持大量用戶進(jìn)行通信的能 力。在其所支持的業(yè)務(wù)中，實(shí)時(shí)話音和實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)可能占有很大比重，因此在高空平臺(tái)上 要進(jìn)行大規(guī)模的用戶數(shù)據(jù)交換，同時(shí)要能夠滿足業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)要求，即提供服務(wù)質(zhì)量QoS保 證。如果使用分組交換技術(shù)，則由于其交換路徑的非單一性，會(huì)導(dǎo)致較大的時(shí)延抖動(dòng)，從而 無法為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供較好的QoS保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述三個(gè)方面的問題，提出一種基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂 窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，以在資源受限的高空平臺(tái)環(huán)境下支持大量用戶的高可靠通信，使有限 平臺(tái)資源支持的用戶容量最大化，并在體制上與3G TD-SCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)部分 兼容，同時(shí)為實(shí)時(shí)話音與多媒體業(yè)務(wù)提供良好的QoS保證。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系 統(tǒng)，包括位于平流層的高空平臺(tái)、一個(gè)或多個(gè)地面上的地面網(wǎng)關(guān)及用戶終端；所述的高空 平臺(tái)包括一套用于形成N個(gè)地面蜂窩網(wǎng)小區(qū)及平臺(tái)上多波束天線的射頻中頻設(shè)備，該射頻 中頻設(shè)備上連接有N個(gè)上行信號(hào)接收處理模塊、N個(gè)下行信號(hào)發(fā)送處理模塊、一個(gè)樣點(diǎn)電路 交換模塊以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊，同時(shí)還包括一個(gè)信令解擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊、一個(gè)信令 編碼調(diào)制模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān)信息接收處理模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān)信息發(fā)送處理模塊，N ^ 200，其中用戶終端的射頻部件和用戶接口均與地面TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶終端相同，其 基帶速率與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的基帶速率相同，且使用與地面TD-SCDMA系統(tǒng)相同的頻段， 保證用戶終端能接入地面TD-SCDMA系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)與TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)部分兼容；地面網(wǎng)關(guān)作為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，其與高空平臺(tái)之間設(shè)有一條高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路，高空平 臺(tái)通信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶與本系統(tǒng)之外的地面TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶，通過高速數(shù) 據(jù)傳輸鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)和信令交換，以實(shí)現(xiàn)高空平臺(tái)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。所述的高空平臺(tái)上的信令解擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊、網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以及信令編碼調(diào) 制模塊依次連接，組成一個(gè)信令處理與網(wǎng)絡(luò)控制管理中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信令信息的解讀、執(zhí)行和構(gòu)造。所述的上行信號(hào)接收處理模塊，包括正交采樣A/D變換單元，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換輸出的數(shù) 字信號(hào)送至同步控制、功率控制和相關(guān)解擴(kuò)單元；同步控制單元，對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)，得 到用戶終端的同步時(shí)刻偏差并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)同步控制；功率控制單元，對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行功率水平估計(jì)，得 到用戶終端的功率水平偏差并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率控制；相關(guān)解擴(kuò)單元，使用半再生式信號(hào)處理方法對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字 信號(hào)進(jìn)行處理，即對(duì)各用戶發(fā)送的同步CDMA信號(hào)僅進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)和RAKE合并，得到各符號(hào) 的軟判決量，并將這些軟判決量輸出到樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換和進(jìn)一步傳輸。所述的樣點(diǎn)電路交換模塊采用程控電路交換，在信令的控制下對(duì)來自上行信號(hào)接 收處理模塊的各個(gè)用戶的符號(hào)軟判決量進(jìn)行交換，且對(duì)于非擴(kuò)頻信號(hào)采用基本的高速交換 時(shí)鐘，而對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)使用按擴(kuò)頻因子降速率的低速交換時(shí)鐘。所述的下行信號(hào)處理模塊由多路復(fù)接單元、正交幅度調(diào)制單元構(gòu)成，該多路復(fù)接 單元通過子幀交織時(shí)分復(fù)用方式對(duì)下行鏈路向同一波束、同一頻帶中各用戶發(fā)送的多路信 號(hào)進(jìn)行多路復(fù)接，并將復(fù)接后的信號(hào)送至正交幅度調(diào)制單元調(diào)制到載波頻率后向下發(fā)送。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信方 法，包括(1)上行時(shí)隙語音碼道上用戶終端的發(fā)送步驟la)用戶終端對(duì)20ms內(nèi)的原始語音比特進(jìn)行1/2卷積編碼和四進(jìn)制相移鍵控 QPSK調(diào)制，得到96個(gè)用戶語音調(diào)制符號(hào)；lb)用長(zhǎng)度為31的Gold序列作為擴(kuò)頻碼對(duì)得到的用戶語音調(diào)制符號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，得 到W76個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)；Ic)對(duì)得到的擴(kuò)頻符號(hào)進(jìn)行時(shí)隙分割，得到4個(gè)長(zhǎng)度為744碼片的擴(kuò)頻符號(hào)塊；Id)將每個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)塊分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段中間添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作 為midamble碼，以形成長(zhǎng)度為822碼片的上行時(shí)隙待發(fā)序列；Ie)對(duì)上行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；(2)上行時(shí)隙語音碼道上高空平臺(tái)的接收步驟2a)高空平臺(tái)對(duì)接收到的語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、模擬/數(shù)字A/D變換和匹配濾 波，得到上行語音的數(shù)字化信號(hào)；2b)提取上行語音數(shù)字化信號(hào)中的midamble碼，進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)和功率水平估 計(jì)，并將估計(jì)出的同步時(shí)刻偏差信息和功率水平偏差信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成 下行信令；同時(shí)提取上行語音數(shù)字化信號(hào)中的語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)，并對(duì)該語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行半 再生式處理，得到用戶的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)；2c)將得到的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換；(3)下行語音時(shí)隙中高空平臺(tái)的發(fā)送步驟3a)高空平臺(tái)對(duì)樣點(diǎn)電路交換輸出的多個(gè)用戶的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用 TDM復(fù)接，并添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為midamble碼，形成下行時(shí)隙待發(fā)序列；
