本发明公开了一种高速移动通信系统的时偏调整方法及系统，其中方法包括终端下行定时同步与频率同步；终端获取第1次上行发射标准时间与上行发射标准频率；终端计算上行时偏预调整量与上行频偏预调整量；终端发射上行参考信号并上报；基站接收上行参考信号并估计上行残余时偏与上行残余频偏；基站计算终端的上行时偏变化率；基站计算终端第2次上行发射标准时间与对应的上行频偏修正量并通过信令下发给终端；终端使用上行发射标准时间与对应的上行频偏修正量计算第2次上行信号发射时间的步骤。本发明还公开了一种高速移动通信系统的时偏调整系统，用于实现上述方法。
1.一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、终端下行定时同步与频率同步：终端根据基站的小区广播信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步；
S2、终端获取第1次上行发射标准时间 与上行发射标准频率 ：终端根据协议与基站广播的系统消息获取基站作为接收端期望的终端第1次上行信号发射时间与发射频率；
S3、终端计算上行时偏预调整量与上行频偏预调整量：终端根据系统先验信息估算获得上行时偏估计值与上行频偏估计值，并将上行时偏估计值与上行频偏估计值分别作为上行时偏预调整量 与上行频偏预调整量 ；
S4、终端发射上行参考信号并上报 ：终端在时刻 使用频率 发射上行参考信号，并通过信令将 上报给基站；
S5、基站接收上行参考信号并估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ：基站在时刻使用频率 接收上行参考信号，使用接收到的上行参考信号估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ；
S6、基站计算终端的上行时偏变化率 ；所述上行时偏变化率 计算，包括以下子步骤：S61、基站计算上行总体频偏 与缩放因子 ；
所述基站计算上行总体频偏 与缩放因子 的计算式为：其中， 为上行频偏预调整量， 为上行残余频偏， 为基站在时刻 接收上行参考信号所使用的频率；
S7、基站计算终端第2次上行发射标准时间 与对应的上行频偏修正量 并通过信令下发给终端；
S8、终端使用 与 计算第2次上行信号发射时间 ：终端计算第2次上行信号发射时间，并在时刻 进行第2次上行信号发射。
2.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，步骤S1所述基站与终端使用相同的系统时间信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步。
3.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述协议为3GPP TS 38.211 Realease 16版本协议。
4.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述先验信息包括低轨卫星通信系统通过星历信息可以获得的卫星位置信息与移动状态。
5.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述上行时偏估计值 大于0表示时间延迟，小于0表示时间提前。
6.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述上行频偏估计值 大于0时表示频率变大，小于0表示频率变小。
7.根据权利要求1所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述步骤S7包括以下子步骤：S71、基站根据协议与系统调度信息计算第2次上行发射标准时间 ；
所述计算时间 对应的上行频偏修正量 的计算式为：其中， 为时偏变化率， 为上行残余时偏， 为第1次上行发射标准时间。
8.根据权利要求7所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，所述步骤S8具体为：终端计算第2次上行信号发射时间并在时刻 进行第2次上行信号发射；
9.一种高速移动通信系统的时偏调整系统，用以实现权利要求1‑8任意一项所述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，其特征在于，包括：终端下行定时同步与频率同步模块：终端根据基站的小区广播信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步；
第1次上行发射标准时间 与上行发射标准频率 计算模块：终端根据协议与基站广播的系统消息获取基站作为接收端期望的终端第1次上行信号发射时间与发射频率；
计算上行时偏预调整量 与上行频偏预调整量 计算模块：终端根据系统先验信息估算获得上行时偏估计值 与上行频偏估计值 ，并将 与 分别作为上行时偏预调整量与上行频偏预调整量；
发射上行参考信号 计算与上报模块：终端在时刻 使用频率发射上行参考信号，并通过信令将 上报给基站；
