本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

基于地球同步軌道衛(wèi)星的移動(dòng)通信系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱衛(wèi)通系統(tǒng))，具有地面移動(dòng)通信系統(tǒng)不可比擬的廣域覆蓋特性。同步衛(wèi)星裝置有波束賦形網(wǎng)絡(luò)，可以形成上百個(gè)極窄波束投射至地球表面，每個(gè)波束對(duì)應(yīng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)蜂窩小區(qū)(Cell)，形成多波束組網(wǎng)，波束之間采用異頻組網(wǎng)。

目前國(guó)際電聯(lián)(ITU)正組織討論基于第四代陸地移動(dòng)通信(IMT-Advanced)技術(shù)體制的寬帶衛(wèi)星移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化問題，以替代目前基于第三代陸地移動(dòng)通信(IMT-2000)的全球衛(wèi)星移動(dòng)通信體制(Geo-Mobile Radio，GMR)。

在現(xiàn)有的衛(wèi)通系統(tǒng)中，主叫終端與被叫終端進(jìn)行通信時(shí)，通信信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)一般為“主叫終端-衛(wèi)星-信關(guān)站-核心網(wǎng)-信關(guān)站-衛(wèi)星-被叫終端”，在該模式中終端經(jīng)衛(wèi)星接入信關(guān)站并通過地面核心網(wǎng)完成數(shù)據(jù)通信。以地球同步軌道通信衛(wèi)星為例，衛(wèi)星距離地面的距離約為36000km，地面移動(dòng)終端與衛(wèi)星之間的無線信號(hào)傳播時(shí)延約為270ms。衛(wèi)通系統(tǒng)遠(yuǎn)高于地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳播時(shí)延給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了諸多挑戰(zhàn)，特別是實(shí)時(shí)性要求高的話音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的衛(wèi)通系統(tǒng)時(shí)延較大，數(shù)據(jù)傳輸效率較低的問題，提供一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法和系統(tǒng)。

一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：

獲取主叫終端的尋址信息和被叫終端的尋址信息，分別根據(jù)主叫終端的尋址信息以及被叫終端的尋址信息，向主叫終端和被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求；其中，主叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載，被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立被叫終端與衛(wèi)星之間的承載；

向地面信關(guān)站發(fā)出物理層資源調(diào)度請(qǐng)求，所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求中攜帶主叫終端的尋址信息、被叫終端的尋址信息和物理層資源分配信息；其中，地面信關(guān)站響應(yīng)所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求為主叫終端和被叫終端分配通信所需的物理層資源；

將主叫終端和被叫終端對(duì)應(yīng)的波束信息通過控制信令發(fā)送至衛(wèi)星，為主叫終端和被叫終端分配波束資源；其中，地面信關(guān)站根據(jù)所述物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行調(diào)度，衛(wèi)星根據(jù)所述承載、波束信息和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括：

地面信關(guān)站、衛(wèi)星控制中心、網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星；

所述衛(wèi)星控制中心用于獲取主叫終端的尋址信息和被叫終端的尋址信息，分別根據(jù)主叫終端的尋址信息以及被叫終端的尋址信息，向主叫終端和被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求，向地面信關(guān)站發(fā)出物理層資源調(diào)度請(qǐng)求，所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求中攜帶主叫終端的尋址信息、被叫終端的尋址信息和物理層資源分配信息，并將主叫終端和被叫終端對(duì)應(yīng)的波束信息通過控制信令發(fā)送至衛(wèi)星，為主叫終端和被叫終端分配波束資源；

所述網(wǎng)關(guān)用于響應(yīng)所述承載建立請(qǐng)求建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載以及被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立被叫終端與衛(wèi)星之間的承載；

所述地面信關(guān)站響應(yīng)所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求為主叫終端和被叫終端分配通信所需的物理層資源，并根據(jù)所述物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行調(diào)度；