3b)對(duì)下行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；(4)下行語音時(shí)隙中用戶終端的接收步驟4a)用戶終端對(duì)接收到的下行語音時(shí)隙的信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配 濾波，得到下行語音的數(shù)字化信號(hào)；4b)提取下行語音數(shù)字化信號(hào)中的midamble碼進(jìn)行下行同步和信道狀態(tài)估計(jì)；4c)根據(jù)估計(jì)出的信道狀態(tài)信息CSI對(duì)下行語音數(shù)字化信號(hào)中的語音符號(hào)進(jìn)行均4d)對(duì)均衡后的語音符號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼得到原始語音信息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明由于采用半再生式信號(hào)處理方式，對(duì)用戶的上行發(fā)送信號(hào)只進(jìn)行解擴(kuò) 而不進(jìn)行解調(diào)譯碼，大大降低了系統(tǒng)處理設(shè)備的復(fù)雜度，在滿足大規(guī)模用戶通信需求的同 時(shí)，有效降低了高空平臺(tái)通信系統(tǒng)處理設(shè)備的資源需求，在同樣平臺(tái)資源條件下可支持的 用戶數(shù)是常規(guī)解調(diào)譯碼方案用戶數(shù)的2. 5倍以上，解決了高空平臺(tái)資源受限與用戶容量需 求很大之間的矛盾。(2)本發(fā)明使用和地面TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)相同的頻段，用戶終端的射頻部件和 用戶接口能夠與地面TD-SCDMA系統(tǒng)終端兼容，且基帶速率與地面TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)的 基帶速率相等，當(dāng)用戶終端所處區(qū)域存在TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)信號(hào)覆蓋時(shí)，可以接入地面 TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)由于本發(fā)明用戶終端是在地面TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)的單模用戶終端 上，僅增加部分基帶處理功能的雙模用戶終端，用戶終端的大部分硬件可同時(shí)用于高空平 臺(tái)系統(tǒng)和地面TD-SCDMA蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)中，這樣與單模用戶終端相比，雙模終端復(fù)雜度的增加 非常有限，而能在兩個(gè)系統(tǒng)中切換，這樣就實(shí)現(xiàn)了高空平臺(tái)系統(tǒng)與現(xiàn)有地面TD-SCDMA蜂窩 網(wǎng)系統(tǒng)的部分兼容。(3)高空平臺(tái)上由于采用樣點(diǎn)電路交換模塊對(duì)各用戶各個(gè)符號(hào)的軟判決復(fù)樣點(diǎn)值 進(jìn)行程控交換，充分保證了話音和多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS ；而對(duì)于更高速率的數(shù)據(jù)傳輸，由 于采用了面向連接的交換傳輸方式，從而能夠很好地為寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供QoS保證。(4)由于高空平臺(tái)上僅進(jìn)行解擴(kuò)而不進(jìn)行解調(diào)譯碼，因此地面終端的編碼調(diào)制方 式不會(huì)對(duì)高空平臺(tái)的處理方式產(chǎn)生任何影響，這樣地面終端可以靈活地根據(jù)實(shí)際需要更改 編碼調(diào)制方式，應(yīng)用靈活性大大增強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)組成示意圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的15M異頻組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明系統(tǒng)TDD幀結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明系統(tǒng)幀中上下行保護(hù)間隔時(shí)隙GAP結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明系統(tǒng)幀中下行同步時(shí)隙DwPTS結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明系統(tǒng)幀中上行同步時(shí)隙UpPTS結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明系統(tǒng)幀中常規(guī)時(shí)隙結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明方法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行半再生式處理的流程圖9是本發(fā)明方法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行半再生式處理時(shí)上行時(shí)隙語音碼道上用戶終端的發(fā)送流程圖；圖10是本發(fā)明方法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行半再生式處理時(shí)上行時(shí)隙語音碼道上高空平 臺(tái)的接收流程圖；圖11是本發(fā)明方法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行半再生式處理時(shí)下行語音時(shí)隙中高空平臺(tái)發(fā) 送流程圖；圖12是本發(fā)明方法對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行半再生式處理時(shí)下行語音時(shí)隙中用戶終端接 收流程圖；圖13是本發(fā)明方法對(duì)信令信號(hào)進(jìn)行再生式處理時(shí)上行時(shí)隙信令碼道上用戶終端 的發(fā)送流程圖；圖14是本發(fā)明方法對(duì)信令信號(hào)進(jìn)行再生式處理時(shí)上行時(shí)隙信令碼道上高空平臺(tái) 的接收流程圖；圖15是本發(fā)明方法對(duì)信令信號(hào)進(jìn)行再生式處理時(shí)下行信令時(shí)隙TsO中高空平臺(tái) 發(fā)送流程圖；圖16是本發(fā)明方法對(duì)信令信號(hào)進(jìn)行再生式處理時(shí)下行信令時(shí)隙TsO中用戶終端 接收流程圖；圖17是本發(fā)明方法在TsO時(shí)隙同時(shí)發(fā)送信令符號(hào)和語音符號(hào)軟信息點(diǎn)時(shí)高空平 臺(tái)的發(fā)送流程圖；圖18是本發(fā)明方法在TsO時(shí)隙同時(shí)發(fā)送信令符號(hào)和語音符號(hào)軟信息點(diǎn)時(shí)用戶終 端的接收流程圖。圖19是本發(fā)明方法在144Kbps非語音信息上行傳輸時(shí)終端發(fā)送流程圖；圖20是本發(fā)明方法在384Kbps非語音信息上行傳輸時(shí)終端發(fā)送流程圖；圖21是本發(fā)明方法在1. 92Mbps非語音信息上行傳輸時(shí)終端發(fā)送流程圖；圖22是本發(fā)明方法在高速非語音信息上行傳輸時(shí)高空平臺(tái)接收流程圖；圖23是本發(fā)明方法在高速非語音信息下行傳輸時(shí)高空平臺(tái)發(fā)送流程圖；圖M是本發(fā)明方法在高速非語音信息下行傳輸時(shí)用戶終端接收流程圖。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及基于半再生式信號(hào)處理和樣點(diǎn)電路交換的高空平臺(tái)寬帶移動(dòng)通信系 統(tǒng)和基于半再生式信號(hào)處理和樣點(diǎn)電路交換的高空平臺(tái)寬帶移動(dòng)通信方法，該系統(tǒng)使用半 再生式信號(hào)處理方法和樣點(diǎn)電路交換技術(shù)降低高空平臺(tái)的復(fù)雜度，并采用與地面TD-SCDMA 系統(tǒng)相同的頻段，可與地面TD-SCDMA系統(tǒng)相兼容，用于在資源受限的高空平臺(tái)環(huán)境下支持 大容量用戶通信并為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供QoS保證；該方法包括對(duì)信令信息的再生式處理和對(duì)信 令之外的語音信息和非語音信息的半再生式處理，具體描述如下一.系統(tǒng)概述參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其 通信體制與TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)部分兼容，使用與地面TD-SCDMA系統(tǒng) 相同的頻段，基帶速率等于地面TD-SCDMA系統(tǒng)的基帶速率；該系統(tǒng)包括位于平流層的高空 平臺(tái)、一個(gè)或多個(gè)地面上的地面網(wǎng)關(guān)以及用戶終端；所述的高空平臺(tái)包括一套用于形成N個(gè)地面蜂窩網(wǎng)小區(qū)以及平臺(tái)上多波束天線的射頻中頻設(shè)備，該射頻中頻設(shè)備上連接有N個(gè) 上行信號(hào)接收處理模塊、N個(gè)下行信號(hào)發(fā)送處理模塊、一個(gè)樣點(diǎn)電路交換模塊以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 管理控制模塊，同時(shí)還包括一個(gè)信令解擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊、一個(gè)信令編碼調(diào)制模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān) 信息接收處理模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān)信息發(fā)送處理模塊。