[发明专利]一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法

说明书

本发明公开了一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，属于通信领域。本发明在系统中配置专门用于对终端实施高精度测量的测量间隔，对于时分双工系统该测量间隔包括上行测量间隔和下行测量间隔，基站与终端之间可在实现无线通信过程的同时，实现对终端的高精度测距、测速等测量。本发明使用一套系统和相同的空口资源实现通信与测量，实现了移动通信技术与测控技术的融合，利用同一套系统既能基于5G空口技术实现高速率、大容量、低时延的通信，又能同时实现对飞行器进行跟踪测轨为目的的高精度测量，包括测距以及测速等，提升了系统能力，解决了卫星互联网系统等非地面移动通信系统利用OFDM波形进行通信时，无法对飞行器进行高精度测距测速的问题，同时通过统一空口简化了系统，降低了系统建设和管理成本。

技术领域

本发明属于通信领域，特别是在基于OFDM空口波形的非地面移动通信系统中实现高精度测量的方法。

背景技术

在移动通信系统中，4G技术是当前应用最为广泛的陆地移动通信技术，5G的商用则在近年来开始迅速推广普及，同时，这些移动通信技术也开始与卫星通信进行技术融合，出现了基于地面移动通信空口技术实现非地面移动通信的通信系统，例如低轨卫星互联网系统。在4G 和5G地面移动通信系统中，空口采用基于OFDM波形的通信体制，为了对终端实施定位，通常采用对参考信号进行TOA估计的方法进行测距。基站接收机通过获得上行参考信号(preamble 或SRS)的时延谱，对终端的空口传输时延进行估计，然后折算为距离。但此类方法尚无法达到高精度(米级)测距的需求，且单向测距会收到基站与终端的时钟偏差影响导致测量误差。另一方面在4G/5G的通信体制下，基于参考信号进行多普勒频偏估计能达到的精度也无法满足对飞行器测速的要求。

在传统的飞行器测控领域中，地面站对飞行器进行跟踪测轨时需进行高精度的测量，包括测距、测速、测角等，当前最常见的是采用扩频测控技术，例如在直接扩频测控系统中，用扩频码对遥测、遥控信息扩频，便可利用扩频码进行测距，用载波进行多普勒测速，对扩频后的载波信号进行角跟踪。由于扩频带来的宽带特征和扩频码的随机性，使得扩频体制测控系统具有低功率谱密度、抗截获、抗干扰等特点。相比采用扩频体制进行测量可在更小的带宽条件下实现更高的测距精度，例如带宽为3MHz的扩频信号，若采用0.01码片的跟踪精度，则可达到小于1m的测距精度。可见，利用移动通信体制下的参考信号实现飞行器测控中的高精度测量并不现实，仍需要考虑用扩频信号完成测量，但由于信号体制不同，测量信号无法像参考信号那样直接在通信过程中实现收发。

传统的测控系统的前向链路和反向链路通常采用不同频率的载波。在移动通信系统中，双工方式则通常有时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两种。在传输带宽需求大但频谱资源紧张、上下行业务不平衡的背景下通常建议采用TDD模式，此时上行通信信号与下行通信信号会在同一频率的载波、不同的时间粒度上进行传输，这里的时间粒度可能是时隙，也可能是符号。如果要在TDD系统中采用同一套收发链路完成通信和测控过程，则必须更改测量信号传输的双工方式。

目前尚没有将基于OFDM波形的移动通信空口体制与飞行器测控相结合的技术。相关的现有技术为地面移动通信系统中的测量定位技术和传统的飞行器测控中的测量技术。

在现有的地面移动通信系统中，基于参考信号可对终端进行测距，进一步实现对终端的定位。此外，在一些采用移动通信体制的通信专网中，也会采用蓝牙或UWB技术进行定位。但利用地面移动通信现有方案进行测距和测速精度低，无法满足特定场景下(例如对卫星、无人机等飞行器进行跟踪测轨)的测量需求。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的不足之处，将解决卫星互联网系统等非地面移动通信系统下无法进行高精度测量的问题。

本发明中，在系统的帧结构中将划分出专用的测量间隔，此类测量间隔用于以跟踪测轨为目的的测量，区别于现有地面移动通信系统中用于终端进行异频测量的测量间隔。测量间隔由地面站(或基站)配置，并向被测目标节点指示。地面站(或基站)与被测目标在测量间隔中完成跟踪测轨所需的测量过程。