所述衛(wèi)星用于根據(jù)所述承載、波束信息和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

上述衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法和系統(tǒng)，通過建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載、終端與衛(wèi)星之間的承載，為主叫終端和被叫終端分配通信所需的物理層資源，并向衛(wèi)星發(fā)送控制信令從而為主叫終端和被叫終端分配波束資源，在通信時(shí)，地面信關(guān)站根據(jù)所述物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行調(diào)度，衛(wèi)星根據(jù)所述承載和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了通信信號(hào)由主叫終端-衛(wèi)星-被叫終端的傳輸，減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的雙跳模式衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)示意圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例的單跳模式衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)示意圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法流程圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例的接入層協(xié)議棧示意圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例的TtT/LTE雙載波傳輸方案示意圖；

圖6為一個(gè)實(shí)施例的終端Class 1TtT FDD半雙工示意圖；

圖7為一個(gè)實(shí)施例的終端Class 2LTE與TtT模式切換示意圖；

圖8為一個(gè)實(shí)施例的Class 2終端TtT FDD半雙工示意圖；

圖9為一個(gè)實(shí)施例的TtT射頻信號(hào)交換矩陣工作原理示意圖；

圖10為一個(gè)實(shí)施例的前向信道與后向信道示意圖；

圖11為一個(gè)實(shí)施例的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為一個(gè)實(shí)施例的3GPP LTE非漫游網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；

圖13為一個(gè)實(shí)施例的支持TtT功能的衛(wèi)通系統(tǒng)組成示意圖；

圖14為一個(gè)實(shí)施例的TtT業(yè)務(wù)的信令流程設(shè)計(jì)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。

衛(wèi)通系統(tǒng)中各無線節(jié)點(diǎn)依靠衛(wèi)星中繼進(jìn)行通信，為降低話音時(shí)延，本發(fā)明提出一種終端(User Equipment，UE)到終端(Terminal to Terminal，TtT)模式，即地面用戶終端間通信由衛(wèi)星直接予以轉(zhuǎn)發(fā)，而不是轉(zhuǎn)發(fā)至地面信關(guān)站。為了便于區(qū)分，定義：

“終端-衛(wèi)星-終端”的通信模式為TtT單跳(Single-hop)通信模式，該模式中終端間通信不經(jīng)過地面信關(guān)站；

“終端-衛(wèi)星-信關(guān)站-核心網(wǎng)-信關(guān)站-衛(wèi)星-終端”為雙跳(Double-hop)通信模式，在該模式中終端經(jīng)衛(wèi)星接入信關(guān)站并通過地面核心網(wǎng)完成數(shù)據(jù)通信。

雙跳模式衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)示意圖和單跳模式衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)示意圖分別如圖1和圖2所示。在本方案中，衛(wèi)通系統(tǒng)由衛(wèi)星、核心網(wǎng)、地面信關(guān)站和移動(dòng)終端組成。其中，衛(wèi)星對(duì)來自地面的移動(dòng)終端和地面信關(guān)站的無線通信信號(hào)做移頻-放大透明轉(zhuǎn)發(fā)，即物理層中繼方式為：

在雙跳模式下，移動(dòng)終端的信號(hào)通過衛(wèi)星接收后透明轉(zhuǎn)發(fā)給地面的衛(wèi)星接入點(diǎn)，地面的衛(wèi)星接入點(diǎn)再和衛(wèi)星核心網(wǎng)相連，如圖1所示；

在單跳模式下，移動(dòng)終端的信號(hào)通過衛(wèi)星接收后透明轉(zhuǎn)發(fā)給地面另一個(gè)移動(dòng)終端，移動(dòng)終端間的TtT通信信號(hào)無需經(jīng)過地面信關(guān)站和核心網(wǎng)的處理，如圖2所示。

如圖3所示，本發(fā)明的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法可包括以下步驟：

S1，獲取主叫終端的尋址信息和被叫終端的尋址信息，分別根據(jù)主叫終端的尋址信息以及被叫終端的尋址信息，向主叫終端和被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求；其中，主叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載，被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立被叫終端與衛(wèi)星之間的承載；