其中所述的用戶終端，其射頻部件和用戶接口均與地面時(shí)分雙工-同步碼分多址 TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶終端相同，其基帶速率與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的基帶速率相同，且使 用與地面TD-SCDMA系統(tǒng)相同的頻段，保證用戶終端能接入地面TD-SCDMA系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)與 TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)部分兼容。當(dāng)高空平臺(tái)系統(tǒng)的終端離開高空平臺(tái)覆 蓋范圍而進(jìn)入地面TD-SCDMA系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，可接入地面TD-SCDMA系統(tǒng)。當(dāng)高空平臺(tái) 系統(tǒng)和地面TD-SCDMA系統(tǒng)覆蓋范圍相重疊時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施以避免兩系統(tǒng)的相互影響。 在重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶終端可以選擇接入地面TD-SCDMA系統(tǒng)或者高空平臺(tái)系統(tǒng)。用戶 終端可以通過高空平臺(tái)與同樣處在高空平臺(tái)覆蓋范圍內(nèi)的用戶通信，也可經(jīng)由高空平臺(tái)和 地面網(wǎng)關(guān)與地面3G蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)與覆蓋范圍外的用戶進(jìn)行通信。所述的地面網(wǎng)關(guān)，作為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)與高空平臺(tái)之間設(shè)有一條高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路， 該鏈路可工作于Ka頻段。高空平臺(tái)通信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶與本系統(tǒng)之外的地面 TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶，通過高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)和信令交換，以實(shí)現(xiàn)高空平臺(tái)與 地面TD-SCDMA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。所述的高空平臺(tái)，其上總共設(shè)置200個(gè)波束，對(duì)應(yīng)地面上200個(gè)小區(qū)，每個(gè)波束包 括三個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)最多支持23路語音用戶，這樣200個(gè)波束可同時(shí)支持近14000路話
音用戶。所述的上行信號(hào)接收處理模塊，由正交采樣A/D變換單元、頻分分接處理單元和 同步相關(guān)解擴(kuò)單元構(gòu)成，用于對(duì)接收到的語音信息進(jìn)行半再生式處理得到語音符號(hào)軟信息 點(diǎn)ο所述的樣點(diǎn)電路交換模塊，采用程控電路交換，是TST交換結(jié)構(gòu)，在信令的控制下 對(duì)上行信號(hào)接收處理模塊半再生式處理得到的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)和由網(wǎng)關(guān)信息接收處理 模塊再生式處理得到的語音符號(hào)進(jìn)行交換。所述的下行信號(hào)處理模塊，由時(shí)分頻分復(fù)接單元、正交幅度調(diào)制單元構(gòu)成，用于對(duì) 下行發(fā)送的語音符號(hào)和語音符號(hào)軟信息點(diǎn)以及下行信令符號(hào)進(jìn)行復(fù)接和調(diào)制。所述的信令解擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊，由正交采樣A/D變換單元、頻分分接單元、同步相 關(guān)解擴(kuò)單元和解調(diào)譯碼單元構(gòu)成，用于接收并再生上行信令信息。所述的網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊，由中央處理單元CPU以及運(yùn)行其上的協(xié)議棧構(gòu)成，用 于對(duì)接收到的信令信息進(jìn)行解釋、執(zhí)行并根據(jù)需要構(gòu)造新的下行信令。所述的信令編碼調(diào)制模塊，由編碼、調(diào)制單元構(gòu)成，用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊構(gòu)造 的下行信令進(jìn)行編碼調(diào)制，形成下行信令符號(hào)。所述的網(wǎng)關(guān)信息接收處理模塊，由射頻中頻設(shè)備、正交采樣A/D變換單元、頻分分 接單元、解調(diào)譯碼單元構(gòu)成，用于接收并再生式處理來自地面網(wǎng)關(guān)的信息，將處理得到的數(shù) 據(jù)符號(hào)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換，同時(shí)將處理得到的信令信息送至網(wǎng)絡(luò)管理控制模 塊進(jìn)行后續(xù)處理。所述的網(wǎng)關(guān)信息發(fā)送處理模塊，由編碼調(diào)制單元、頻分復(fù)接單元、D/A變換單元及中頻射頻單元組成，用于對(duì)欲送至地面網(wǎng)關(guān)的信息進(jìn)行編碼調(diào)制復(fù)接發(fā)送。高空平臺(tái)通過多波束天線和射頻中頻設(shè)備接收到各個(gè)用戶終端上行發(fā)送的信號(hào) 之后，將信令信號(hào)送至信令解擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊進(jìn)行再生式處理以恢復(fù)上行信令信息；而將 語音信號(hào)送至上行信號(hào)接收處理模塊進(jìn)行半再生式處理以得到語音符號(hào)軟信息點(diǎn)；接下來 將語音信號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換，再將交換輸出的語音符號(hào)軟信息點(diǎn) 送至下行信號(hào)發(fā)送處理模塊進(jìn)行多路復(fù)接處理并通過中頻射頻設(shè)備下行發(fā)送；而由信令解 擴(kuò)解調(diào)譯碼模塊再生式處理得到的信令信息被送到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊，由網(wǎng)絡(luò)管理控制模 塊進(jìn)行識(shí)別、執(zhí)行并構(gòu)造新的下行信令信息，該下行信令信息被送至信令編碼調(diào)制模塊進(jìn) 行編碼調(diào)制后送至下行信號(hào)發(fā)送處理模塊進(jìn)行復(fù)接并通過中頻射頻設(shè)備下行發(fā)送；系統(tǒng)內(nèi) 的用戶終端與地面蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的用戶之間的通信，通過地面網(wǎng)關(guān)及其與高空平 臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備進(jìn)行。地面網(wǎng)關(guān)上行發(fā)送的信息由高空平臺(tái)上的網(wǎng)關(guān)信息接收處 理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行再生式處理，然后將處理得到的信令信息送至網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊進(jìn)行后續(xù) 處理，而將處理得到的用戶數(shù)據(jù)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換和后續(xù)處理。樣點(diǎn)電路交 換模塊輸出的欲發(fā)送至地面網(wǎng)關(guān)的信息，由網(wǎng)關(guān)信息發(fā)送處理模塊進(jìn)行編碼調(diào)制并下行發(fā) 送。地面網(wǎng)關(guān)與高空平臺(tái)的數(shù)據(jù)鏈路可以使用Ka波段的微波傳輸；用戶在高空平臺(tái)上的信 息交換，在網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊的控制下進(jìn)行。系統(tǒng)使用TDD雙工方式，其幀結(jié)構(gòu)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)類似，分為7個(gè)常 規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。三個(gè)特殊時(shí)隙分別為下行同步時(shí)隙DwPTS、上下行保護(hù)間隔GP和 上行同步時(shí)隙UpPTS。其中常規(guī)時(shí)隙包括上行時(shí)隙和下行時(shí)隙兩種，在上行時(shí)隙中使用的多 址接入方式為同步CDMA，下行時(shí)隙的復(fù)用方式為時(shí)分復(fù)用TDM。在系統(tǒng)幀的7個(gè)常規(guī)時(shí)隙中，第一個(gè)時(shí)隙TsO固定用于下行傳輸，而第二個(gè)時(shí)隙 Tsl固定用于上行傳輸，剩余的5個(gè)常規(guī)時(shí)隙既可用于上行傳輸也可用于下行傳輸。當(dāng)時(shí)隙 用作上行傳輸時(shí)，一個(gè)時(shí)隙最多可容納4個(gè)不同的擴(kuò)頻碼道，支持4個(gè)用戶同時(shí)上行傳輸。 在時(shí)隙Tsl中指定一個(gè)固定碼道作為上行信令碼道，這樣如果Ts2-Ts6這5個(gè)常規(guī)時(shí)隙都 作為上行時(shí)隙，則連同Tsl中除信令碼道外的3個(gè)擴(kuò)頻碼道，總共有23個(gè)上行擴(kuò)頻碼道， 可支持23個(gè)用戶同時(shí)上行傳輸，而此時(shí)使用TsO同時(shí)傳輸下行信令和交換后的符號(hào)軟信息 點(diǎn)。用戶入網(wǎng)之后，通過對(duì)下行同步時(shí)隙DwPTS的監(jiān)聽獲得下行同步。如果用戶需要 進(jìn)行上行發(fā)送，則應(yīng)首先在上行同步時(shí)隙中發(fā)送上行同步序列以發(fā)起上行初始同步過程， 高空平臺(tái)通過對(duì)上行同步序列的檢測(cè)而獲得用戶的同步時(shí)刻調(diào)整信息和功率水平調(diào)整信 息并根據(jù)這些信息構(gòu)造相應(yīng)的下行信令并在下行廣播信令發(fā)送給用戶終端，用戶終端依據(jù) 這些信令信息進(jìn)行同步時(shí)刻調(diào)整以獲得上行初始同步。