CN102065032A - 基于高空平台半再生式信号处理的移动通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高空平台半再生式信号处理的移动通信系统，主要解决现有高空平台资源有限与大用户容量之间的矛盾问题。其包括高空平台、地面网关和用户终端；高空平台接收上行信号后进行再生式处理或半再生式处理并构建下行信号发送；用户终端的射频部件、用户接口、基带速率和所用频段均与地面TD-SCDMA系统中的用户终端相同，以实现与TD-SCDMA系统的部分兼容；高空平台的用户通过地面网关与高空平台之间的高速数据传输链路实现与地面TD-SCDMA系统中的用户的互联互通；该系统能在有限的高空平台资源下，最大化所支持的用户容量，提供良好QoS保证的实时话音与多媒体业务，可用于构建位于平流层内的低复杂度高空平台蜂窝网移动通信系统。

Description

基于高空平台半再生式信号处理的移动通信系统及方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及数据传输与交换，特别是一种基于高空平台的移动通信系统，可用于构建位于平流层内的低复杂度高空平台蜂窝网移动通信系统。

背景技术

基于高空平台的无线通信系统是目前国际上正处于研究阶段的新型通信系统。高空平台的载体主要有系留气球和飞艇两种，前者的高度一般在10Km以下，后者一般位于20Km～50Km高空的平流层。平流层空气稀薄，其密度约为海平面的百分之几，浮力很小，但气流比较稳定，且风切较小，是比较理想的部署高空悬停飞艇的空域。

与同步卫星到地面距离相比，平流层平台到地面的距离缩短为1/1700，因此其传输延迟相对缩短为1/1700，而自由空间衰减相对减少64.6dB，这非常有利于通信终端的小型化、宽带化。与地面蜂窝网移动通信系统相比，虽然基于平流层平台的蜂窝网移动通信系统的传输距离增大十多倍，但是其信道条件大大优于地面蜂窝网系统，其链路衰减大约为20dB/10倍程，而地面蜂窝网系统的链路衰减为50dB/10倍程，因此如果高空平台系统中的终端具有与地面TD-SCDMA系统终端相同的发送功率，则在不考虑天线增益的情况下，这样的终端发送功率完全适用于高空平台系统。在天线增益方面，高空平台系统采用多波束天线可以获得20～30dB的增益，与地面TD-SCDMA系统的智能天线技术的增益相当。综合信号衰减和天线增益这两方面的因素可知，地面TD-SCDMA系统终端的功率水平完全适用于高空平台系统，这一特性为这两种系统的部分兼容提供了基本保证。高空平台既适用于城市作为地面移动通信系统的有效补充，也可用于海洋、山区等地面移动通信系统不便部署的地区，还可以迅速转移，用于战场区域或者发生自然灾害地区(如洪水、山火)的监测和通信。从长远来看高空平台通信系统还有可能成为除地面移动通信系统和卫星通信系统之外的第三种无线移动通信系统。

平台支持的移动通信系统在机动性和广域覆盖方面，相对于地面蜂窝网移动通信系统具有显著优势，而且在建设成本、业务质量等方面也明显优于卫星移动通信网，因此具有很好的发展前景，受到了国内外的广泛关注。目前日本、美国、欧洲等国家和地区已对高空平台通信系统进行了较多的研究，日本计划以数十个高空平台覆盖国土全境，实现高空无线通信系统。美国Sky Station International公司建议用两百多个高空平台组成一个环绕全球的网络，构成一个空中互联网，容纳15亿个电话用户，实现价格低廉的全球通信。在该领域的研究已有不少成果，在频率资源的分配和业务类型的定位方面已形成了一些国际规范，工作在Ka频段的系统主要支持固定站的宽带无线接入，工作在S频段的系统兼容第三代(3G)蜂窝网移动通信系统，这两类业务已形成共识。申请人正是针对后一种情况，并考虑到我国3G移动通信主要采用有自主知识产权的TD-SCDMA国际标准，因此尽可能兼容TD-SCDMA国际标准。

目前，基于高空平台的移动通信系统的发展，除了高空平台载体本身的技术尚未完全突破外，从通信设备和通信体制来看主要面临三个问题：

1)高空平台资源有限和系统通信容量需求很大之间存在矛盾；

2)如何与地面移动通信系统进行兼容；

3)如何保证系统的服务质量。

由于高空平台支持的移动通信系统覆盖范围很宽，通信容量需求很大，必须采用多波束天线技术，才能实现很大的用户容量，例如100个波束覆盖下支持7,000个用户同时通信。如果对每一个波束内的用户数据都进行解调译码等操作，则实际相当于将大量基站搬移到高空平台上，此时多个基站的体积、重量和功耗势必对高空平台的有效载荷能力及供电能力提出非常高的要求。在这种情况下平台上资源有限和用户容量需求很大之间存在矛盾，而且是主要矛盾，它是该领域研究的核心课题和主要难点。

高空平台移动通信系统的重要应用目标是作为3G地面蜂窝网移动通信系统在地域覆盖上的补充，因此它的终端必须与已有的地面移动通信网兼容或部分兼容，才能真正发挥其效益。这种兼容是高空平台系统遇到的另一个难题，因为与地面蜂窝网相比，高空平台移动通信系统中的用户链路的传输距离大得多，链路预算和传输时延都会成为问题。

高空平台移动通信系统的覆盖范围相当大，需要具备支持大量用户进行通信的能力。在其所支持的业务中，实时话音和实时视频业务可能占有很大比重，因此在高空平台上要进行大规模的用户数据交换，同时要能够满足业务的实时要求，即提供服务质量QoS保证。如果使用分组交换技术，则由于其交换路径的非单一性，会导致较大的时延抖动，从而无法为实时业务提供较好的QoS保证。

发明内容

本发明针对上述三个方面的问题，提出一种基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信系统，以在资源受限的高空平台环境下支持大量用户的高可靠通信，使有限平台资源支持的用户容量最大化，并在体制上与3G TD-SCDMA移动通信系统国际标准部分兼容，同时为实时话音与多媒体业务提供良好的QoS保证。

为了实现上述目的，本发明基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信系统，包括：位于平流层的高空平台、一个或多个地面上的地面网关及用户终端；所述的高空平台包括一套用于形成N个地面蜂窝网小区及平台上多波束天线的射频中频设备，该射频中频设备上连接有N个上行信号接收处理模块、N个下行信号发送处理模块、一个样点电路交换模块以及一个网络管理控制模块，同时还包括一个信令解扩解调译码模块、一个信令编码调制模块、一个网关信息接收处理模块、一个网关信息发送处理模块，N≥200，其中：

