CN104244401A - 一种基于卫星授时的无线通信方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于卫星授时的无线通信方法和基于卫星授时的无线通信装置，基于卫星授时信息，实现在没有主控节点或基站信号下的多点有序通信。本发明实施例方法包括：初始化系统参数；进行卫星授时同步并生成秒脉冲信号和卫星帧脉冲信号；进行帧同步序列检测，生成检测帧脉冲信号；根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号校准帧脉冲信号；进行时隙配置；在发射时隙进行编码、调制和插入帧同步序列，在接收时隙进行解调及解码，在竞争时隙根据是否有业务数据发送切换成发射或接收状态。

Description

一种基于卫星授时的无线通信方法和装置

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，具体涉及一种基于卫星授时的无线通信方法和装置。

背景技术

无线通信的发展历史可以追溯到19世纪。1864年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在；1876年赫兹用实验证实了电磁波的存在；1900年马可尼等人利用电磁波进行远距离无线电通信取得了成功，从此世界进入了无线电通信的新时代。

北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统和GPS系统均可提供连续导航定位与授时服务。卫星授时成功后可提供秒脉冲信号(1PPS/1PPM)输出，此格式时间信号每秒或每分输出一个脉冲，该输出脉冲精度高，授时精度可达30nS。

随之移动电话的发展，蜂窝网无线通信已经历了GSM、3G、4G技术的演变，成为智能手机的主要通信方式。蜂窝网依赖于事先架设好的基站，终端之间并不直接通信，而是依赖于基站的转发，终端在移动过程中会漫游切换，同一个基站下面的终端会共享基站的带宽资源。终端需要先搜索基站信号并与基站同步后，获取基站信令及时序信息才能进入信息通信状态。目前智能手机依赖于基站信号的覆盖或WIFI接入热点，在户外没有基站信号覆盖和WIFI接入热点的区域不能实现互联互通。WIFI信号一般工作在2.4GHz频率或5.8GHz频率，由于工作频率高、信号传输的绕射能力差、空间损耗大，WIFI覆盖一般为短距离覆盖，覆盖半径一般不超过200米。

还有一些无线通信技术不依赖于基站架设，包括无线数传电台、对讲机等，这些通信技术可实现终端之间的直接通信。无线数传电台是指借助DSP技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。数传电台的使用从最早的按键电码、电报、模拟电台加无线MODEM，发展到目前的数字电台和DSP、软件无线电；传输信号也从代码、低速数据(300～19.2kbps)到高速数据(64Kbps～20Mbps)，可以传输包括遥控遥测数据、动态图像等业务。无线数传电台所使用的调制方式主要包括FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、正交频分复用(OFDM)等，无线数传电台所使用的编码方式主要包括卷积码、Reed-solomon(RS)码、低密度校验(LDPC)码、Turbo码等。无线数传电台一般工作在1GHz以下，包括150MHz、230MHz、433MHz等频段，由于工作频率低、信号传输的绕射能力好、空间损耗小，无线数传电台可支持远距离传输，覆盖半径可达几公里到几十公里。

无线数传电台一般采用分时复用的方式来共享资源，在任意时刻，通信网络里的某一个节点处于发射状态，其它节点处于接收状态，完成发射节点到接收节点间的信息传输，如果同时有两个或多个节点处于发射状态，则会导致相互干扰，不能完成正确的通信。当通信网络内有主控节点时，可以通过主控节点来控制所有其它受控节点的发射与接收，从而避免竞争产生的干扰和错误；受控节点需要先搜索主控节点并与主控节点同步后，获取主控节点信令及时序信息才能进入信息通信状态。当通信网络内没有主控节点时，如果出现竞争导致信息传输错误，只能通过错误重传等方式来解决，这样会导致有效带宽下降，如果通信网络内节点数量较多，则竞争冲突的概率会增大，导致系统带宽的显著下降。

发明内容

至少为了解决上述问题中的一种或多种，本发明提出了一种基于卫星授时的无线通信方法可在没有主控节点的情况下按照卫星授时的时序信息进行发射和接收，避免竞争冲突和相互干扰，更有效的利用系统带宽，该方法特别适合在户外无基站并且无主控节点的应用场景。本发明还提出了一种基于卫星授时的无线通信装置，可在没有主控节点的情况下按照卫星授时的时序信息进行发射和接收，避免竞争冲突和相互干扰，更有效的利用系统带宽，该装置特别适合在户外无基站并且无主控节点的应用场景，能实现智能手机(苹果IOS平台手机、三星Android平台手机等)在没有蜂窝网络的环境下的相互通信。