其中，可以接收主叫終端發(fā)送的呼叫請(qǐng)求信令，從所述呼叫請(qǐng)求信令中獲取主叫終端的尋址信息以及被叫終端的唯一標(biāo)識(shí)，并將所述呼叫請(qǐng)求信令轉(zhuǎn)發(fā)至被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)，并接收被叫終端發(fā)送的呼叫接納信令，從所述呼叫接納信令中獲取被叫終端的尋址信息。在接收被叫終端響應(yīng)所述尋呼消息發(fā)送的呼叫接納信令之后，還可以將所述呼叫接納信令發(fā)送至主叫終端；接收主叫終端回復(fù)的呼叫確認(rèn)信令；將所述呼叫確認(rèn)信令轉(zhuǎn)發(fā)至被叫終端；在被叫終端收到所述確認(rèn)信令后，分別根據(jù)主叫終端的尋址信息以及被叫終端的尋址信息，向主叫終端和被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求。

在獲取尋址信息之前，主叫與被叫終端需要完成網(wǎng)絡(luò)附著，并利用默認(rèn)承載所提供的IP傳輸通道注冊(cè)至TtT SCC(Satellite Control Center，衛(wèi)星控制中心)實(shí)體。因此，可以接收主叫終端和被叫終端發(fā)送的注冊(cè)請(qǐng)求；其中，所述注冊(cè)請(qǐng)求包括主叫終端和被叫終端的注冊(cè)信息，所述注冊(cè)信息包括TtT ID(即終端進(jìn)行TtT通信的標(biāo)識(shí))，主叫終端和被叫終端所在小區(qū)對(duì)應(yīng)的波束(即Cell ID，小區(qū)標(biāo)識(shí))，主叫終端和被叫終端的地面信關(guān)站標(biāo)識(shí)(eNB ID)，跟蹤區(qū)(Tracking Area Code，TAC)，網(wǎng)關(guān)標(biāo)識(shí)(APN ID)和主叫終端的IP地址以及被叫終端的IP地址；響應(yīng)所述注冊(cè)請(qǐng)求對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行注冊(cè)；從所述注冊(cè)信息中獲取注冊(cè)后的主叫終端和被叫終端的尋址信息。

在向主叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求之后，主叫終端所在的網(wǎng)關(guān)可為主叫終端分配物理層傳輸信道和邏輯信道，將服務(wù)數(shù)據(jù)單元封裝為協(xié)議數(shù)據(jù)單元，根據(jù)所述物理層傳輸信道、邏輯信道和協(xié)議數(shù)據(jù)單元建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載；在向被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求之后，被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)可為被叫終端分配物理層傳輸信道和邏輯信道，將服務(wù)數(shù)據(jù)單元封裝為協(xié)議數(shù)據(jù)單元，根據(jù)所述物理層傳輸信道、邏輯信道和協(xié)議數(shù)據(jù)單元建立被叫終端與衛(wèi)星之間的承載。

由于TtT業(yè)務(wù)流與普通的LTE(Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn))業(yè)務(wù)流的傳輸通道不同，終端需要在用戶面將兩者予以區(qū)分。因此當(dāng)終端觸發(fā)TtT業(yè)務(wù)流時(shí)，為了承載TtT業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)，終端在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的控制下建立TtT專用承載(TtT Dedicated Radio Bearer)，簡(jiǎn)稱TRB。

由物理層設(shè)計(jì)可知，TtT業(yè)務(wù)傳輸使用了不同于LTE規(guī)范定義的物理層資源，MAC層應(yīng)屏蔽LTE物理層處理和TtT物理層處理的不同，對(duì)上層提供一致的操作接口。進(jìn)一步地，MAC層還應(yīng)盡量適配并屏蔽不同TtT物理層實(shí)現(xiàn)方案以及技術(shù)演進(jìn)而帶來的變化。

因此，將TtT物理層傳輸資源定義為新的物理層傳輸信道TtT PTCH(TtT Physical Transmission CHannel)，并為MAC層通過新的傳輸信道TtT TCH(TtT Transportation CHannel)提供TtT傳輸服務(wù)。MAC則為TRB的傳輸定義新的邏輯信道TtT TTCH(TtT Traffic CHannel)，MAC將TRB SDU封裝為獨(dú)立的TtT PDU，通過TtT TCH交由物理層，物理層通過PTCH完成收發(fā)。該協(xié)議棧架構(gòu)如圖4所示。在實(shí)現(xiàn)上，TRB信道的具體功能實(shí)現(xiàn)可以復(fù)用和操控LTE協(xié)議棧的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，邏輯上和已有的LTE信道是分開的，相對(duì)獨(dú)立。其中：

