一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法
技术领域
本发明涉及一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法，属于卫星通信技术领域。
背景技术
随着应用需求的扩展和卫星通信系统的发展建设，卫星通信在民用领域的应用日益广泛，逐渐从地面固定应用扩展到车辆、船舶、飞机等多类平台应用。因此，要求卫星通信系统设计时充分考虑车辆、船舶、直升机、无人机等不同平台的特殊性，以满足多类平台的卫星通信使用需求。
目前，卫星通信中针对不同类型平台的应用，主要是使用透明转发器的不同频段，设计不同载波和不同传输方法，以满足不同类型平台的特殊性要求。例如，直升机平台的旋翼遮挡会导致信号周期性衰减，通常采用基于低码率信道编码和交织技术的传输方法；无人机平台的遥控信号要求安全可靠传输，通常采用基于扩频技术的传输方法。
上述多类平台的应用使用多种传输方法，不同传输方法自成体系，不利于不同平台间的互通和多类平台的综合应用。另外，在处理转发卫星通信系统中，基于多个载波和多种传输方法的多类平台应用思路会增加星上与地面设备的复杂度和成本，同时导致星上功率、频率等资源利用率降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提出一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法，该方法以星上处理跳频卫星通信为背景，在星地一体跳频卫星系统中，综合考虑了车辆、船舶、直升机、无人机等多类平台的特殊性，能够使用统一的载波与信号帧，可支持多类平台的灵活应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法，该方法中，用户站到卫星的上行链路采用MF-TDMA多址与跳频方式，多个载波构成1个上行载波组，载波组内的各个载波进行同步跳频；卫星到用户站的下行链路采用单载波TDMA与跳频方式，下行载波进行跳频；该方法具体包括以下步骤：
步骤一：装载于不同平台的用户站根据平台类型、用户站能力、业务类型、信息速率，分别从上行链路参数组集合U和下行链路参数组集合D中选择上行参数组pu和下行参数组pd，确定信息传输时使用的编码、交织、调制、扩频以及符号速率；其中，U＝{pu|用于上行链路的p}，D＝{pd|用于下行链路的p}，p为传输参数组，p＝(Rcod,Ncod,Dint,M,L,Rs)，Rcod表示编码码率，Ncod表示编码码长，Dint表示交织深度，M表示调制阶数，L表示扩频比，Rs表示符号速率；
步骤二：装载于不同平台的用户站将业务类型、信息速率、传输参数封装成业务申请消息，并将消息发送到卫星；
步骤三：卫星接收到业务申请消息后，提取消息中的业务类型、信息速率、传输参数，根据提取的信息为用户站分配上行载波组内的载波与时隙资源以及下行载波内的时隙资源，并将分配结果通过资源分配消息发送给用户站；
步骤四：装载于不同平台的用户站接收资源分配消息，获取本站的上行链路载波与时隙资源以及下行链路时隙资源；
步骤五：装载于不同平台的用户站将待发送的业务信息按照上行参数组pu中的参数进行处理，并在分配的上行链路载波与时隙内发送跳频信号；同时，用户站在分配的下行链路时隙内接收跳频信号，并按照下行参数组pd中的参数对接收信号进行处理，恢复业务信息。
进一步的，所述上行载波组中的各载波以帧为周期划分时隙，每帧内包含同步时隙、控制时隙和多个业务时隙，每个业务时隙包含多跳。
进一步的，所述下行载波以帧为周期划分时隙，每帧内包含同步时隙、控制时隙和多个业务时隙，每个业务时隙包含多跳。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果在于：
1.本发明中上行链路和下行链路均支持多种不同的传输参数组，并且上行载波组和下行载波内不同时隙均可以使用不同的传输参数，从而保证不同类型平台可以在不同的时隙内使用合适的传输参数，能够适应不同类型平台的特殊性。
2.本发明中不同类型平台的信号传输使用统一的上行载波组与信号帧和统一的下行载波与信号帧，使得卫星与地面设备能够基于统一的信号处理支持不同平台应用，有助于简化设备的实现复杂度，降低设备成本，提升应用的灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例中通信方法的应用场景示意图。
图2是本发明实施例中跳频上行载波组与信号帧结构图。
图3是本发明实施例中跳频下行载波信号帧结构图。
图4是本发明实施例中通信方法的流程图。
图5是本发明实施例中上行链路跨平台融合通信示意图。
图6是本发明实施例中下行链路跨平台融合通信示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。需要特别提醒的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被省略。