用户终端的射频部件和用户接口均与地面TD-SCDMA系统中的用户终端相同，其基带速率与地面TD-SCDMA系统的基带速率相同，且使用与地面TD-SCDMA系统相同的频段，保证用户终端能接入地面TD-SCDMA系统，以实现与TD-SCDMA第三代移动通信系统国际标准部分兼容；

地面网关作为中转节点，其与高空平台之间设有一条高速数据传输链路，高空平台通信系统覆盖范围内的用户与本系统之外的地面TD-SCDMA系统中的用户，通过高速数据传输链路进行数据和信令交换，以实现高空平台与地面TD-SCDMA系统的互联互通。

所述的高空平台上的信令解扩解调译码模块、网络管理控制模块以及信令编码调制模块依次连接，组成一个信令处理与网络控制管理中心，以实现对信令信息的解读、执行和构造。

所述的上行信号接收处理模块，包括：

正交采样A/D变换单元，用于对接收信号进行模拟/数字转换并将转换输出的数字信号送至同步控制、功率控制和相关解扩单元；

同步控制单元，对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行同步时刻估计，得到用户终端的同步时刻偏差并进行调整，实现闭环同步控制；

功率控制单元，对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行功率水平估计，得到用户终端的功率水平偏差并进行调整，实现闭环功率控制；

相关解扩单元，使用半再生式信号处理方法对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行处理，即对各用户发送的同步CDMA信号仅进行相关解扩和RAKE合并，得到各符号的软判决量，并将这些软判决量输出到样点电路交换模块进行交换和进一步传输。

所述的样点电路交换模块采用程控电路交换，在信令的控制下对来自上行信号接收处理模块的各个用户的符号软判决量进行交换，且对于非扩频信号采用基本的高速交换时钟，而对扩频信号使用按扩频因子降速率的低速交换时钟。

所述的下行信号处理模块由多路复接单元、正交幅度调制单元构成，该多路复接单元通过子帧交织时分复用方式对下行链路向同一波束、同一频带中各用户发送的多路信号进行多路复接，并将复接后的信号送至正交幅度调制单元调制到载波频率后向下发送。

为实现上述目的，本发明基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信方法，包括：

(1)上行时隙语音码道上用户终端的发送步骤：

1a)用户终端对20ms内的原始语音比特进行1/2卷积编码和四进制相移键控QPSK调制，得到96个用户语音调制符号；

1b)用长度为31的Gold序列作为扩频码对得到的用户语音调制符号进行扩频，得到2976个扩频符号；

1c)对得到的扩频符号进行时隙分割，得到4个长度为744码片的扩频符号块；

1d)将每个扩频符号块分为等长的两段，在两段中间添加长度为63的Gold序列作为midamble码，以形成长度为822码片的上行时隙待发序列；

1e)对上行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

(2)上行时隙语音码道上高空平台的接收步骤：

2a)高空平台对接收到的语音信号进行正交下变频、模拟/数字A/D变换和匹配滤波，得到上行语音的数字化信号；

2b)提取上行语音数字化信号中的midamble码，进行同步时刻估计和功率水平估计，并将估计出的同步时刻偏差信息和功率水平偏差信息发送到网络管理控制模块以生成下行信令；同时提取上行语音数字化信号中的语音扩频数据，并对该语音扩频数据进行半再生式处理，得到用户的语音符号软信息点；

2c)将得到的语音符号软信息点送至样点电路交换模块进行交换；

(3)下行语音时隙中高空平台的发送步骤：

3a)高空平台对样点电路交换输出的多个用户的语音符号软信息点进行时分复用TDM复接，并添加长度为63的Gold序列作为midamble码，形成下行时隙待发序列；

3b)对下行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

(4)下行语音时隙中用户终端的接收步骤：

4a)用户终端对接收到的下行语音时隙的信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到下行语音的数字化信号；

4b)提取下行语音数字化信号中的midamble码进行下行同步和信道状态估计；

4c)根据估计出的信道状态信息CSI对下行语音数字化信号中的语音符号进行均衡；

4d)对均衡后的语音符号进行解调译码得到原始语音信息。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明由于采用半再生式信号处理方式，对用户的上行发送信号只进行解扩而不进行解调译码，大大降低了系统处理设备的复杂度，在满足大规模用户通信需求的同时，有效降低了高空平台通信系统处理设备的资源需求，在同样平台资源条件下可支持的用户数是常规解调译码方案用户数的2.5倍以上，解决了高空平台资源受限与用户容量需求很大之间的矛盾。

(2)本发明使用和地面TD-SCDMA蜂窝网系统相同的频段，用户终端的射频部件和用户接口能够与地面TD-SCDMA系统终端兼容，且基带速率与地面TD-SCDMA蜂窝网系统的基带速率相等，当用户终端所处区域存在TD-SCDMA蜂窝网系统信号覆盖时，可以接入地面TD-SCDMA网络；同时由于本发明用户终端是在地面TD-SCDMA蜂窝网系统的单模用户终端上，仅增加部分基带处理功能的双模用户终端，用户终端的大部分硬件可同时用于高空平台系统和地面TD-SCDMA蜂窝网系统中，这样与单模用户终端相比，双模终端复杂度的增加非常有限，而能在两个系统中切换，这样就实现了高空平台系统与现有地面TD-SCDMA蜂窝网系统的部分兼容。

(3)高空平台上由于采用样点电路交换模块对各用户各个符号的软判决复样点值进行程控交换，充分保证了话音和多媒体实时业务的QoS；而对于更高速率的数据传输，由于采用了面向连接的交换传输方式，从而能够很好地为宽带数据业务提供QoS保证。

(4)由于高空平台上仅进行解扩而不进行解调译码，因此地面终端的编码调制方式不会对高空平台的处理方式产生任何影响，这样地面终端可以灵活地根据实际需要更改编码调制方式，应用灵活性大大增强。