PHY：Physical，物理層；

MAC：Media Access Control，媒體訪問控制；

RLC：Radio Link Control，無線鏈路控制；

PDCP：Packet Data Convergence Protocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議；

RRC：Radio Resource Control，無線資源控制；

PCCH：Paging Control Channel，尋呼控制信道；

BCCH：Broadcast Control Channel，廣播控制信道；

CCCH：Common Control Channel，公共控制信道；

DCCH：Dedicated Control Channel，專用控制信道；

DTCH：Dedicated Traffic Channel，專用業(yè)務(wù)信道；

SRB：Signaling Radio Bearer，信令無線承載；

DRB：Data Radio Bearer，數(shù)據(jù)無線承載；

PCH：Paging Channel，尋呼信道；

BCH：Broadcast Channel，廣播信道；

RACH：Random Access Channel，隨機(jī)接入信道；

DL-SCH：Downlink Share Channel，下行共享信道；

UL-SCH：Uplink Share Channel，上行共享信道；

PBCH：Physical Broadcast Channel，物理廣播信道；

PRACH：Physical Random Access Channel，物理隨機(jī)接入信道；

PDSCH：Physical Downlink Shared Channel，物理下行共享信道；

PUSCH：Physical Uplink Shared Channel，物理上行共享信道；

HARQ：Hybrid Automatic Repeat reQuest，混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求。

S2，向地面信關(guān)站發(fā)出物理層資源調(diào)度請(qǐng)求，所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求中攜帶主叫終端的尋址信息、被叫終端的尋址信息和物理層資源分配信息；其中，地面信關(guān)站響應(yīng)所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求為主叫終端和被叫終端分配通信所需的物理層資源；

根據(jù)目前衛(wèi)通系統(tǒng)擁有的頻譜資源，對(duì)于單跳模式的TtT傳輸和雙跳模式的LTE傳輸采用帶內(nèi)中繼方案，即TtT傳輸與LTE傳輸復(fù)用相同的頻段(Band)。衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)模式中衛(wèi)星不具備調(diào)制解調(diào)能力，無法通過信號(hào)處理方式識(shí)別LTE傳輸和TtT傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)，因此需要通過FDM(Frequency Division Multiplexing，頻分復(fù)用)或TDM(Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用)方式實(shí)現(xiàn)TtT與LTE傳輸?shù)臅r(shí)頻資源復(fù)用與解復(fù)用。

定義終端的能力類型如下：

Class 1：終端可同時(shí)進(jìn)行LTE和TtT雙模通信，即具備LTE和TtT兩路獨(dú)立的收發(fā)信機(jī)；

Class 2：終端在同一時(shí)刻僅支持一種模式的通信，即LTE與TtT以TDD方式復(fù)用一路收發(fā)信機(jī)。

在波束(蜂窩小區(qū))級(jí)別，采用FDM方式為TtT與LTE劃分不同子頻段(Sub-band)，并在TtT子頻段與LTE子頻段之間留出空白的保護(hù)子頻段(Guard sub-band)，LTE傳輸子頻段與TtT傳輸子頻段各自使用不同的載波頻點(diǎn)，即如圖5所示的雙載波方案。該方案使得衛(wèi)星可以通過前置濾波器分離TtT與LTE的射頻信號(hào)，從而無需做數(shù)字域處理。

對(duì)于雙載波方案，終端可以不通過子載波自動(dòng)扣除(Autonomous Subcarrier Reduction，ASR)的方式實(shí)現(xiàn)接收。如果LTE傳輸子頻段采用標(biāo)準(zhǔn)LTE帶寬，則終端的LTE模式操作也不需要進(jìn)行各物理信道/信號(hào)的資源重映射操作。該方案與LTE載波聚合(Carrier Aggregation)類似，可以將LTE傳輸子頻段和TtT傳輸子頻段視同載波聚合中的CC(Component Carrier，分量載波)，只是TtT CC是非LTE標(biāo)準(zhǔn)的。