一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法，该方法中，用户站到卫星的上行链路采用MF-TDMA多址与跳频技术，N个载波构成1个上行载波组，载波组内的各个载波进行同步跳频；卫星到用户站的下行链路采用单载波TDMA与跳频技术，下行载波进行跳频；
其中，上行链路和下行链路均可以使用多种不同的编码、交织、调制、扩频、符号速率等传输参数；定义传输参数组p＝(Rcod,Ncod,Dint,M,L,Rs)，其中Rcod表示编码码率，Ncod表示编码码长，Dint表示交织深度，M表示调制阶数，L表示扩频比，Rs表示符号速率；上行链路能够使用的传输参数组构成参数组集合U，下行链路能够使用的传输参数组构成参数组集合D；
上行载波组中的各载波以帧为周期划分时隙，每帧内包含同步时隙、控制时隙和X个业务时隙，每个业务时隙包含H1跳，且每个业务时隙内均可以使用集合U中任意一个传输参数组；下行载波以帧为周期划分时隙，每帧内包含同步时隙、控制时隙和Y个业务时隙，每个业务时隙包含H2跳，且每个业务时隙内均可以使用集合D中任意一个传输参数组。
如图4所示，该方法具体包括以下步骤：
步骤一：装载于不同平台的用户站根据平台类型、用户站能力、业务类型、信息速率等信息从参数组集合U和D中选择合适的上行参数组pu和下行参数组pd，确定信息传输时使用的编码、交织、调制、扩频、符号速率等参数；
步骤二：装载于不同平台的用户站将业务类型、信息速率、传输参数等信息封装成业务申请消息，并将消息发送到卫星；
步骤三：卫星接收到业务申请消息后，提取消息中的业务类型、信息速率、传输参数等信息，根据提取的信息为用户站分配上行载波组内的载波与时隙资源和下行载波内的时隙资源，并将分配结果通过资源分配消息发送给用户站；
步骤四：装载于不同平台的用户站接收资源分配消息，获取本站的上行链路载波与时隙资源和下行链路时隙资源；
步骤五：装载于不同平台的用户站将待发送的业务信息按照上行参数组pu中的参数进行处理，并在分配的上行链路载波与时隙内发送跳频信号；同时，用户站在分配的下行链路时隙内接收跳频信号，并按照下行参数组pd中的参数对接收信号进行处理，恢复业务信息。
以下为一个更具体的例子：
一种星地一体跳频卫星系统中跨平台融合通信方法，其中，用户站到卫星的上行链路采用MF-TDMA多址与跳频技术，N个载波构成1个上行载波组，载波组内的各个载波进行同步跳频；上行载波组内的载波可以使用的传输参数有K1组，构成上行链路参数组集合
卫星到用户站的下行链路采用单载波TDMA与跳频技术，下行载波进行跳频；下行载波可以使用的传输参数有K2组，构成下行链路参数组集合
图1为本方法的应用场景示意图，应用场景中考虑船舶、直升机、无人机等3类平台，将装载于船舶、直升机、无人机上的3个用户站分别记为A站、B站和C站。在图1所示的应用场景下，本方法包括以下步骤：
步骤一，A站、B站和C站根据各自的平台类型、用户站能力、业务类型、信息速率等信息从参数组集合U和D中选择合适的上行参数组和下行参数组，确定信息传输时使用的编码、交织、调制、扩频、符号速率等参数；
其中，装载于船舶平台的A站需要双向传输数据业务，且平台无特殊要求，因此选择上行链路参数组
步骤二，A站、B站和C站分别将业务类型、信息速率、传输参数等信息封装成业务申请消息，并将消息发送到卫星。
步骤三，卫星接收到业务申请消息后，提取消息中的业务类型、信息速率、传输参数等信息，根据提取的信息为A站、B站和C站分配上行载波组内的载波与时隙资源和下行载波内的时隙资源，并将分配结果通过资源分配消息发送给用户站；
实施例中，为A站分配上行载波1中的时隙1-6，分配下行时隙1-3；为B站分配上行载波2中的时隙5-6，分配下行时隙4；为C站分配上行载波2中的时隙7-9，分配下行时隙5-6。
步骤四：A站、B站和C站分别接收资源分配消息，获取本站的上行链路载波与时隙资源和下行链路时隙资源。
步骤五：A站、B站和C站分别将待发送的业务信息按照选择的上行参数组中的参数进行处理，并在分配的上行链路载波与时隙内发送跳频信号；同时，A站、B站和C站分别在分配的下行链路时隙内接收跳频信号，并按照选择的下行参数组中的参数对接收信号进行处理，恢复业务信息；
实施例中，A站对上行业务信息按照
总之，本方法针对星地一体跳频卫星通信系统中车辆、船舶、直升机、无人机等不同类型平台的综合应用，通过上行链路与下行链路传输参数按需配置、上行载波组与下行载波内时隙划分与分配、上行与下行传输参数逐时隙可变等设计，适应不同类型平台的特殊性要求，实现了上行链路与下行链路中基于统一载波与信号帧的跨平台融合通信。本发明能够在满足多类平台综合应用需求的情况下，降低设备实现复杂度与成本，同时提高系统资源利用率与平台应用的灵活性。
以上所述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员根据本发明的技术方案及其发明构思作出的等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