附图说明

图1是本发明系统组成示意图；

图2是本发明系统的15M异频组网结构图；

图3是本发明系统TDD帧结构示意图；

图4是本发明系统帧中上下行保护间隔时隙GAP结构示意图；

图5是本发明系统帧中下行同步时隙DwPTS结构示意图；

图6是本发明系统帧中上行同步时隙UpPTS结构示意图；

图7是本发明系统帧中常规时隙结构示意图；

图8是本发明方法对语音信号进行半再生式处理的流程图；

图9是本发明方法对语音信号进行半再生式处理时上行时隙语音码道上用户终端的发送流程图；

图10是本发明方法对语音信号进行半再生式处理时上行时隙语音码道上高空平台的接收流程图；

图11是本发明方法对语音信号进行半再生式处理时下行语音时隙中高空平台发送流程图；

图12是本发明方法对语音信号进行半再生式处理时下行语音时隙中用户终端接收流程图；

图13是本发明方法对信令信号进行再生式处理时上行时隙信令码道上用户终端的发送流程图；

图14是本发明方法对信令信号进行再生式处理时上行时隙信令码道上高空平台的接收流程图；

图15是本发明方法对信令信号进行再生式处理时下行信令时隙Ts0中高空平台发送流程图；

图16是本发明方法对信令信号进行再生式处理时下行信令时隙Ts0中用户终端接收流程图；

图17是本发明方法在Ts0时隙同时发送信令符号和语音符号软信息点时高空平台的发送流程图；

图18是本发明方法在Ts0时隙同时发送信令符号和语音符号软信息点时用户终端的接收流程图。

图19是本发明方法在144Kbps非语音信息上行传输时终端发送流程图；

图20是本发明方法在384Kbps非语音信息上行传输时终端发送流程图；

图21是本发明方法在1.92Mbps非语音信息上行传输时终端发送流程图；

图22是本发明方法在高速非语音信息上行传输时高空平台接收流程图；

图23是本发明方法在高速非语音信息下行传输时高空平台发送流程图；

图24是本发明方法在高速非语音信息下行传输时用户终端接收流程图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明涉及基于半再生式信号处理和样点电路交换的高空平台宽带移动通信系统和基于半再生式信号处理和样点电路交换的高空平台宽带移动通信方法，该系统使用半再生式信号处理方法和样点电路交换技术降低高空平台的复杂度，并采用与地面TD-SCDMA系统相同的频段，可与地面TD-SCDMA系统相兼容，用于在资源受限的高空平台环境下支持大容量用户通信并为实时业务提供QoS保证；该方法包括对信令信息的再生式处理和对信令之外的语音信息和非语音信息的半再生式处理，具体描述如下：

一.系统概述

参照图1，本实施例的基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信系统，其通信体制与TD-SCDMA第三代移动通信系统国际标准部分兼容，使用与地面TD-SCDMA系统相同的频段，基带速率等于地面TD-SCDMA系统的基带速率；该系统包括位于平流层的高空平台、一个或多个地面上的地面网关以及用户终端；所述的高空平台包括一套用于形成N个地面蜂窝网小区以及平台上多波束天线的射频中频设备，该射频中频设备上连接有N个上行信号接收处理模块、N个下行信号发送处理模块、一个样点电路交换模块以及一个网络管理控制模块，同时还包括一个信令解扩解调译码模块、一个信令编码调制模块、一个网关信息接收处理模块、一个网关信息发送处理模块。其中：

所述的用户终端，其射频部件和用户接口均与地面时分双工-同步码分多址TD-SCDMA系统中的用户终端相同，其基带速率与地面TD-SCDMA系统的基带速率相同，且使用与地面TD-SCDMA系统相同的频段，保证用户终端能接入地面TD-SCDMA系统，以实现与TD-SCDMA第三代移动通信系统国际标准部分兼容。当高空平台系统的终端离开高空平台覆盖范围而进入地面TD-SCDMA系统覆盖范围内时，可接入地面TD-SCDMA系统。当高空平台系统和地面TD-SCDMA系统覆盖范围相重叠时，应采取适当措施以避免两系统的相互影响。在重复覆盖区域内的用户终端可以选择接入地面TD-SCDMA系统或者高空平台系统。用户终端可以通过高空平台与同样处在高空平台覆盖范围内的用户通信，也可经由高空平台和地面网关与地面3G蜂窝网系统互联互通，从而实现与覆盖范围外的用户进行通信。

所述的地面网关，作为中转节点与高空平台之间设有一条高速数据传输链路，该链路可工作于Ka频段。高空平台通信系统覆盖范围内的用户与本系统之外的地面TD-SCDMA系统中的用户，通过高速数据传输链路进行数据和信令交换，以实现高空平台与地面TD-SCDMA系统的互联互通。

所述的高空平台，其上总共设置200个波束，对应地面上200个小区，每个波束包括三个频点，每个频点最多支持23路语音用户，这样200个波束可同时支持近14000路话音用户。

所述的上行信号接收处理模块，由正交采样A/D变换单元、频分分接处理单元和同步相关解扩单元构成，用于对接收到的语音信息进行半再生式处理得到语音符号软信息点。

所述的样点电路交换模块，采用程控电路交换，是TST交换结构，在信令的控制下对上行信号接收处理模块半再生式处理得到的语音符号软信息点和由网关信息接收处理模块再生式处理得到的语音符号进行交换。

所述的下行信号处理模块，由时分频分复接单元、正交幅度调制单元构成，用于对下行发送的语音符号和语音符号软信息点以及下行信令符号进行复接和调制。

所述的信令解扩解调译码模块，由正交采样A/D变换单元、频分分接单元、同步相关解扩单元和解调译码单元构成，用于接收并再生上行信令信息。

所述的网络管理控制模块，由中央处理单元CPU以及运行其上的协议栈构成，用于对接收到的信令信息进行解释、执行并根据需要构造新的下行信令。

所述的信令编码调制模块，由编码、调制单元构成，用于对网络管理控制模块构造的下行信令进行编码调制，形成下行信令符号。

所述的网关信息接收处理模块，由射频中频设备、正交采样A/D变换单元、频分分接单元、解调译码单元构成，用于接收并再生式处理来自地面网关的信息，将处理得到的数据符号送至样点电路交换模块进行交换，同时将处理得到的信令信息送至网络管理控制模块进行后续处理。