保護(hù)子頻段的帶寬選擇主要取決于衛(wèi)星的前置濾波器設(shè)計(jì)，但應(yīng)保持為300kHz的整數(shù)倍。LTE子頻段與TtT子頻段之間的帶內(nèi)干擾應(yīng)滿足帶內(nèi)載波聚合(Intra-band Carrier Aggregation)的射頻指標(biāo)要求，根據(jù)保護(hù)子頻段的大小，可進(jìn)一步細(xì)分為帶內(nèi)連續(xù)載波聚合(Intra-band Continuous Carrier Aggregation)以及帶內(nèi)不連續(xù)載波聚合(Intra-band Non-continuous Carrier Aggregation)兩種規(guī)范要求。整個(gè)頻段的帶外干擾應(yīng)滿足LTE對(duì)該頻段的射頻指標(biāo)要求。以上設(shè)計(jì)目的在于使得終端可以盡量重用已有物理層參數(shù)設(shè)置，并減少標(biāo)準(zhǔn)化工作量。

Class 1并且具有FDD全雙工的終端能夠支持此方案。對(duì)于Class 1但僅支持FDD半雙工的終端，則TtT通信雙方終端需要以FDD半雙工方式通信，如圖6所示。圖中深色方塊和帶條紋的方塊分別表示發(fā)送數(shù)據(jù)的頻段，白色方塊表示不發(fā)送數(shù)據(jù)的空白頻段。

對(duì)于Class 2的終端而言，需要以TDD的方式在LTE模式與TtT模式之間進(jìn)行切換，如圖7所示。這種模式切換類似LTE異頻/異系統(tǒng)測(cè)量機(jī)制。LTE異頻/異系統(tǒng)測(cè)量機(jī)制是服務(wù)小區(qū)(Serving Cell)為需要執(zhí)行異頻/異系統(tǒng)的終端配置周期性的測(cè)量時(shí)隙(Inter-RAT/frequency Measurement Gap)，終端在測(cè)量時(shí)隙暫時(shí)停止與服務(wù)小區(qū)之間的通信，下行同步到待測(cè)量的異頻/異系統(tǒng)小區(qū)完成信號(hào)強(qiáng)度/質(zhì)量測(cè)量，以及指定小區(qū)系統(tǒng)廣播信息的讀取。因此，對(duì)于Class 2的終端，在其進(jìn)行TtT通信期間，地面信關(guān)站需要為其配置終端特定(UE-specific)的周期性TtT操作時(shí)隙(TtT Operation Gap)。圖中LTE所在方塊是指采用LTE方式進(jìn)行通信的時(shí)隙，TtT TTI(Transmission Time Interval，傳輸時(shí)間間隔)所在方塊是指采用TtT方式進(jìn)行通信的時(shí)隙。

進(jìn)一步地，對(duì)于支持TtT FDD全雙工的Class 2的終端，在TtT操作時(shí)隙可以同時(shí)進(jìn)行TtT收發(fā)操作。而僅支持TtT FDD半雙工的Class 2的終端，則需要進(jìn)一步將分配給其的TtT操作時(shí)隙劃分為接收時(shí)隙和發(fā)射時(shí)隙，如圖8所示的兩種方式。圖中深色方塊是指發(fā)送時(shí)隙，淺色方塊是指接收時(shí)隙。

假定TtT子頻段帶寬不變，則僅支持TtT FDD半雙工的Class 2的終端相比支持TtT FDD全雙工的Class 2終端需要多一倍的TtT TTI。但從小區(qū)層面，如果有多個(gè)這樣的終端，則可以通過調(diào)度實(shí)現(xiàn)不同終端在同一個(gè)TtT TTI上分別進(jìn)行收發(fā)，以提高資源利用率。