接收上行参考信号并估计上行残余时偏 与上行残余频偏 模块：基站在时刻 使用频率 接收上行参考信号，使用接收到的上行参考信号估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ；
终端第2次上行发射标准时间 与对应的上行频偏修正量 计算与下发模块：通过信令下发给终端；
第2次上行信号发射时间 计算与发射模块：终端计算第2次上行信号发射时间，并在时刻 进行第2次上行信号发射。
一种高速移动通信系统的时偏调整方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种高速移动通信系统的时偏调整方法及系统。
背景技术
[0002] 在以LTE（长期演进，即第四代移动通信技术）、NR（新空口，即第五代移动通信技术）为代表的当前移动通信技术中要求基站与终端的信号发射与接收保持时频同步。电磁波在空间传播的时延导致终端发射信号到达基站端时间有一定延迟（该时间延迟成为上行时偏），为了解决该问题，协议（本发明中协议均指3GPP TS 38.211 Realease 16版本协议）规定终端向基站发射上行测量参考信号，基站接收到该上行测量参考信号后计算上行时偏估计值，然后基站根据该上行时偏估计值向终端下发时偏调整信令调整终端的信号发射时间，最终将上行时偏控制在一定范围内（不大于系统循环前缀持续时长），该过程称为终端上行时偏调整过程。
[0003] 上述终端上行时偏调整过程在中低速（例如市区步行、车载）移动通信系统中可解决上行信号时偏过大的问题，但是在高速移动通信系统中（例如低轨卫星通信系统）该过程会遇到新的问题：基站与终端之间的高速相对移动会导致上行时偏随着时间快速变化，又因为终端从发射上行测量参考信号到最终接收到基站的时偏调整信令之间存在一定时延（该时延包括双向传播时延与基站的信号处理时延），这导致基站的时偏调整信令到达终端时真实的上行时偏已经发生变化，使得终端上行时偏调整机制失效导致系统无法工作。
[0004] 为了克服高速移动场景的上行时偏较大的问题，现有的技术方案中终端根据预存的系统先验信息获得实时的上行时偏预调整量，例如在低轨卫星通信系统中，终端根据本地存储的星历信息查询某一时刻的卫星运动状态，然后使用该运动状态计算上行时偏预调整量。在实际使用过程中，由于终端预存的系统先验信息与实时的系统真实状态之间存在一定偏差，所以终端预估的上行时偏预调整量存在一定预估偏差，如果该预估偏差大于系统允许的范围，那么基站需要对该预估偏差进行估计再通知终端对上行时偏调整量进行修正。而上述基站通知终端对上行时偏调整量进行修正的过程，依然存在前文所述“时偏调整信令到达终端时真实的上行时偏已经发生变化”的问题。
发明内容
[0005] 基于现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种高速移动通信系统的时偏调整方法及系统，具体技术方案如下：
[0006] 一种高速移动通信系统的时偏调整方法，包括以下步骤：
[0007] S1、终端下行定时同步与频率同步：终端根据基站的小区广播信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步；
[0008] S2、终端获取第1次上行发射标准时间 与上行发射标准频率 ：终端根据协议与基站广播的系统消息获取基站作为接收端期望的终端第1次上行信号发射时间与发射频率；
[0009] S3、终端计算上行时偏预调整量与上行频偏预调整量：终端根据系统先验信息估算获得上行时偏估计值与上行频偏估计值，并将上行时偏估计值与上行频偏估计值分别作为上行时偏预调整量 与上行频偏预调整量 ；
[0010] S4、终端发射上行参考信号并上报 ：终端在时刻 使用频率发射上行参考信号，并通过信令将 上报给基站；
[0011] S5、基站接收上行参考信号并估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ：基站在时刻 使用频率 接收上行参考信号，使用接收到的上行参考信号估计上行残余时偏与上行残余频偏 ；
[0012] S6、基站计算终端的上行时偏变化率 ；
[0013] S7、基站计算终端第2次上行发射标准时间 与对应的上行频偏修正量 并通过信令下发给终端；
[0014] S8、终端使用 与 计算第2次上行信号发射时间 ：终端计算第2次上行信号发射时间，并在时刻 进行第2次上行信号发射。
[0015] 具体的，步骤S1所述基站与终端使用相同的系统时间信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步。
[0016] 具体的，所述协议为3GPP TS 38.211 Realease 16版本协议。
[0017] 具体的，所述先验信息包括低轨卫星通信系统通过星历信息可以获得的卫星位置信息与移动状态。
[0018] 具体的，所述上行时偏估计值 大于0表示时间延迟，小于0表示时间提前。
[0019] 具体的，所述上行频偏估计值 大于0时表示频率变大，小于0表示频率变小。
[0020] 具体的，所述上行时偏变化率 计算，包括以下子步骤：
[0021] S61、基站计算上行总体频偏 与缩放因子 ；