所述的网关信息发送处理模块，由编码调制单元、频分复接单元、D/A变换单元及中频射频单元组成，用于对欲送至地面网关的信息进行编码调制复接发送。

高空平台通过多波束天线和射频中频设备接收到各个用户终端上行发送的信号之后，将信令信号送至信令解扩解调译码模块进行再生式处理以恢复上行信令信息；而将语音信号送至上行信号接收处理模块进行半再生式处理以得到语音符号软信息点；接下来将语音信号软信息点送至样点电路交换模块进行交换，再将交换输出的语音符号软信息点送至下行信号发送处理模块进行多路复接处理并通过中频射频设备下行发送；而由信令解扩解调译码模块再生式处理得到的信令信息被送到网络管理控制模块，由网络管理控制模块进行识别、执行并构造新的下行信令信息，该下行信令信息被送至信令编码调制模块进行编码调制后送至下行信号发送处理模块进行复接并通过中频射频设备下行发送；系统内的用户终端与地面蜂窝网移动通信系统中的用户之间的通信，通过地面网关及其与高空平台进行数据传输的设备进行。地面网关上行发送的信息由高空平台上的网关信息接收处理模块负责进行再生式处理，然后将处理得到的信令信息送至网络管理控制模块进行后续处理，而将处理得到的用户数据送至样点电路交换模块进行交换和后续处理。样点电路交换模块输出的欲发送至地面网关的信息，由网关信息发送处理模块进行编码调制并下行发送。地面网关与高空平台的数据链路可以使用Ka波段的微波传输；用户在高空平台上的信息交换，在网络管理控制模块的控制下进行。

系统使用TDD 双工方式，其帧结构与地面TD-SCDMA系统帧结构类似，分为7个常规时隙和3个特殊时隙。三个特殊时隙分别为下行同步时隙DwPTS、上下行保护间隔GP和上行同步时隙UpPTS。其中常规时隙包括上行时隙和下行时隙两种，在上行时隙中使用的多址接入方式为同步CDMA，下行时隙的复用方式为时分复用TDM。

在系统帧的7个常规时隙中，第一个时隙Ts0固定用于下行传输，而第二个时隙Ts1固定用于上行传输，剩余的5个常规时隙既可用于上行传输也可用于下行传输。当时隙用作上行传输时，一个时隙最多可容纳4个不同的扩频码道，支持4个用户同时上行传输。在时隙Ts1中指定一个固定码道作为上行信令码道，这样如果Ts2-Ts6这5个常规时隙都作为上行时隙，则连同Ts1中除信令码道外的3个扩频码道，总共有23个上行扩频码道，可支持23个用户同时上行传输，而此时使用Ts0同时传输下行信令和交换后的符号软信息点。

用户入网之后，通过对下行同步时隙DwPTS的监听获得下行同步。如果用户需要进行上行发送，则应首先在上行同步时隙中发送上行同步序列以发起上行初始同步过程，高空平台通过对上行同步序列的检测而获得用户的同步时刻调整信息和功率水平调整信息并根据这些信息构造相应的下行信令并在下行广播信令发送给用户终端，用户终端依据这些信令信息进行同步时刻调整以获得上行初始同步。上行同步的维持是通过上行时隙中的midamble码实现的，用户在上行时隙的两段扩频数据中部放置midamble码，高空平台通过对midamble码的检测而获得用户的同步时刻调整信息和功率水平调整信息并在下行广播信令中将这些信息告知该用户终端，用户终端依据这些信息进行相应的调整以维持上行同步。

用户的上行数据符号序列经各自扩频码扩频之后被分为等长的两段，每段长度为372，将用户的midamble码放在这两段扩频数据中间组成上行时隙后向高空平台发送。

高空平台接收到多个用户叠加的上行扩频数据后，通过对用户各自的midamble码的检测获得各用户的上行链路信道状态信息UL-CSI；然后依据此信道状态信息对用户的扩频序列进行相关解扩和RAKE合并，将合并输出的符号软信息点不经判决而直接送至平台上的样点电路交换模块进行交换。

用户符号的软信息点在高空平台电路交换模块进行交换后被送到高空平台下行发送处理模块进行下行TDM复接，复接时为各用户的软信息点分配所属的下行时隙和在该下行时隙中的复接位置。由于下行传输的数据是解扩后的用户软信息点，而下行发送并不进行扩频，因此下行传输所占用的时隙资源相比上行传输可以大大减小。

终端接收到高空平台发送的下行时隙后，根据时隙中部的midamble码获得精确的下行同步，并估计出下行链路信道状态信息DL-CSI；接着进行信道均衡、时分分接，检出各个用户符号的软信息点；最后进行判决、解调译码以恢复原始发送数据。

本系统除了支持语音信息传输外，还可支持非语音信息传输。非语音信息按其速率分为低速率非语音信息和高速率非语音信息。低速率非语音信息传输时，上行时隙使用和语音信息传输时相同的扩频机制，用户可占用多个时隙中的多个码道，其数据传输速率可以以4.8Kbps为粒度增减，当某用户占用所有可用的23个上行扩频码道时，可获得最高传输速率为110.4Kbps；高速率非语音信息传输时可支持的速率是一组预设值，用户终端可以根据自身需求选择适当的数据传输速率。高速率非语音信息传输时上行时隙不使用扩频机制，每个时隙由单个用户占用。为了支持高速率非语音信息传输，需要使用高级的编码调制方案，因此此时采用低密度奇偶校验码LDPC进行编码，调制方式根据速率不同而不同。进行非语音信息传输时，资源的分配也是以码道或/和时隙为单位，也需要首先使用信令信息进行连接建立操作，使得非语音信息传输成为面向连接的操作，因此能够为实时视频等业务提供良好的QoS保证。

由于低速率非语音信息传输过程与语音信息传输过程类似，因此也可使用高空平台上的样点电路交换模块对低速数据进行交换，其交换过程与语音信息的符号软信息点的交换过程相同。而对于高速非语音信息的传输，由于不进行扩频操作，因此符号软信息点不是通过相关解扩得到的，而是通过对接收信号进行符号间隔采样而得到的，所以此时进行符号软信息点的电路交换时，其交换时钟速率与语音信息传输和低速非语音信息传输时的交换时钟速率相比应该提高，提高的倍数等于扩频码的长度。在实现时，可以以高速非语音信息交换时的交换时钟速率作为电路交换机的基本工作时钟速率，对高速非语音信息依照此基本工作时钟速率进行交换，而对语音信息或者低速率非语音信息进行交换时，要对基本工作时钟速率按照扩频倍数降速率后作为交换时钟速率。