正常接入模式下，終端具有OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交頻分多址)接收機(jī)與SC-FDMA(Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，單載波頻分多址)發(fā)射機(jī)。TtT模式中衛(wèi)星僅進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)，這意味著終端需要具有OFDMA發(fā)射機(jī)或SC-FDMA接收機(jī)。進(jìn)一步考慮到OFDM的PAPR(Peak to Average Power Ratio，峰均功率比)高于SC-FDMA，而終端的功率和體積受限，因此TtT采用SC-FDMA作為物理層傳輸方式，并且仍沿用LTE DMRS(DeModulation Reference Signal，解調(diào)參考信號(hào))設(shè)計(jì)，即終端需增加SC-FDMA接收機(jī)功能。

S3，將主叫終端和被叫終端對(duì)應(yīng)的波束信息通過控制信令發(fā)送至衛(wèi)星，為主叫終端和被叫終端分配波束資源；其中，地面信關(guān)站根據(jù)所述物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行調(diào)度，衛(wèi)星根據(jù)所述承載、波束信息和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

所述波束信息可包括主叫終端和被叫終端的TtT ID、主叫終端所在的波束標(biāo)識(shí)、主叫終端的PRB(Physical Resource Block，物理資源塊)偏移、主叫終端的定時(shí)偏移，被叫終端所在的波束標(biāo)識(shí)、被叫終端的PRB偏移和被叫終端的定時(shí)偏移。

在將主叫終端和被叫終端對(duì)應(yīng)的波束信息通過控制信令發(fā)送至衛(wèi)星之后，所述衛(wèi)星可進(jìn)一步通過與主叫終端之間的承載從主叫終端接收通信信號(hào)，根據(jù)所述波束信息將所述通信信號(hào)從主叫終端對(duì)應(yīng)的波束切換至被叫終端對(duì)應(yīng)的波束，并通過與被叫終端之間的承載將所述通信信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至被叫終端。

衛(wèi)通系統(tǒng)既需要支持同一波束(蜂窩小區(qū))內(nèi)的TtT業(yè)務(wù)(即Intra-beam TtT Service)，也需要支持不同波束之間的TtT業(yè)務(wù)(即Inter-beam TtT Service)。因此作為TtT業(yè)務(wù)的中繼通信節(jié)點(diǎn)的衛(wèi)星，需要具備不同波束的信號(hào)流/信息流的多路輸入/輸出交換能力(Multiple Beam I/O Switching)。

工作于透明轉(zhuǎn)發(fā)模式的衛(wèi)星僅具備模擬信號(hào)的放大及頻段搬移的能力，不具備調(diào)制解調(diào)以及存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)功能。為實(shí)現(xiàn)不同波束間的TtT功能，顯然星上需要具備射頻信號(hào)交換能力，即如圖9所示，假定波束數(shù)為L(zhǎng)，需要L×L的射頻信號(hào)交換矩陣完成不同波束間TtT射頻信號(hào)的接收、放大與轉(zhuǎn)發(fā)。

根據(jù)衛(wèi)通系統(tǒng)的部署特點(diǎn)，如圖10所示，可將地面信關(guān)站與衛(wèi)星之間的雙向無線通信鏈路定義為前向信道，使用的頻段標(biāo)記為f1，衛(wèi)星與終端之間的雙向無線通信鏈路定義為后向信道，使用的頻段標(biāo)記為f2。因?yàn)樾l(wèi)通系統(tǒng)采用LTE-FDD技術(shù)體制，因此前向信道和后向信道均通過FDD方式實(shí)現(xiàn)雙工通信，即前向(后向)信道中使用f1_DL/f1_UL(f2_DL/f2_UL)兩個(gè)頻點(diǎn)分別進(jìn)行下行/上行傳輸。

結(jié)合圖9與圖10可知，對(duì)于TtT業(yè)務(wù)傳輸，假定位于波束i(i≤L)的UE_A與位于波束j(j≤L)的UE_B建立了TtT業(yè)務(wù)，衛(wèi)星將從波束i(波束j)的后向信道的上行頻點(diǎn)f_UL收到的TtT無線射頻信號(hào)，放大后轉(zhuǎn)發(fā)至波束j(波束i)的后向信道的下行頻點(diǎn)f_DL，以及波束i(和/或波束j)的前向信道的上行頻點(diǎn)f_UL，實(shí)現(xiàn)TtT的射頻信號(hào)交換功能以及TtT業(yè)務(wù)的監(jiān)聽功能。L是波束的總數(shù)量。