[0022] S62、计算时偏变化率 ；
[0023] 所述基站计算上行总体频偏 与缩放因子 的计算式为：
[0024]
[0025]
[0026] 其中， 为上行频偏预调整量， 为上行残余频偏， 为基站在时刻 接收上行参考信号所使用的频率；
[0027] 所述计算时偏变化率 的计算式为：
[0028] 。
[0029] 具体的，所述步骤S7包括以下子步骤：
[0030] S71、基站根据协议与系统调度信息计算第2次上行发射标准时间 ；
[0031] S72、计算时间 对应的上行频偏修正量 ；
[0032] S73、基站通过信令将 与 下发给终端；
[0033] 所述计算时间 对应的上行频偏修正量 的计算式为：
[0034]
[0035] 其中， 为时偏变化率， 为上行残余时偏， 为第1次上行发射标准时间。
[0036] 具体的，所述步骤S8具体为：
[0037] 终端计算第2次上行信号发射时间并在时刻 进行第2次上行信号发射；
[0038] 所述计算第2次上行信号发射时间的计算式为
[0039] 。
[0040] 一种高速移动通信系统的时偏调整系统，用以实现上述的一种高速移动通信系统的时偏调整方法，包括：
[0041] 终端下行定时同步与频率同步模块：终端根据基站的小区广播信息完成对下行接收信号的时间同步与频率同步；
[0042] 第1次上行发射标准时间 与上行发射标准频率 计算模块：终端根据协议与基站广播的系统消息获取基站作为接收端期望的终端第1次上行信号发射时间与发射频率；
[0043] 计算上行时偏预调整量 与上行频偏预调整量 计算模块：终端根据系统先验信息估算获得上行时偏估计值 与上行频偏估计值 ，并将 与 分别作为上行时偏预调整量与上行频偏预调整量；
[0044] 发射上行参考信号 计算与上报模块：终端在时刻 使用频率发射上行参考信号，并通过信令将 上报给基站；
[0045] 接收上行参考信号并估计上行残余时偏 与上行残余频偏 模块：基站在时刻 使用频率 接收上行参考信号，使用接收到的上行参考信号估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ；
[0046] 终端的上行时偏变化率 计算模块；
[0047] 终端第2次上行发射标准时间 与对应的上行频偏修正量 计算与下发模块：通过信令下发给终端；
[0048] 第2次上行信号发射时间 计算与发射模块：终端计算第2次上行信号发射时间，并在时刻 进行第2次上行信号发射。
[0049] 本发明的有益效果：
[0050] 本发明方案使基站可以计算高速移动导致的信号时偏变化率，从而实现对终端信号发射时间的精确调整，解决了现有技术在高速移动通信场景信号时偏调整误差较大的问题。
具体实施方式
[0051] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
[0052] 实施例1
[0053] （1）终端下行定时同步与频率同步：终端根据基站小区广播的SSB（SS/PBCH block，即同步广播块）完成对下行接收信号的时间同步与频率同步，基站与终端均使用相同的系统时钟信号（基站与终端使用相同的系统时间信息）；
[0054] （2）终端获取第1次上行发射标准时间 与上行发射标准频率 ：终端根据协议与基站广播的SIB（系统消息块）信息获取基站作为接收端期望的终端PRACH（物理随机接入信道）信号的发射时间 与发射频率 ，分别作为第1次上行信号发射时间与发射频率；
[0055] （3）终端计算上行时偏预调整量 与上行频偏预调整量 ：终端根据星历信息估算获得上行时偏估计值 （大于0表示时间延迟，小于0表示时间提前）与上行频偏估计值（大于0表示频率变大，小于0表示频率变小），并将 与 分别作为上行时偏预调整量与上行频偏预调整量；
[0056] （4）终端发射PRACH信号并上报 ： 使用频率 发射PRACH信号，并通过信令将 上报给基站；
[0057] （5）基站接收上行参考信号并估计上行残余时偏 与上行残余频偏 ：基站在时刻 使用频率 接收PRACH信号，使用接收信号估计上行残余时偏 （大于0表示时间延迟，小于0表示时间提前）与上行残余频偏 （大于0表示频率变大，小于0表示频率变小），估计方法可使用现有方案；
[0058] （6）基站计算终端的上行时偏变化率 ：基站首先计算上行总体频偏 与缩放因子
[0059]
[0060]
[0061] 然后计算时偏变化率
[0062]
[0063] （7）基站计算终端第2次上行发射标准时间 与对应的上行频偏修正量 并通过信令下发给终端：基站首先根据协议与系统调度信息计算终端下一次发射上行信号的时间 作为第2次上行发射标准时间（基站作为接收端期望的终端第2次上行信号发射时间），然后计算时间 对应的上行频偏修正量
[0064]
[0065] 然后基站通过信令将 与 下发给终端；
[0066] （8）终端使用 与 计算第2次上行信号发射时间 ：终端计算第2次上行信号发射时间
[0067]
[0068] 并在时刻 进行第2次上行信号发射。
[0069] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