在进行语音信息和低速率非语音信息传输时，由于上行传输使用扩频机制，而下行传输不使用扩频机制，则上下行所占用的时隙资源是不对称的，上行传输占用的时隙资源大于下行传输所占用的时隙资源。在进行高速非语音信息传输时，上下行传输都不使用扩频机制，因此上下行传输所占用的时隙资源是对称的。

二、系统网络规划

参照图2，本实施例基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信系统采用15M异频组网方式。系统的终端能够与地面TD-SCDMA系统终端的射频单元相兼容，因此系统需要选用和地面TD-SCDMA系统相同的频段，具体频点要根据实际的应用场合进行选取。例如，如果本高空平台系统与地面TD-SCDMA系统无重复覆盖区域，则可以选用该频段内的任何频点；如果本高空平台系统与地面TD-SCDMA系统有重复覆盖区域，则采取适当措施以避免两系统的相互干扰。在重复覆盖区域内的高空平台系统终端可以选择接入地面TD-SCDMA系统或者高空平台系统。系统占用2010～2025MHz共15MHz带宽的频段，分为9个带宽为1.6M的频带，中心频率分别为：f1＝2010.8MHz  、f2＝2012.4MHz、f3＝2014.0MHz、f4＝2015.8MHz、f5＝2017.4MHz、f6＝2019.0MHz、f7＝2020.8MHz；f8＝2022.4MHz、f9＝2024.0MHz。

三、系统帧结构

参照图3，本实施例所述系统的帧结构采用TDD模式，一帧长度为5ms，包含7个常规时隙和3个特殊时隙。为了兼容TD-SCDMA的射频部分，本系统的基带速率，即上行时隙扩频后的码片速率也是1.28Mcps，下行时隙不扩频，但是其符号速率也为1.28Msps。这样下行时隙符号长度等于上行时隙码片长度，用Tc表示这个基本的符号长度，这样一个5ms的帧共持续6400个Tc。

参照图4，本系统的上下行保护间隔GP的长度为390Tc。如果高空平台高度为20Km，边缘用户仰角为30°，则最远用户距高空平台的距离为40.19Km，单个高空平台通信系统的覆盖范围为3781.13Km²。此时所需的上下行保护间隔的长度大约为345Tc，这个长度是满足条件的最小长度，大于或等于此长度的保护间隔才能满足系统要求。

参照图5，本系统上行同步时隙UpPTS的结构与地面TD-SCDMA系统帧结构中的UpPTS时隙的结构类似，也是长度为128Tc的上行同步序列加上长度为32Tc的保护间隔Gap组成，用不同的SYNC-UL在接入过程中区分不同的用户终端UE。

参照图6，本系统下行同步时隙DwPTS的结构与地面TD-SCDMA系统帧结构中的DwPTS时隙的结构类似，也是长度为32Tc的保护间隔Gap加上长度64Tc的下行同步序列组成。由于采用异频组网方式，因此并不需要使用不同的SYNC-DL来区分相邻的波束。将DwPTS放在单独的时隙，便于用户终端UE借助该时隙实现下行同步，也可减少对其他下行信号的干扰。

除了上下行保护时隙GP、DwPTS和UpPTS这三个特殊时隙外，系统帧中还有7个常规时隙，其中第一个常规时隙Ts0固定用于下行传输，第二个常规时隙Ts1固定用于上行传输，剩余的5个常规时隙Ts2-Ts6既可用作上行方向，也可用于下行方向。当常规时隙用于上行方向时，每个常规上行时隙可提供4个支持4.8Kbps语音传输的CDMA码道，码道用长度为31的平衡Gold序列进行区分。

参照图7，每个常规时隙由数据部分、中间码midamble部分和一个保护间隔组成。数据部分分为两段，每段长度为372Tc，由12个调制符号经31倍扩频得到。Midamble码部分是长度为63的Gold序列，用于上行同步控制和功率控制。高空平台通过检测midamble码从而对用户的同步时刻和功率水平进行估计，然后根据估计值构造同步时刻调整信息和功率水平调整信息并将这些信息通过下行信令广播发送给各用户，各用户根据每帧所收到的同步时刻调整信息，调整下一帧的发送时刻以实现闭环同步；同时根据所收到的功率水平调整信息，调整发射功率大小，从而实现闭环功率控制。

本系统上行时隙中发送的语音信息要用长度为31的Gold序列进行直接序列扩频，而由高空平台发送到地面终端的下行链路上发送的是解扩得到的符号软信息点，因此下行链路的频带利用率远大于上行链路的频带利用率，这样就可以对下行链路分配较少的系统资源而对上行链路分配较多的系统资源从而实现系统资源的充分利用。由于常规时隙中，Ts0固定用于下行传输，Ts1固定用于上行传输。借鉴TD-SCDMA的设计方法，使用Ts0发送系统的下行信令信息，使用Ts1时隙内的4个码道中的1个码道发送上行信令信息。剩余的5个常规时隙Ts2-Ts6中，可将Ts6设定为下行时隙，而将其余时隙设置为上行时隙。这样上行时隙共有5个，可提供20个上行码道，除去Ts1中的一个上行信令码道，共可支持19路4.8Kbps的上行语音传输。常规时隙Ts6作为下行时隙，可传输744个解扩输出的符号样点。由于19路上行语音传输在一帧之中经解扩输出可得到19×24＝456个符号软信息点，因此仅用常规时隙Ts6进行下行语音传输完全够用。这样系统帧结构可支持19个用户同时进行通信，该用户容量已比较接近地面TD-SCDMA系统的帧结构所支持的用户数。在特殊情况下，甚至可以使用Ts0传输下行语音信息和下行信令信息，而将常规时隙Ts1-Ts6都用于传输上行语音信息，这样系统帧结构可容纳23个用户，系统用户容量已经达到TD-SCDMA国际标准的帧结构所支持的用户数，而此时Ts0时隙中要使用552符号资源来传输交换后的符号软信息点，还剩余192个符号资源用于传输下行信令信息，因此完全可行。

四、对语音信息的半再生式处理

参见图8，对语音信息的半再生式处理包括如下：

步骤1、用户终端在上行时隙中的语音码道上发送上行语音信号；

步骤2、高空平台在上行时隙中的语音码道上接收上行语音信号并将处理得到的符号软信息点送至样点电路交换模块进行交换；

步骤3、高空平台在下行语音时隙发送下行语音信号；

步骤4、用于终端在下行语音时隙接收下行语音信号；

参见图9，步骤1的具体实现如下：

1a)用户终端对20ms内的80个原始语音比特，加上8帧质量指示比特和8个编码尾比特，形成的长度为96比特的数据块，对应的数据速率为4.8Kbps，该96比特的数据块经1/2卷积编码形成192个编码比特，然后QPSK调制形成96个用户语音调制符号；