在在衛(wèi)星根據(jù)所述承載和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)之后，當(dāng)本次會(huì)話結(jié)束時(shí)，可接收被叫終端發(fā)送的會(huì)話結(jié)束信令；將所述會(huì)話結(jié)束信令轉(zhuǎn)發(fā)至主叫終端；接收主叫終端發(fā)送的會(huì)話結(jié)束確認(rèn)信令，控制衛(wèi)星釋放波束資源，控制地面信關(guān)站釋放TtT物理層資源，并通知網(wǎng)關(guān)釋放所述承載。

如圖11所示，本發(fā)明還提供一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可包括：

地面信關(guān)站、衛(wèi)星控制中心、網(wǎng)關(guān)和衛(wèi)星；

所述衛(wèi)星控制中心用于獲取主叫終端的尋址信息和被叫終端的尋址信息，分別根據(jù)主叫終端的尋址信息以及被叫終端的尋址信息，向主叫終端和被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)發(fā)起承載建立請(qǐng)求，向地面信關(guān)站發(fā)出物理層資源調(diào)度請(qǐng)求，所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求中攜帶主叫終端的尋址信息、被叫終端的尋址信息和物理層資源分配信息，并將主叫終端和被叫終端對(duì)應(yīng)的波束信息通過控制信令發(fā)送至衛(wèi)星，為主叫終端和被叫終端分配波束資源；

所述網(wǎng)關(guān)用于響應(yīng)所述承載建立請(qǐng)求建立主叫終端與衛(wèi)星之間的承載以及被叫終端所在的網(wǎng)關(guān)建立被叫終端與衛(wèi)星之間的承載；

所述地面信關(guān)站響應(yīng)所述物理層資源調(diào)度請(qǐng)求為主叫終端和被叫終端分配通信所需的物理層資源，并根據(jù)所述物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端進(jìn)行調(diào)度；

所述衛(wèi)星用于根據(jù)所述承載、波束信息和物理層資源對(duì)主叫終端和被叫終端之間的通信信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

3GPP定義的LTE非漫游(Non-roaming)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖12所示，就LTE接入而言，主要網(wǎng)元包括終端(UE)，基站(eNB)組成的接入網(wǎng)(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，即演進(jìn)的通用地面無線接入網(wǎng))，以及主要由移動(dòng)性管理實(shí)體(MME，Mobility Management Entity)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)(Serving Gateway，S-GW)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(PDN Gateway，P-GW)組成的演進(jìn)型分組域核心網(wǎng)(EPC)。其中：

SGSN：Service GPRS Supporting Node，業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)；

HSS：Home Subscriber Server，歸屬簽約用戶服務(wù)器；

S1、S3、S4、S5、S6a、S10、S11、S12、LTE-Uu、S1-U、Gx、Rx、SGi為網(wǎng)元間接口；

GERAN：GSM EDGE Radio Access Network，GSM數(shù)據(jù)增強(qiáng)型接入網(wǎng)；

PCRF：Policy and Charging Rules Function，策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能單元；

PDN：Packet Data Network，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)；

Operator’s IP Services：運(yùn)營(yíng)商IP服務(wù)；

IMS：IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)；

PSS：Packet Switching Service，分組交換業(yè)務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)TtT功能，衛(wèi)通系統(tǒng)在LTE系統(tǒng)定義的網(wǎng)元基礎(chǔ)上，新增自定義網(wǎng)元TtT Function(TtT功能實(shí)體)和TtT Application Server(TtT AS，TtT應(yīng)用服務(wù)實(shí)體)。TtT AS網(wǎng)元負(fù)責(zé)TtT業(yè)務(wù)的會(huì)話管理與呼叫接續(xù)，TtT Function負(fù)責(zé)TtT業(yè)務(wù)所需無線傳輸資源、射頻信號(hào)交換資源的管理與控制，是實(shí)現(xiàn)TtT功能最重要的功能實(shí)體。支持TtT功能的衛(wèi)通系統(tǒng)組成如圖13所示。