上行同步的維持是通過上行時(shí)隙中 的midamb 1 e碼實(shí)現(xiàn)的，用戶在上行時(shí)隙的兩段擴(kuò)頻數(shù)據(jù)中部放置midamb 1 e碼，高空平臺(tái)通 過對(duì)midamble碼的檢測(cè)而獲得用戶的同步時(shí)刻調(diào)整信息和功率水平調(diào)整信息并在下行廣 播信令中將這些信息告知該用戶終端，用戶終端依據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以維持上行 同步。用戶的上行數(shù)據(jù)符號(hào)序列經(jīng)各自擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻之后被分為等長(zhǎng)的兩段，每段長(zhǎng)度為 372，將用戶的midamble碼放在這兩段擴(kuò)頻數(shù)據(jù)中間組成上行時(shí)隙后向高空平臺(tái)發(fā)送。高空平臺(tái)接收到多個(gè)用戶疊加的上行擴(kuò)頻數(shù)據(jù)后，通過對(duì)用戶各自的midamble碼的檢測(cè)獲得各用戶的上行鏈路信道狀態(tài)信息UL-CSI ；然后依據(jù)此信道狀態(tài)信息對(duì)用戶 的擴(kuò)頻序列進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)和RAKE合并，將合并輸出的符號(hào)軟信息點(diǎn)不經(jīng)判決而直接送至 平臺(tái)上的樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換。用戶符號(hào)的軟信息點(diǎn)在高空平臺(tái)電路交換模塊進(jìn)行交換后被送到高空平臺(tái)下行 發(fā)送處理模塊進(jìn)行下行TDM復(fù)接，復(fù)接時(shí)為各用戶的軟信息點(diǎn)分配所屬的下行時(shí)隙和在該 下行時(shí)隙中的復(fù)接位置。由于下行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是解擴(kuò)后的用戶軟信息點(diǎn)，而下行發(fā)送并不 進(jìn)行擴(kuò)頻，因此下行傳輸所占用的時(shí)隙資源相比上行傳輸可以大大減小。終端接收到高空平臺(tái)發(fā)送的下行時(shí)隙后，根據(jù)時(shí)隙中部的midamble碼獲得精確 的下行同步，并估計(jì)出下行鏈路信道狀態(tài)信息DL-CSI ；接著進(jìn)行信道均衡、時(shí)分分接，檢出 各個(gè)用戶符號(hào)的軟信息點(diǎn)；最后進(jìn)行判決、解調(diào)譯碼以恢復(fù)原始發(fā)送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)除了支持語音信息傳輸外，還可支持非語音信息傳輸。非語音信息按其速 率分為低速率非語音信息和高速率非語音信息。低速率非語音信息傳輸時(shí)，上行時(shí)隙使用 和語音信息傳輸時(shí)相同的擴(kuò)頻機(jī)制，用戶可占用多個(gè)時(shí)隙中的多個(gè)碼道，其數(shù)據(jù)傳輸速率 可以以4. 8Kbps為粒度增減，當(dāng)某用戶占用所有可用的23個(gè)上行擴(kuò)頻碼道時(shí)，可獲得最高 傳輸速率為110. 4Kbps ；高速率非語音信息傳輸時(shí)可支持的速率是一組預(yù)設(shè)值，用戶終端 可以根據(jù)自身需求選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸速率。高速率非語音信息傳輸時(shí)上行時(shí)隙不使用 擴(kuò)頻機(jī)制，每個(gè)時(shí)隙由單個(gè)用戶占用。為了支持高速率非語音信息傳輸，需要使用高級(jí)的編 碼調(diào)制方案，因此此時(shí)采用低密度奇偶校驗(yàn)碼LDPC進(jìn)行編碼，調(diào)制方式根據(jù)速率不同而不 同。進(jìn)行非語音信息傳輸時(shí)，資源的分配也是以碼道或/和時(shí)隙為單位，也需要首先使用信 令信息進(jìn)行連接建立操作，使得非語音信息傳輸成為面向連接的操作，因此能夠?yàn)閷?shí)時(shí)視 頻等業(yè)務(wù)提供良好的QoS保證。由于低速率非語音信息傳輸過程與語音信息傳輸過程類似，因此也可使用高空平 臺(tái)上的樣點(diǎn)電路交換模塊對(duì)低速數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，其交換過程與語音信息的符號(hào)軟信息點(diǎn)的 交換過程相同。而對(duì)于高速非語音信息的傳輸，由于不進(jìn)行擴(kuò)頻操作，因此符號(hào)軟信息點(diǎn)不 是通過相關(guān)解擴(kuò)得到的，而是通過對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行符號(hào)間隔采樣而得到的，所以此時(shí)進(jìn)行 符號(hào)軟信息點(diǎn)的電路交換時(shí)，其交換時(shí)鐘速率與語音信息傳輸和低速非語音信息傳輸時(shí)的 交換時(shí)鐘速率相比應(yīng)該提高，提高的倍數(shù)等于擴(kuò)頻碼的長(zhǎng)度。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以以高速非語音 信息交換時(shí)的交換時(shí)鐘速率作為電路交換機(jī)的基本工作時(shí)鐘速率，對(duì)高速非語音信息依照 此基本工作時(shí)鐘速率進(jìn)行交換，而對(duì)語音信息或者低速率非語音信息進(jìn)行交換時(shí)，要對(duì)基 本工作時(shí)鐘速率按照擴(kuò)頻倍數(shù)降速率后作為交換時(shí)鐘速率。在進(jìn)行語音信息和低速率非語音信息傳輸時(shí)，由于上行傳輸使用擴(kuò)頻機(jī)制，而下 行傳輸不使用擴(kuò)頻機(jī)制，則上下行所占用的時(shí)隙資源是不對(duì)稱的，上行傳輸占用的時(shí)隙資 源大于下行傳輸所占用的時(shí)隙資源。在進(jìn)行高速非語音信息傳輸時(shí)，上下行傳輸都不使用 擴(kuò)頻機(jī)制，因此上下行傳輸所占用的時(shí)隙資源是對(duì)稱的。二、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃參照?qǐng)D2，本實(shí)施例基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)采用 15M異頻組網(wǎng)方式。系統(tǒng)的終端能夠與地面TD-SCDMA系統(tǒng)終端的射頻單元相兼容，因此 系統(tǒng)需要選用和地面TD-SCDMA系統(tǒng)相同的頻段，具體頻點(diǎn)要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選 取。例如，如果本高空平臺(tái)系統(tǒng)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)無重復(fù)覆蓋區(qū)域，則可以選用該頻段內(nèi)的任何頻點(diǎn)；如果本高空平臺(tái)系統(tǒng)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)有重復(fù)覆蓋區(qū)域，則采取適當(dāng) 措施以避免兩系統(tǒng)的相互干擾。在重復(fù)覆蓋區(qū)域內(nèi)的高空平臺(tái)系統(tǒng)終端可以選擇接入地 面TD-SCDMA系統(tǒng)或者高空平臺(tái)系統(tǒng)。系統(tǒng)占用2010 2025MHz共15MHz帶寬的頻段，分 為9個(gè)帶寬為1. 6M的頻帶，中心頻率分別為:fl = 2010. 8MHz 、f2 = 2012. 4MHz、f3 = 2014. OMHz, f4 = 2015. 8MHz、f5 = 2017. 4MHz、f6 = 2019. OMHz, f7 = 2020. 8MHz ；f8 = 2022. 4MHz、f9 = 2024. OMHz。三、系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D3，本實(shí)施例所述系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)采用TDD模式，一幀長(zhǎng)度為5ms，包含7個(gè)常 規(guī)時(shí)隙和3個(gè)特殊時(shí)隙。為了兼容TD-SCDMA的射頻部分，本系統(tǒng)的基帶速率，即上行時(shí)隙 擴(kuò)頻后的碼片速率也是1. ^Mcps，下行時(shí)隙不擴(kuò)頻，但是其符號(hào)速率也為1. ^Msps。這樣 下行時(shí)隙符號(hào)長(zhǎng)度等于上行時(shí)隙碼片長(zhǎng)度，用"Tc表示這個(gè)基本的符號(hào)長(zhǎng)度，這樣一個(gè)5ms 的幀共持續(xù)6400個(gè)"Tc。參照?qǐng)D4，本系統(tǒng)的上下行保護(hù)間隔GP的長(zhǎng)度為390Tc。如果高空平臺(tái)高度為 20Km，邊緣用戶仰角為30°，則最遠(yuǎn)用戶距高空平臺(tái)的距離為40. 19Km，單個(gè)高空平臺(tái)通信 系統(tǒng)的覆蓋范圍為3781. 13Km2。此時(shí)所需的上下行保護(hù)間隔的長(zhǎng)度大約為345Tc，這個(gè)長(zhǎng) 度是滿足條件的最小長(zhǎng)度，大于或等于此長(zhǎng)度的保護(hù)間隔才能滿足系統(tǒng)要求。參照?qǐng)D5，本系統(tǒng)上行同步時(shí)隙UpPTS的結(jié)構(gòu)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中的 UpPTS時(shí)隙的結(jié)構(gòu)類似，也是長(zhǎng)度為USTc的上行同步序列加上長(zhǎng)度為32Tc的保護(hù)間隔 Gap組成，用不同的SYNC-UL在接入過程中區(qū)分不同的用戶終端UE。參照?qǐng)D6，本系統(tǒng)下行同步時(shí)隙DwPTS的結(jié)構(gòu)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中的 DwPTS時(shí)隙的結(jié)構(gòu)類似，也是長(zhǎng)度為32Tc的保護(hù)間隔Gap加上長(zhǎng)度64Tc的下行同步序列 組成。由于采用異頻組網(wǎng)方式，因此并不需要使用不同的SYNC-DL來區(qū)分相鄰的波束。將 DwPTS放在單獨(dú)的時(shí)隙，便于用戶終端UE借助該時(shí)隙實(shí)現(xiàn)下行同步，也可減少對(duì)其他下行 信號(hào)的干擾。除了上下行保護(hù)時(shí)隙GP、DwPTS和UpPTS這三個(gè)特殊時(shí)隙外，系統(tǒng)幀中還有7個(gè)常 規(guī)時(shí)隙，其中第一個(gè)常規(guī)時(shí)隙TsO固定用于下行傳輸，第二個(gè)常規(guī)時(shí)隙Tsl固定用于上行傳 輸，剩余的5個(gè)常規(guī)時(shí)隙Ts2-Ts6既可用作上行方向，也可用于下行方向。