1b)用长度为31的Gold序列作为扩频码对得到的用户语音调制符号进行扩频，得到2976个扩频符号；

1c)对得到的扩频符号进行时隙分割，得到4个长度为744码片的扩频符号块；

1d)将每个扩频符号块分为等长的两段，在两段中间添加长度为63的Gold序列作为midamble码，得到长度为807的符号序列，然后在符号序列尾部添加长度为15的保护间隔Gap，以形成长度为822码片的上行时隙待发序列，该待发序列的基带速率为1.28Mcps；

1e)对上行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送。

参见图10，步骤2的具体实现如下：

2a)高空平台对接收到的语音信号进行正交下变频、模拟/数字A/D变换和匹配滤波，得到上行语音的数字信号；

2b)提取上行语音数字信号中的midamble码，进行同步时刻估计和功率水平估计，并将估计出的同步时刻偏差信息和功率水平偏差信息发送到网络管理控制模块以生成下行信令；同时提取上行语音数字信号中的语音扩频数据，并对该语音扩频数据进行半再生式处理，既对该语音扩频数据仅进行解扩而不进行解调译码，得到用户的24个语音符号软信息点；

2c)将语音符号软信息点送至样点电路交换模块进行交换；

参见图11，步骤3的具体实现如下：

3a)高空平台对样点电路交换输出的多个用户的语音符号软信息点进行时分复用TDM复接，添加长度为63的Gold序列作为midamble码，并添加长度为15的保护间隔Gap，形成下行时隙待发序列；

3b)对下行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

参照图12，步骤4的具体实现如下：

4a)用户终端对接收到的下行语音时隙的信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到下行语音的数字信号；

4b)提取下行语音数字信号中的midamble码进行下行同步和信道状态估计；

4c)根据估计出的信道状态信息CSI对下行语音数字信号中的语音符号进行均衡；

4d)对均衡后的语音符号进行解调译码得到原始语音信息。

五、对信令信号的再生式处理

对信令信号的再生式处理包括上行时隙信令码道上用户终端的发送端处理、上行时隙信令码道上高空平台的接收端处理、下行信令时隙高空平台的发送端处理和下行信令时隙用户终端的接收端处理。

参照图13，在上行时隙信令码道上，用户终端每20ms产生80个信令比特，加上8个帧质量指示比特和8个编码尾比特，形成长度为96比特的数据块，对应的数据速率为4.8Kbps；再将该96比特的数据块经1/2卷积编码形成192个编码比特；接着对这192个编码比特进行QPSK调制形成96个符号，经信令码道的长度为31的Gold序列扩频形成2976个码片；再分到四个连续帧中的固定时隙Ts1发送，每个时隙中发送744个信令扩频码片，将这744个信令扩频码片分为等长的两段，在中间添加长度为63的Gold序列作为midamble并在第二个信令扩频码片段后添加长度为15的保护间隔Gap，形成由822个码片组成的待发序列，其基带速率为1.28Mcps；最后经波形成形、D/A变换后正交上变频发送。

参见图14，在上行时隙信令码道上，高空平台接收到上行信令码道的信号后，首先进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到上行信令数字信号；接着提取该上行信令数字信号中的midamble进行处理，确定用户的同步时刻调整信息和功率水平调整信息并将这些信息输出到网络管理控制模块以生成对应的下行控制信令；然后平台提取上行信令数字信号中的信令扩频数据并进行解扩解调译码，恢复上行信令信息并送至网络管理控制模块进行后续处理。

参见图15，在下行信令时隙中，高空平台发送端对信令编码调制模块输出的信令符号进行时分复用TDM复接；接着添加长度为63的Gold序列作为midamble码并添加长度为15的保护间隔Gap，形成下行信令时隙待发序列；最后对下行信令时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送。

参照图16，在下行信令时隙中，用户终端首先对接收到的下行信令时隙的信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到下行信令的数字信号；接着，用户终端提取下行信令数字信号中的midamble码进行下行同步和信道状态估计，并根据估计出的信道状态信息CSI对下行信令数字信号中的信令符号进行均衡；最后对均衡后的信令符号进行解调译码恢复原始信令信息。

六、下行时隙Ts0中同时发送语音信号和信令信号时的处理

下行时隙Ts0是系统帧中固定用于下行传输的常规时隙。该时隙即可单独用于下行信令信息的传输，也可同时用于下行语音信号和下行信令信号的传输。下行时隙Ts0中同时发送语音信号和信令信号时的处理包括高空平台的发送端处理和用户终端的接收端处理。

参照图17，在下行时隙Ts0中同时发送语音信号和信令信号时，高空平台首先对信令符号和语音符号软信息点进行时分复用；再添加midamble码和保护间隔Gap；最后进行波形成形、D/A变换以及正交上变频发送。

参见图18，在下行时隙Ts0中同时发送语音信号和信令信号时，用户终端首先对接收到的信令信号和语音信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波；接着提取midamble进行下行同步和信道估计；最后对下行信令数据和语音数据进行信道均衡、解调译码从而恢复出原始信令信息和语音信息。

七、对于非语音信息的处理

本系统除了支持语音信息传输外，还支持不同速率的非语音信息传输。在Ts1-Ts6都作为上行时隙时，除了Ts1中的一个信令码道外，上行链路可提供23个扩频码道，因此对于大于4.8Kbps而小于23×4.8＝110.4Kbps的非语音信息，可以令其占用多个上行扩频码道从而实现可变速率的数据传输，速率的变化粒度为4.8Kbps。

对于更高速率的非语音信息传输，由于无更多的扩频码道支持，因此使用扩频方案已经不能满足要求。通过使用纠错能力极高的低密度奇偶校验码LDPC和高阶调制来取代扩频的方案进行高速非语音信息传输。为高速非语音信息传输设定三种速率水平：144Kbps、384Kbps和1.92Mbps。