基于該系統(tǒng)組成，表1對(duì)系統(tǒng)各接口做簡(jiǎn)要說明。

表1：系統(tǒng)各接口功能說明

與地面通信系統(tǒng)的終端直通功能不同，衛(wèi)星系統(tǒng)的TtT傳輸必須借助于衛(wèi)星的中繼傳輸服務(wù)，而星上中繼/交換功能的控制與管理則由地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)責(zé)。因此，TtT通信是一種基于網(wǎng)絡(luò)控制的終端間通信。因此，僅當(dāng)終端處于RRC連接態(tài)時(shí)才能夠發(fā)起TtT業(yè)務(wù)連接請(qǐng)求。在TtT通信期間，終端至少需要以類似激活態(tài)DRX(Discontinuous Reception，非連續(xù)接收)的方式保持與地面信關(guān)站的上下行同步與信令和數(shù)據(jù)通信。

考慮到衛(wèi)星系統(tǒng)的射頻交換功能需要為多個(gè)波束的終端服務(wù)，為避免沖突與阻塞，需要對(duì)其進(jìn)行集中式控制與管理，該功能有TtT Function完成，而地面信關(guān)站對(duì)終端的TtT傳輸相關(guān)的調(diào)度，必須與TtT Function對(duì)星上射頻交換資源的分配使用保持一致。也就是說，衛(wèi)星系統(tǒng)TtT業(yè)務(wù)的無線傳輸與射頻交換資源實(shí)際上是由TtT Function完成分配的。

此外，考慮到TtT AS(Application Server，應(yīng)用服務(wù))與TtT Function緊密相關(guān)，故實(shí)現(xiàn)上可部署在同一網(wǎng)元，將其定義為TtT SCC。綜上所述，TtT SCC的功能包括三個(gè)主要部分：

(1)TtT衛(wèi)星切換調(diào)度：完成衛(wèi)星射頻交換矩陣的資源分配；

(2)TtT中央調(diào)度：通過地面信關(guān)站完成TtT傳輸?shù)臒o線資源管理與控制；

(3)TtT應(yīng)用服務(wù)：完成TtT VoIP業(yè)務(wù)的會(huì)話控制與呼叫接續(xù)。

TtT業(yè)務(wù)的信令流程設(shè)計(jì)如圖14所示。

TtT業(yè)務(wù)流程說明如表2所示。

表2：TtT業(yè)務(wù)流程說明

衛(wèi)星通信的一個(gè)重要特點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)延，遠(yuǎn)高于地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳播時(shí)延給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了諸多挑戰(zhàn)。特別是實(shí)時(shí)性要求高的話音業(yè)務(wù)時(shí)延。本發(fā)明設(shè)計(jì)的TtT技術(shù)方案允許終端之間通過衛(wèi)星直接進(jìn)行通信，對(duì)于未應(yīng)用TtT的系統(tǒng)，可減少約135×2＝270ms的時(shí)延，顯著改善實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)，因此對(duì)于例如語音這樣的對(duì)實(shí)時(shí)傳輸要求嚴(yán)格的業(yè)務(wù)具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

本發(fā)明提出了一種基于LTE技術(shù)體制的TtT通信技術(shù)方案，可顯著降低話音時(shí)延，減少衛(wèi)通信道長(zhǎng)時(shí)延對(duì)話音業(yè)務(wù)用戶體驗(yàn)的負(fù)面影響，改善實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)。該方案的特點(diǎn)在于：

雙跳通信模式采用適配長(zhǎng)時(shí)延信道的LTE技術(shù)體制；

TtT模式下，終端間通信鏈路的建立是基于地面網(wǎng)絡(luò)(信關(guān)站和核心網(wǎng))的控制，終端處理簡(jiǎn)單；

星上不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)收發(fā)、協(xié)議處理、業(yè)務(wù)交換功能，可靠性高；

引入的空口協(xié)議修改少，易于實(shí)現(xiàn)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。