當(dāng)常規(guī)時(shí)隙用于 上行方向時(shí)，每個(gè)常規(guī)上行時(shí)隙可提供4個(gè)支持4. 8Kbps語音傳輸?shù)腃DMA碼道，碼道用長(zhǎng) 度為31的平衡Gold序列進(jìn)行區(qū)分。參照?qǐng)D7，每個(gè)常規(guī)時(shí)隙由數(shù)據(jù)部分、中間碼midamble部分和一個(gè)保護(hù)間隔組成。 數(shù)據(jù)部分分為兩段，每段長(zhǎng)度為372Tc，由12個(gè)調(diào)制符號(hào)經(jīng)31倍擴(kuò)頻得到。Midamble碼部 分是長(zhǎng)度為63的Gold序列，用于上行同步控制和功率控制。高空平臺(tái)通過檢測(cè)midamble 碼從而對(duì)用戶的同步時(shí)刻和功率水平進(jìn)行估計(jì)，然后根據(jù)估計(jì)值構(gòu)造同步時(shí)刻調(diào)整信息和 功率水平調(diào)整信息并將這些信息通過下行信令廣播發(fā)送給各用戶，各用戶根據(jù)每幀所收到 的同步時(shí)刻調(diào)整信息，調(diào)整下一幀的發(fā)送時(shí)刻以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)同步；同時(shí)根據(jù)所收到的功率水 平調(diào)整信息，調(diào)整發(fā)射功率大小，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率控制。本系統(tǒng)上行時(shí)隙中發(fā)送的語音信息要用長(zhǎng)度為31的Gold序列進(jìn)行直接序列擴(kuò) 頻，而由高空平臺(tái)發(fā)送到地面終端的下行鏈路上發(fā)送的是解擴(kuò)得到的符號(hào)軟信息點(diǎn)，因此 下行鏈路的頻帶利用率遠(yuǎn)大于上行鏈路的頻帶利用率，這樣就可以對(duì)下行鏈路分配較少的系統(tǒng)資源而對(duì)上行鏈路分配較多的系統(tǒng)資源從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的充分利用。由于常規(guī)時(shí)隙 中，TsO固定用于下行傳輸，Tsl固定用于上行傳輸。借鑒TD-SCDMA的設(shè)計(jì)方法，使用TsO發(fā) 送系統(tǒng)的下行信令信息，使用Tsl時(shí)隙內(nèi)的4個(gè)碼道中的1個(gè)碼道發(fā)送上行信令信息。剩余 的5個(gè)常規(guī)時(shí)隙Ts2-Ts6中，可將Ts6設(shè)定為下行時(shí)隙，而將其余時(shí)隙設(shè)置為上行時(shí)隙。這 樣上行時(shí)隙共有5個(gè)，可提供20個(gè)上行碼道，除去Tsl中的一個(gè)上行信令碼道，共可支持19 路4. 8Kbps的上行語音傳輸。常規(guī)時(shí)隙Ts6作為下行時(shí)隙，可傳輸744個(gè)解擴(kuò)輸出的符號(hào)樣 點(diǎn)。由于19路上行語音傳輸在一幀之中經(jīng)解擴(kuò)輸出可得到19XM = 456個(gè)符號(hào)軟信息點(diǎn)， 因此僅用常規(guī)時(shí)隙Ts6進(jìn)行下行語音傳輸完全夠用。這樣系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)可支持19個(gè)用戶同 時(shí)進(jìn)行通信，該用戶容量已比較接近地面TD-SCDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)所支持的用戶數(shù)。在特殊 情況下，甚至可以使用TsO傳輸下行語音信息和下行信令信息，而將常規(guī)時(shí)隙Tsl-Ts6都用 于傳輸上行語音信息，這樣系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)可容納23個(gè)用戶，系統(tǒng)用戶容量已經(jīng)達(dá)到TD-SCDMA 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)所支持的用戶數(shù)，而此時(shí)TsO時(shí)隙中要使用552符號(hào)資源來傳輸交換后 的符號(hào)軟信息點(diǎn)，還剩余192個(gè)符號(hào)資源用于傳輸下行信令信息，因此完全可行。四、對(duì)語音信息的半再生式處理參見圖8，對(duì)語音信息的半再生式處理包括如下步驟1、用戶終端在上行時(shí)隙中的語音碼道上發(fā)送上行語音信號(hào)；步驟2、高空平臺(tái)在上行時(shí)隙中的語音碼道上接收上行語音信號(hào)并將處理得到的 符號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換；步驟3、高空平臺(tái)在下行語音時(shí)隙發(fā)送下行語音信號(hào)；步驟4、用于終端在下行語音時(shí)隙接收下行語音信號(hào)；參見圖9，步驟1的具體實(shí)現(xiàn)如下la)用戶終端對(duì)20ms內(nèi)的80個(gè)原始語音比特，加上8幀質(zhì)量指示比特和8個(gè)編碼 尾比特，形成的長(zhǎng)度為96比特的數(shù)據(jù)塊，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)速率為4. 8Kbps，該96比特的數(shù)據(jù)塊經(jīng) 1/2卷積編碼形成192個(gè)編碼比特，然后QPSK調(diào)制形成96個(gè)用戶語音調(diào)制符號(hào)；lb)用長(zhǎng)度為31的Gold序列作為擴(kuò)頻碼對(duì)得到的用戶語音調(diào)制符號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，得 到W76個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)；Ic)對(duì)得到的擴(kuò)頻符號(hào)進(jìn)行時(shí)隙分割，得到4個(gè)長(zhǎng)度為744碼片的擴(kuò)頻符號(hào)塊；Id)將每個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)塊分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段中間添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作 為midamble碼，得到長(zhǎng)度為807的符號(hào)序列，然后在符號(hào)序列尾部添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間 隔Gap，以形成長(zhǎng)度為822碼片的上行時(shí)隙待發(fā)序列，該待發(fā)序列的基帶速率為1. 28Mcps ；Ie)對(duì)上行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送。參見圖10，步驟2的具體實(shí)現(xiàn)如下2a)高空平臺(tái)對(duì)接收到的語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、模擬/數(shù)字A/D變換和匹配濾 波，得到上行語音的數(shù)字信號(hào)；2b)提取上行語音數(shù)字信號(hào)中的midamble碼，進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)和功率水平估 計(jì)，并將估計(jì)出的同步時(shí)刻偏差信息和功率水平偏差信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成 下行信令；同時(shí)提取上行語音數(shù)字信號(hào)中的語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)，并對(duì)該語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行半再 生式處理，既對(duì)該語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)僅進(jìn)行解擴(kuò)而不進(jìn)行解調(diào)譯碼，得到用戶的M個(gè)語音符號(hào) 軟信息點(diǎn)；
2c)將語音符號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換；參見圖11，步驟3的具體實(shí)現(xiàn)如下3a)高空平臺(tái)對(duì)樣點(diǎn)電路交換輸出的多個(gè)用戶的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用 TDM復(fù)接，添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為midamble碼，并添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間隔Gap， 形成下行時(shí)隙待發(fā)序列；3b)對(duì)下行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；參照?qǐng)D12，步驟4的具體實(shí)現(xiàn)如下4a)用戶終端對(duì)接收到的下行語音時(shí)隙的信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配 濾波，得到下行語音的數(shù)字信號(hào)；4b)提取下行語音數(shù)字信號(hào)中的midamble碼進(jìn)行下行同步和信道狀態(tài)估計(jì)；4c)根據(jù)估計(jì)出的信道狀態(tài)信息CSI對(duì)下行語音數(shù)字信號(hào)中的語音符號(hào)進(jìn)行均 衡；4d)對(duì)均衡后的語音符號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼得到原始語音信息。五、對(duì)信令信號(hào)的再生式處理對(duì)信令信號(hào)的再生式處理包括上行時(shí)隙信令碼道上用戶終端的發(fā)送端處理、上行 時(shí)隙信令碼道上高空平臺(tái)的接收端處理、下行信令時(shí)隙高空平臺(tái)的發(fā)送端處理和下行信令 時(shí)隙用戶終端的接收端處理。參照?qǐng)D13，在上行時(shí)隙信令碼道上，用戶終端每20ms產(chǎn)生80個(gè)信令比特，加上 8個(gè)幀質(zhì)量指示比特和8個(gè)編碼尾比特，形成長(zhǎng)度為96比特的數(shù)據(jù)塊，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)速率為 4. 