参见图19，对于144Kbps的高速非语音信息传输，上行链路上发送端在40ms之内产生1440*4＝5760比特，尾部补1394个填充比特0到7154比特，经7/8LDPC编码生成8176个编码比特，由于LDPC编码比特的前7154比特是原来的未编码比特，因此可以将编码比特的前7154比特尾部添加的1394个填充比特删除736个，得到7440个编码比特；再对这7440个编码比特进行QPSK调制到3720个符号，分到5个时隙中传输，每个时隙传输744个符号；接着将这744个符号分为等长的两段，在两段之间添加midamble并在第二段末尾添加保护间隔Gap，形成长度为822的待发序列；最后对此待发序列进行波形成形、D/A变换后上变频发送。

由于40ms内共有8帧，如果上下行资源对称分配，则单个上行或者下行方向上可以利用的时隙数为24个，在这24个时隙中选取6个时隙进行传输。这样，剩余的时隙至少支持另外3个144Kbps的用户进行高速非语音信息传输，或者用于语音信息的传输。

参见图20，对于384Kbps的高速非语音信息传输，上行链路上发送端在50ms之内产生3840*5＝19200比特，在其尾部补2262个0到21462个比特；再分为3个长度为7154的比特段，对各段进行7/8的LDPC编码，生成3个长度为8176的编码比特段，由于LDPC编码比特端的前7154比特是原来的未编码比特，因此可以将最后一个编码比特段的前7154个比特尾部补的2262个填充比特0删掉2208个，得到22320个编码比特；接着对这22320个编码比特进行QPSK调制得到11160个符号，分到15个时隙中传输，每个时隙传输744个符号；然后将这744个符号分为等长的两段，在两段之间添加midamble并在第二段末尾添加保护间隔Gap，形成长度为822的待发序列；最后对此待发序列进行波形成形、D/A变换后上变频发送。

由于50ms之内共有10帧，如果上下行资源对称分配，则在上行或者下行的单个方向上可以利用的时隙数为30个，在这30个时隙内平均选取15个时隙进行传输。这样剩余的时隙可以支持另外1个384Kbps的用户进行高速非语音信息传输，或者用于语音信息的传输。

参见图21，对于1.92Mbps的高速非语音信息传输，上行链路上发送端在40ms内产生76800比特，在其尾部补1894个0到78694比特；再分为11个长为7154的比特段，对各段进行7/8LDPC编码，生成11个长为8176的编码比特段，由于LDPC编码比特端的前7154比特是原来的未编码比特，因此可以将最后一个编码比特段的前7154个比特尾部补的的1894填充比特0删掉656个，保留1238个，这样总共形成89280个编码比特；接着对这89280个编码比特进行32QAM调制得到17856个符号，放在24个时隙中传输，每个时隙传输744个符号；然后将这744个符号分为等长的两段，在两段之间添加midamble并在第二段末尾添加保护间隔Gap，形成长度为822的待发序列；最后对此待发序列进行波形成形、D/A变换后上变频发送。

由于40ms内共有8帧，如果上下行资源对称分配，则单个上行方向或者下行方向上可以利用的时隙数为24个，可以满足传输要求。

参见图22，在高速非语音信息144Kbps、384Kbps和1.92Mbps上行传输时，高空平台对于接收到的高速非语音信号，首先进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到高速非语音数字信号；接着提取该高速非语音信息中的midamble码以计算同步时刻偏差信息和功率水平偏差信息，并将这些信息输出到网络管理控制模块以生成对应的下行控制信令；然后对高速非语音数字信号中的非语音符号进行符号间隔采样以得到各符号的软信息点并送至交换模块进行后续的交换。

参见图23，在高速非语音信息下行传输时，高空平台首先对样点电路交换输出的高速非语音符号软信息点添加midamble码和保护间隔Gap；然后进行波形成形、D/A变换和正交上变频发送。

参见图24，在高速非语音信息下行传输时，用户终端首先对接收到的高速非语音信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波；然后提取midamble码以进行下行同步并估计信道状态信息；接着进行信道均衡；最后进行解调译码以获得原始发送非语音信息。

需要说明的是，上述实施例是较优的例子，本发明并不限于上述实施例，在利用本发明的原理和技术方案的基础上，本领域的技术人员可以作出简单的调整或替换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于高空平台半再生式信号处理的移动通信系统，包括：位于平流层的高空平台、一个或多个地面上的地面网关以及用户终端；所述的高空平台包括一套用于形成N个地面蜂窝网小区以及平台上多波束天线的射频中频设备，该射频中频设备上连接有N个上行信号接收处理模块、N个下行信号发送处理模块、一个样点电路交换模块以及一个网络管理控制模块，同时还包括一个信令解扩解调模块、一个信令编码调制模块、一个网关信息接收处理模块、一个网关信息发送处理模块，N≥200，其特征在于：

用户终端的射频部件和用户接口均与地面时分双工-同步码分多址TD-SCDMA系统中的用户终端相同，其基带速率与地面TD-SCDMA系统的基带速率相同，且使用与地面TD-SCDMA系统相同的频段，保证用户终端能接入地面TD-SCDMA系统，以实现与TD-SCDMA第三代移动通信系统国际标准部分兼容；

地面网关作为中转节点，其与高空平台之间设有一条高速数据传输链路，高空平台通信系统覆盖范围内的用户与本系统之外的地面TD-SCDMA系统中的用户，通过高速数据传输链路进行数据和信令交换，以实现高空平台与地面TD-SCDMA系统的互联互通。

2.如权利要求1所述的蜂窝网移动通信系统，其特征在于，高空平台上的信令解扩解调译码模块、网络管理控制模块以及信令编码调制模块依次连接，组成一个信令处理与网络控制管理中心，以实现对信令信息的解读、执行和构造。

3.如权利要求1所述的蜂窝网移动通信系统，其特征在于，上行信号接收处理模块，包括：

正交采样模拟/数字A/D变换单元，用于对接收信号进行模拟/数字转换并将转换输出的数字信号送至同步控制、功率控制和相关解扩单元；

同步控制单元，对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行同步时刻估计，得到用户终端的同步时刻偏差并进行调整，实现闭环同步控制；

功率控制单元，对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行功率水平估计，得到用户终端的功率水平偏差并进行调整，实现闭环功率控制；

相关解扩单元，使用半再生式信号处理方法对来自正交采样A/D变换单元的数字信号进行处理，即对各用户发送的同步码分多址CDMA信号仅进行相关解扩和Rake合并，得到各符号的软判决量，并将这些软判决量输出到样点电路交换模块进行交换和进一步传输。