8Kbps ；再將該96比特的數(shù)據(jù)塊經(jīng)1/2卷積編碼形成192個(gè)編碼比特；接著對(duì)這192個(gè) 編碼比特進(jìn)行QPSK調(diào)制形成96個(gè)符號(hào)，經(jīng)信令碼道的長(zhǎng)度為31的Gold序列擴(kuò)頻形成 2976個(gè)碼片；再分到四個(gè)連續(xù)幀中的固定時(shí)隙Tsl發(fā)送，每個(gè)時(shí)隙中發(fā)送744個(gè)信令擴(kuò)頻 碼片，將這744個(gè)信令擴(kuò)頻碼片分為等長(zhǎng)的兩段，在中間添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為 midamble并在第二個(gè)信令擴(kuò)頻碼片段后添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間隔Gap，形成由822個(gè)碼片 組成的待發(fā)序列，其基帶速率為1. 28Mcps ；最后經(jīng)波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送。參見圖14，在上行時(shí)隙信令碼道上，高空平臺(tái)接收到上行信令碼道的信號(hào)后，首先 進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波，得到上行信令數(shù)字信號(hào)；接著提取該上行信令數(shù)字 信號(hào)中的midamble進(jìn)行處理，確定用戶的同步時(shí)刻調(diào)整信息和功率水平調(diào)整信息并將這 些信息輸出到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成對(duì)應(yīng)的下行控制信令；然后平臺(tái)提取上行信令數(shù)字 信號(hào)中的信令擴(kuò)頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行解擴(kuò)解調(diào)譯碼，恢復(fù)上行信令信息并送至網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊 進(jìn)行后續(xù)處理。參見圖15，在下行信令時(shí)隙中，高空平臺(tái)發(fā)送端對(duì)信令編碼調(diào)制模塊輸出的信令 符號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用TDM復(fù)接；接著添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為midamble碼并添加長(zhǎng)度 為15的保護(hù)間隔Gap，形成下行信令時(shí)隙待發(fā)序列；最后對(duì)下行信令時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波 形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送。參照?qǐng)D16，在下行信令時(shí)隙中，用戶終端首先對(duì)接收到的下行信令時(shí)隙的信號(hào)進(jìn) 行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波，得到下行信令的數(shù)字信號(hào)；接著，用戶終端提取下行 信令數(shù)字信號(hào)中的midamble碼進(jìn)行下行同步和信道狀態(tài)估計(jì)，并根據(jù)估計(jì)出的信道狀態(tài) 信息CSI對(duì)下行信令數(shù)字信號(hào)中的信令符號(hào)進(jìn)行均衡；最后對(duì)均衡后的信令符號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼恢復(fù)原始信令信息。六、下行時(shí)隙TsO中同時(shí)發(fā)送語音信號(hào)和信令信號(hào)時(shí)的處理下行時(shí)隙TsO是系統(tǒng)幀中固定用于下行傳輸?shù)某Ｒ?guī)時(shí)隙。該時(shí)隙即可單獨(dú)用于下 行信令信息的傳輸，也可同時(shí)用于下行語音信號(hào)和下行信令信號(hào)的傳輸。下行時(shí)隙TsO中 同時(shí)發(fā)送語音信號(hào)和信令信號(hào)時(shí)的處理包括高空平臺(tái)的發(fā)送端處理和用戶終端的接收端處理。參照?qǐng)D17，在下行時(shí)隙TsO中同時(shí)發(fā)送語音信號(hào)和信令信號(hào)時(shí)，高空平臺(tái)首先對(duì) 信令符號(hào)和語音符號(hào)軟信息點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用；再添加midamble碼和保護(hù)間隔Gap ；最后進(jìn) 行波形成形、D/A變換以及正交上變頻發(fā)送。參見圖18，在下行時(shí)隙TsO中同時(shí)發(fā)送語音信號(hào)和信令信號(hào)時(shí)，用戶終端首先對(duì) 接收到的信令信號(hào)和語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波；接著提取midamble 進(jìn)行下行同步和信道估計(jì)；最后對(duì)下行信令數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)進(jìn)行信道均衡、解調(diào)譯碼從而 恢復(fù)出原始信令信息和語音信息。七、對(duì)于非語音信息的處理本系統(tǒng)除了支持語音信息傳輸外，還支持不同速率的非語音信息傳輸。在Tsl-Ts6 都作為上行時(shí)隙時(shí)，除了 Tsl中的一個(gè)信令碼道外，上行鏈路可提供23個(gè)擴(kuò)頻碼道，因此對(duì) 于大于4. 8Kbps而小于23X4. 8 = 110. 4Kbps的非語音信息，可以令其占用多個(gè)上行擴(kuò)頻 碼道從而實(shí)現(xiàn)可變速率的數(shù)據(jù)傳輸，速率的變化粒度為4. 8Kbps。對(duì)于更高速率的非語音信息傳輸，由于無更多的擴(kuò)頻碼道支持，因此使用擴(kuò)頻方 案已經(jīng)不能滿足要求。通過使用糾錯(cuò)能力極高的低密度奇偶校驗(yàn)碼LDPC和高階調(diào)制來 取代擴(kuò)頻的方案進(jìn)行高速非語音信息傳輸。為高速非語音信息傳輸設(shè)定三種速率水平 144Kbps、384Kbps 禾口 1. 92Mbps。參見圖19，對(duì)于144Kbps的高速非語音信息傳輸，上行鏈路上發(fā)送端在40ms之內(nèi) 產(chǎn)生1440*4 = 5760比特，尾部補(bǔ)1394個(gè)填充比特0到7154比特，經(jīng)7/8LDPC編碼生成 8176個(gè)編碼比特，由于LDPC編碼比特的前71M比特是原來的未編碼比特，因此可以將編 碼比特的前71M比特尾部添加的1394個(gè)填充比特刪除736個(gè)，得到7440個(gè)編碼比特；再 對(duì)這7440個(gè)編碼比特進(jìn)行QPSK調(diào)制到3720個(gè)符號(hào)，分到5個(gè)時(shí)隙中傳輸，每個(gè)時(shí)隙傳輸 744個(gè)符號(hào)；接著將這744個(gè)符號(hào)分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段之間添加midamble并在第二段 末尾添加保護(hù)間隔Gap，形成長(zhǎng)度為822的待發(fā)序列；最后對(duì)此待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A 變換后上變頻發(fā)送。由于40ms內(nèi)共有8幀，如果上下行資源對(duì)稱分配，則單個(gè)上行或者下行方向上可 以利用的時(shí)隙數(shù)為M個(gè)，在這M個(gè)時(shí)隙中選取6個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。這樣，剩余的時(shí)隙至少 支持另外3個(gè)144Kbps的用戶進(jìn)行高速非語音信息傳輸，或者用于語音信息的傳輸。參見圖20，對(duì)于384Kbps的高速非語音信息傳輸，上行鏈路上發(fā)送端在50ms之內(nèi) 產(chǎn)生3840*5 = 19200比特，在其尾部補(bǔ)2262個(gè)0到21462個(gè)比特；再分為3個(gè)長(zhǎng)度為7巧4 的比特段，對(duì)各段進(jìn)行7/8的LDPC編碼，生成3個(gè)長(zhǎng)度為8176的編碼比特段，由于LDPC編 碼比特端的前71M比特是原來的未編碼比特，因此可以將最后一個(gè)編碼比特段的前71M 個(gè)比特尾部補(bǔ)的2262個(gè)填充比特0刪掉2208個(gè)，得到22320個(gè)編碼比特；接著對(duì)這22320 個(gè)編碼比特進(jìn)行QPSK調(diào)制得到11160個(gè)符號(hào)，分到15個(gè)時(shí)隙中傳輸，每個(gè)時(shí)隙傳輸744個(gè)符號(hào)；然后將這744個(gè)符號(hào)分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段之間添加midamble并在第二段末尾添 加保護(hù)間隔Gap，形成長(zhǎng)度為822的待發(fā)序列；最后對(duì)此待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后 上變頻發(fā)送。由于50ms之內(nèi)共有10幀，如果上下行資源對(duì)稱分配，則在上行或者下行的單個(gè)方 向上可以利用的時(shí)隙數(shù)為30個(gè)，在這30個(gè)時(shí)隙內(nèi)平均選取15個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。這樣剩余 的時(shí)隙可以支持另外1個(gè)384Kbps的用戶進(jìn)行高速非語音信息傳輸，或者用于語音信息的 傳輸。參見圖21，對(duì)于1. 92Mbps的高速非語音信息傳輸，上行鏈路上發(fā)送端在40ms內(nèi) 產(chǎn)生76800比特，在其尾部補(bǔ)1894個(gè)0到78694比特；再分為11個(gè)長(zhǎng)為7巧4的比特段， 對(duì)各段進(jìn)行7/8LDPC編碼，生成11個(gè)長(zhǎng)為8176的編碼比特段，由于LDPC編碼比特端的前 7154比特是原來的未編碼比特，因此可以將最后一個(gè)編碼比特段的前71M個(gè)比特尾部補(bǔ) 的的1894填充比特0刪掉656個(gè)，保留1238個(gè)，這樣總共形成89280個(gè)編碼比特；接著對(duì) 這89280個(gè)編碼比特進(jìn)行32QAM調(diào)制得到17856個(gè)符號(hào)，放在對(duì)個(gè)時(shí)隙中傳輸，每個(gè)時(shí)隙傳 輸744個(gè)符號(hào)；然后將這744個(gè)符號(hào)分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段之間添加midamble并在第二 段末尾添加保護(hù)間隔Gap，形成長(zhǎng)度為822的待發(fā)序列；最后對(duì)此待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、 D/A變換后上變頻發(fā)送。由于40ms內(nèi)共有8幀，如果上下行資源對(duì)稱分配，則單個(gè)上行方向或者下行方向 上可以利用的時(shí)隙數(shù)為M個(gè)，可以滿足傳輸要求。參見圖22，在高速非語音信息144Kbps、384Kbps和1. 92Mbps上行傳輸時(shí)，高空平 臺(tái)對(duì)于接收到的高速非語音信號(hào)，首先進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波，得到高速非 語音數(shù)字信號(hào)；接著提取該高速非語音信息中的midamble碼以計(jì)算同步時(shí)刻偏差信息和 功率水平偏差信息，并將這些信息輸出到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成對(duì)應(yīng)的下行控制信令； 然后對(duì)高速非語音數(shù)字信號(hào)中的非語音符號(hào)進(jìn)行符號(hào)間隔采樣以得到各符號(hào)的軟信息點(diǎn) 并送至交換模塊進(jìn)行后續(xù)的交換。參見圖23，在高速非語音信息下行傳輸時(shí)，高空平臺(tái)首先對(duì)樣點(diǎn)電路交換輸出的 高速非語音符號(hào)軟信息點(diǎn)添加midamble碼和保護(hù)間隔Gap;然后進(jìn)行波形成形、D/A變換和 正交上變頻發(fā)送。參見圖24，在高速非語音信息下行傳輸時(shí)，用戶終端首先對(duì)接收到的高速非語音 信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波；然后提取midamble碼以進(jìn)行下行同步并估計(jì) 信道狀態(tài)信息；接著進(jìn)行信道均衡；最后進(jìn)行解調(diào)譯碼以獲得原始發(fā)送非語音信息。需要說明的是，上述實(shí)施例是較優(yōu)的例子，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在利用本 發(fā)明的原理和技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出簡(jiǎn)單的調(diào)整或替換，均應(yīng)屬 于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的移動(dòng)通信系統(tǒng)，包括位于平流層的高空平 臺(tái)、一個(gè)或多個(gè)地面上的地面網(wǎng)關(guān)以及用戶終端；所述的高空平臺(tái)包括一套用于形成N個(gè) 地面蜂窩網(wǎng)小區(qū)以及平臺(tái)上多波束天線的射頻中頻設(shè)備，該射頻中頻設(shè)備上連接有N個(gè)上 行信號(hào)接收處理模塊、N個(gè)下行信號(hào)發(fā)送處理模塊、一個(gè)樣點(diǎn)電路交換模塊以及一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管 理控制模塊，同時(shí)還包括一個(gè)信令解擴(kuò)解調(diào)模塊、一個(gè)信令編碼調(diào)制模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān)信息接 收處理模塊、一個(gè)網(wǎng)關(guān)信息發(fā)送處理模塊，N ^ 200，其特征在于用戶終端的射頻部件和用戶接口均與地面時(shí)分雙工-同步碼分多址TD-SCDMA系 統(tǒng)中的用戶終端相同，其基帶速率與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的基帶速率相同，且使用與地面 TD-SCDMA系統(tǒng)相同的頻段，保證用戶終端能接入地面TD-SCDMA系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)與TD-SCDMA第 三代移動(dòng)通信系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)部分兼容；地面網(wǎng)關(guān)作為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，其與高空平臺(tái)之間設(shè)有一條高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路，高空平臺(tái)通 信系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的用戶與本系統(tǒng)之外的地面TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶，通過高速數(shù)據(jù)傳 輸鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)和信令交換，以實(shí)現(xiàn)高空平臺(tái)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，高空平臺(tái)上的信令解擴(kuò)解 調(diào)譯碼模塊、網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以及信令編碼調(diào)制模塊依次連接，組成一個(gè)信令處理與網(wǎng) 絡(luò)控制管理中心，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信令信息的解讀、執(zhí)行和構(gòu)造。
3.如權(quán)利要求1所述的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，上行信號(hào)接收處理模塊，包括正交采樣模擬/數(shù)字A/D變換單元，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換輸 出的數(shù)字信號(hào)送至同步控制、功率控制和相關(guān)解擴(kuò)單元；同步控制單元，對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)，得到用 戶終端的同步時(shí)刻偏差并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)同步控制；功率控制單元，對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行功率水平估計(jì)，得到用 戶終端的功率水平偏差并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率控制；相關(guān)解擴(kuò)單元，使用半再生式信號(hào)處理方法對(duì)來自正交采樣A/D變換單元的數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行處理，即對(duì)各用戶發(fā)送的同步碼分多址CDMA信號(hào)僅進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)和Rake合并，得到各 符號(hào)的軟判決量，并將這些軟判決量輸出到樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換和進(jìn)一步傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，樣點(diǎn)電路交換模塊采用程 控電路交換，在信令的控制下對(duì)來自上行信號(hào)接收處理模塊的各個(gè)用戶的符號(hào)軟判決量進(jìn) 行交換，且對(duì)于非擴(kuò)頻信號(hào)采用基本的高速交換時(shí)鐘，而對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)使用按擴(kuò)頻因子降速 率的低速交換時(shí)鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，下行信號(hào)處理模塊由多路 復(fù)接單元、正交幅度調(diào)制單元構(gòu)成，該多路復(fù)接單元通過子幀交織時(shí)分復(fù)用方式對(duì)下行鏈 路向同一波束、同一頻帶中各用戶發(fā)送的多路信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)接，并將復(fù)接后的信號(hào)送至 正交幅度調(diào)制單元調(diào)制到載波頻率后向下發(fā)送。
6.如權(quán)利要求1所述的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端，是在地面 TD-SCDMA系統(tǒng)的單模用戶終端上，僅增加部分基帶處理功能的雙模用戶終端，以同時(shí)滿足 高空平臺(tái)系統(tǒng)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)的使用要求。