4.如权利要求1所述的蜂窝网移动通信系统，其特征在于，样点电路交换模块采用程控电路交换，在信令的控制下对来自上行信号接收处理模块的各个用户的符号软判决量进行交换，且对于非扩频信号采用基本的高速交换时钟，而对扩频信号使用按扩频因子降速率的低速交换时钟。

5.如权利要求1所述的蜂窝网移动通信系统，其特征在于，下行信号处理模块由多路复接单元、正交幅度调制单元构成，该多路复接单元通过子帧交织时分复用方式对下行链路向同一波束、同一频带中各用户发送的多路信号进行多路复接，并将复接后的信号送至正交幅度调制单元调制到载波频率后向下发送。

6.如权利要求1所述的蜂窝网移动通信系统，其特征在于，所述的用户终端，是在地面TD-SCDMA系统的单模用户终端上，仅增加部分基带处理功能的双模用户终端，以同时满足高空平台系统与地面TD-SCDMA系统的使用要求。

7.一种基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信方法，包括对信令信息进行再生式处理，对非语音信息和语音信息进行非再生式处理，其特征是，对语音信息的非再生式处理包括：

(1)上行时隙语音码道上用户终端的发送步骤：

1a)用户终端对20ms内的原始语音比特进行1/2卷积编码和四进制相移键控QPSK调制，得到96个用户语音调制符号；

1b)用长度为31的Gold序列作为扩频码对得到的用户语音调制符号进行扩频，得到2976个扩频符号；

1c)对得到的扩频符号进行时隙分割，得到4个长度为744码片的扩频符号块；

1d)将每个扩频符号块分为等长的两段，在两段中间添加长度为63的Gold序列作为midamble码，得到长度为807的符号序列，然后在符号序列尾部添加长度为15的保护间隔Gap，以形成长度为822码片的上行时隙待发序列；

1e)对上行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

(2)上行时隙语音码道上高空平台的接收步骤：

2a)高空平台对接收到的语音信号进行正交下变频、模拟/数字A/D变换和匹配滤波，得到上行语音的数字信号；

2b)提取上行语音数字信号中的midamble码，进行同步时刻估计和功率水平估计，并将估计出的同步时刻偏差信息和功率水平偏差信息发送到网络管理控制模块以生成下行信令；同时提取上行语音数字信号中的语音扩频数据，并对该语音扩频数据进行半再生式处理，得到用户的语音符号软信息点；

2c)将语音符号软信息点送至样点电路交换模块进行交换；

(3)下行语音时隙中高空平台的发送步骤：

3a)高空平台对样点电路交换输出的多个用户的语音符号软信息点进行时分复用TDM复接，添加长度为63的Gold序列作为midamble码，并添加长度为15的保护间隔Gap，形成下行时隙待发序列；

3b)对下行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

(4)下行语音时隙中用户终端的接收步骤：

4a)用户终端对接收到的下行语音时隙的信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到下行语音的数字信号；

4b)提取下行语音数字信号中的midamble码进行下行同步和信道状态估计；

4c)根据估计出的信道状态信息CSI对下行语音数字信号中的语音符号进行均衡；

4d)对均衡后的语音符号进行解调译码得到原始语音信息。

8.如权利要求7所述的基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信方法，其中步骤2b)所述的对语音扩频数据进行半再生式处理，是指对语音扩频数据进行相关解扩和Rake合并，得到语音符号的软信息点。

9.如权利要求7所述的基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信方法，其特征是，对非语音信息进行非再生式处理，分为低速非语音信息和高速非语音信息；低速非语音信息使用所述的语音码道进行传输；高速非语音信息有三种典型的速率：144kbps、384kbps和1.92Mbps，采用LDPC编码和高阶调制机制，支持这三种的高速非语音信息传输，对这三种高速非语音信息的非再生式处理包括：

A.上行时隙中用户终端的发送步骤：

(A1)用户终端对特定时间内产生的原始数据比特块添加编码填充尾比特并进行7/8码率的LDPC编码，之后删除特定长度的冗余比特并进行调制，得到调制符号块；

(A2)对调制符号块按照时隙长度进行分割，得到长度为744的特定数量调制符号子块；

(A3)将每个调制符号子块分割为等长的两段，在两段中间添加长度为63的Gold序列作为midamble码，得到长度为807的符号序列，之后在该序列尾部添加长度为15的保护间隔Gap，形成长度为822的待发序列；

(A4)对待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

B.上行时隙中高空平台的接收步骤：

(B1)对接收到的高速非语音信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到高速非语音数字信号；

(B2)从得到的高速非语音数字信号中提取midamble码进行同步时刻估计，并将并将估计出的同步时刻偏差信息送至网络管理控制模块以生成对应的下行控制信令；同时对高速非语音数字信号进行符号速率采样，得到非语音符号软信息点；

(B3)将非语音符号软信息点送至样点电路交换模块进行交换；

C.下行时隙中高空平台的发送步骤：

(C1)高空平台提取样点电路交换输出的非语音符号软信息点，接着添加长度为63的Gold序列作为midamble码并添加长度为15的保护间隔Gap，形成下行时隙待发序列；

(C2)对下行时隙待发序列进行波形成形、D/A变换后正交上变频发送；

D.下行时隙中用户终端的接收步骤：

(D1)用户终端对接收到的下行高速非语音信号进行正交下变频、A/D变换和匹配滤波，得到下行高速非语音数字信号；

(D2)提取下行高速非语音数字信号中的midamble码进行下行同步和信道状态估计；

(D3)根据估计出的信道状态信息CSI对下行高速非语音数字信号中的非语音符号进行均衡；

(D4)对均衡后的非语音符号进行解调译码得到原始信息。

10.如权利要求9所述的基于高空平台半再生式信号处理的蜂窝网移动通信方法，其特征是，步骤A1中所述的特定时间对应于144kbps、384kbps和1.92Mbps这三种速率分别为40ms、50ms和40ms；所述的原始数据比特块的长度对应于144kbps、384kbps和1.92Mbps这三种速率分别为5760、19200和76800；所述的编码填充尾比特的长度对应于144kbps、384kbps和1.92Mbps这三种速率分别为1394、2262和1894；所述的特定长度对应于144kbps、384kbps和1.92Mbps这三种速率分别为736、2208和656；步骤A2中所述的调制符号子块的个数对应于144kbps、384kbps和1.92Mbps这三种速率分别为5、15和24。

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