7.一種基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信方法，包括對(duì)信令信息進(jìn)行再生式處理，對(duì)非語音信息和語音信息進(jìn)行非再生式處理，其特征是，對(duì)語音信息的非再生 式處理包括(1)上行時(shí)隙語音碼道上用戶終端的發(fā)送步驟la)用戶終端對(duì)20ms內(nèi)的原始語音比特進(jìn)行1/2卷積編碼和四進(jìn)制相移鍵控QPSK調(diào) 制，得到96個(gè)用戶語音調(diào)制符號(hào)；lb)用長(zhǎng)度為31的Gold序列作為擴(kuò)頻碼對(duì)得到的用戶語音調(diào)制符號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，得到 2976個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)；Ic)對(duì)得到的擴(kuò)頻符號(hào)進(jìn)行時(shí)隙分割，得到4個(gè)長(zhǎng)度為744碼片的擴(kuò)頻符號(hào)塊； Id)將每個(gè)擴(kuò)頻符號(hào)塊分為等長(zhǎng)的兩段，在兩段中間添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為 midamble碼，得到長(zhǎng)度為807的符號(hào)序列，然后在符號(hào)序列尾部添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間隔 Gap,以形成長(zhǎng)度為822碼片的上行時(shí)隙待發(fā)序列；Ie)對(duì)上行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；(2)上行時(shí)隙語音碼道上高空平臺(tái)的接收步驟2a)高空平臺(tái)對(duì)接收到的語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、模擬/數(shù)字A/D變換和匹配濾波， 得到上行語音的數(shù)字信號(hào)；2b)提取上行語音數(shù)字信號(hào)中的midamble碼，進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)和功率水平估計(jì)，并 將估計(jì)出的同步時(shí)刻偏差信息和功率水平偏差信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成下行 信令；同時(shí)提取上行語音數(shù)字信號(hào)中的語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)，并對(duì)該語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行半再生式 處理，得到用戶的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)；2c)將語音符號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換；(3)下行語音時(shí)隙中高空平臺(tái)的發(fā)送步驟3a)高空平臺(tái)對(duì)樣點(diǎn)電路交換輸出的多個(gè)用戶的語音符號(hào)軟信息點(diǎn)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用TDM 復(fù)接，添加長(zhǎng)度為63的Gold序列作為midamble碼，并添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間隔Gap，形成 下行時(shí)隙待發(fā)序列；3b)對(duì)下行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；(4)下行語音時(shí)隙中用戶終端的接收步驟4a)用戶終端對(duì)接收到的下行語音時(shí)隙的信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波， 得到下行語音的數(shù)字信號(hào)；4b)提取下行語音數(shù)字信號(hào)中的midamble碼進(jìn)行下行同步和信道狀態(tài)估計(jì)； 4c)根據(jù)估計(jì)出的信道狀態(tài)信息CSI對(duì)下行語音數(shù)字信號(hào)中的語音符號(hào)進(jìn)行均衡； 4d)對(duì)均衡后的語音符號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼得到原始語音信息。
8.如權(quán)利要求7所述的基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信方法，其中 步驟2b)所述的對(duì)語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行半再生式處理，是指對(duì)語音擴(kuò)頻數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)和 Rake合并，得到語音符號(hào)的軟信息點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求7所述的基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信方法，其 特征是，對(duì)非語音信息進(jìn)行非再生式處理，分為低速非語音信息和高速非語音信息；低速 非語音信息使用所述的語音碼道進(jìn)行傳輸；高速非語音信息有三種典型的速率1441ApS、 3841cbpS和1. 92Mbps，采用LDPC編碼和高階調(diào)制機(jī)制，支持這三種的高速非語音信息傳輸， 對(duì)這三種高速非語音信息的非再生式處理包括A.上行時(shí)隙中用戶終端的發(fā)送步驟(Al)用戶終端對(duì)特定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)比特塊添加編碼填充尾比特并進(jìn)行7/8 碼率的LDPC編碼，之后刪除特定長(zhǎng)度的冗余比特并進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制符號(hào)塊；(A2)對(duì)調(diào)制符號(hào)塊按照時(shí)隙長(zhǎng)度進(jìn)行分割，得到長(zhǎng)度為744的特定數(shù)量調(diào)制符號(hào)子塊；(A3)將每個(gè)調(diào)制符號(hào)子塊分割為等長(zhǎng)的兩段，在兩段中間添加長(zhǎng)度為63的Gold序列 作為midamble碼，得到長(zhǎng)度為807的符號(hào)序列，之后在該序列尾部添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間 隔Gap，形成長(zhǎng)度為822的待發(fā)序列；(A4)對(duì)待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；B.上行時(shí)隙中高空平臺(tái)的接收步驟(Bi)對(duì)接收到的高速非語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾波，得到高速非語音數(shù)字信號(hào)；(B2)從得到的高速非語音數(shù)字信號(hào)中提取midamble碼進(jìn)行同步時(shí)刻估計(jì)，并將并將 估計(jì)出的同步時(shí)刻偏差信息送至網(wǎng)絡(luò)管理控制模塊以生成對(duì)應(yīng)的下行控制信令；同時(shí)對(duì)高 速非語音數(shù)字信號(hào)進(jìn)行符號(hào)速率采樣，得到非語音符號(hào)軟信息點(diǎn)； (B3)將非語音符號(hào)軟信息點(diǎn)送至樣點(diǎn)電路交換模塊進(jìn)行交換；C.下行時(shí)隙中高空平臺(tái)的發(fā)送步驟(Cl)高空平臺(tái)提取樣點(diǎn)電路交換輸出的非語音符號(hào)軟信息點(diǎn)，接著添加長(zhǎng)度為63的 Gold序列作為midamble碼并添加長(zhǎng)度為15的保護(hù)間隔Gap，形成下行時(shí)隙待發(fā)序列； (C2)對(duì)下行時(shí)隙待發(fā)序列進(jìn)行波形成形、D/A變換后正交上變頻發(fā)送；D.下行時(shí)隙中用戶終端的接收步驟(Dl)用戶終端對(duì)接收到的下行高速非語音信號(hào)進(jìn)行正交下變頻、A/D變換和匹配濾 波，得到下行高速非語音數(shù)字信號(hào)；(D2)提取下行高速非語音數(shù)字信號(hào)中的midamble碼進(jìn)行下行同步和信道狀態(tài)估計(jì)； (D3)根據(jù)估計(jì)出的信道狀態(tài)信息CSI對(duì)下行高速非語音數(shù)字信號(hào)中的非語音符號(hào)進(jìn) 行均衡；(D4)對(duì)均衡后的非語音符號(hào)進(jìn)行解調(diào)譯碼得到原始信息。
10.如權(quán)利要求9所述的基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信方法，其 特征是，步驟Al中所述的特定時(shí)間對(duì)應(yīng)于1441ibps、3841ibps和1. 92Mbps這三種速率分別 為40ms、50ms和40ms ；所述的原始數(shù)據(jù)比特塊的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于144kbps、384kbps和1. 92Mbps 這三種速率分別為5760、19200和76800 ；所述的編碼填充尾比特的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于1441ibpS、 3841ibps和1.92Mbps這三種速率分別為1394、2262和1894 ；所述的特定長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于 144kbps,384kbps和1. 92Mbps這三種速率分別為736、2208和656 ；步驟A2中所述的調(diào)制 符號(hào)子塊的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)于144kbps、384kbps和1. 92Mbps這三種速率分別為5、15和24。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高空平臺(tái)半再生式信號(hào)處理的移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有高空平臺(tái)資源有限與大用戶容量之間的矛盾問題。其包括高空平臺(tái)、地面網(wǎng)關(guān)和用戶終端；高空平臺(tái)接收上行信號(hào)后進(jìn)行再生式處理或半再生式處理并構(gòu)建下行信號(hào)發(fā)送；用戶終端的射頻部件、用戶接口、基帶速率和所用頻段均與地面TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶終端相同，以實(shí)現(xiàn)與TD-SCDMA系統(tǒng)的部分兼容；高空平臺(tái)的用戶通過地面網(wǎng)關(guān)與高空平臺(tái)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路實(shí)現(xiàn)與地面TD-SCDMA系統(tǒng)中的用戶的互聯(lián)互通；該系統(tǒng)能在有限的高空平臺(tái)資源下，最大化所支持的用戶容量，提供良好QoS保證的實(shí)時(shí)話音與多媒體業(yè)務(wù)，可用于構(gòu)建位于平流層內(nèi)的低復(fù)雜度高空平臺(tái)蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102065032SQ20101022725
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者孫德春, 易克初, 汪俊, 田斌 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)