在本发明的一个优选实施例中，本发明提出了一种基于卫星授时的无线通信方法，在有卫星信号的情况下，通过GPS模块或北斗模块或GPS北斗双模模块进行卫星授时同步，根据授时信号，按照预先设置的系统参数来控制节点的发射和接收，避免相互干扰，最大可能地有效利用系统带宽。本发明提出的一种基于卫星授时的无线通信方法，其特征在于它包括以下步骤：

1)初始化系统参数，包括：帧同步序列、信号帧周期、时隙总数、发射时隙、接收时隙、竞争时隙；

2)进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，输出卫星秒脉冲信号，并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行分频或倍频，生成卫星帧脉冲信号；

3)进行帧同步序列检测，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准；

5)根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为信号帧脉冲信号周期除以时隙总数，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步，根据发射时隙参数配置发射时隙所占用的时隙，根据接收时隙参数配置接收时隙所占用的时隙，根据竞争时隙参数配置竞争时隙所占用的时隙；

6)在所配置的发射时隙进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去；在所配置的接收时隙进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息；在所配置的竞争时隙默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，在竞争时隙有相应业务数据需要发送时，切换成发射状态，在竞争时隙对该业务数据进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。

在上述基于卫星授时的无线通信方法中所设计的信号帧结构如图2所示。卫星授时为GPS卫星授时或北斗卫星授时或GPS北斗双模卫星授时，卫星授时成功后可生成秒脉冲信号，秒脉冲信号周期为绝对时间1秒或者1分钟。上述系统参数中的帧结构周期T可配置为秒脉冲周期的L倍，L为任意正整数，对秒脉冲信号进行L倍的分频即可以得到相应的帧脉冲信号；上述系统参数中的帧结构周期T可配置为秒脉冲周期的L分之一，L为任意正整数，对秒脉冲信号进行L倍的倍频即可以得到相应的帧脉冲信号。

根据系统参数中的时隙总数K和上述帧脉冲周期T，可以得到时隙周期Ts为帧脉冲周期除以时隙总数，即T/K，其中时隙总数K为任意正整数。

上述基于卫星定位授时的无线通信方法中所述的发射时隙为不超过时隙总数的任意0个到多个时隙，且发射时隙的位置可以任意指定。在发射时隙内系统处于发射状态，将定义在发射时隙上发送的业务信息经过编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。

上述基于卫星定位授时的无线通信方法中所述的接收时隙为不超过时隙总数的任意0个到多个时隙，且接收时隙的位置可以任意指定。在接收时隙内系统处于接收状态，从无线射频载波接收信号进行解调及解码并获取信息。

上述基于卫星定位授时的无线通信方法中所述的竞争时隙为不超过时隙总数的任意0个到多个时隙，且竞争时隙的位置可以任意指定。竞争时隙是指在该时隙同时可能有多个节点处于发射状态从而导致竞争和干扰。在竞争时隙内系统处于默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号进行解调及解码并获取信息，在竞争时隙有相应业务数据需要发送时，切换成发射状态，在竞争时隙对该业务数据进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的信息包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的编码方式为卷积码、Reed-solomon(RS)码、低密度校验(LDPC)码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的调制方式为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、正交频分复用(OFDM)中的一种。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的帧同步序列是伪随机(PN)序列、Gold序列、hadamard序列、kasami序列、OVSF序列、walsh序列、Barker序列和循环前缀中的一种。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的第3)步中的帧同步序列检测方法为相关检测法。通过将接收信号与本地储存的帧同步序列进行相关运算，然后通过相关峰的捕获来确定接收信号中帧同步序列的位置，从而得到检测帧同步脉冲。相关运算的相关函数α(n)如下式所示：

α(n)＝∑_m ^M _＝0r(n-m)^*·c(m)

其中，r(n)为接收序列，c(n)为本地存储的帧同步序列，M为帧同步序列的长度,^*代表共轭运算，·代表乘法运算符。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的第4)步中卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差(LMS)滤波、最小二乘(LS)滤波中的一种。

上述的基于卫星授时的无线通信方法，所述的线性滤波方式为：P(n)＝∑_m ^M _＝1P(n-m)·a(m)+P_w(n)·b+P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n)为第n帧的帧脉冲信号，且满足0≤a(m)≤1、0≤b≤1、0≤c≤1、M为整数。当M≠0、a(m)≠0、b≠0、c≠0时，帧脉冲信号为卫星帧脉冲信号、检测帧脉冲信号和过去帧的帧脉冲信号的线性滤波输出。当M＝0、b＝1、c＝0时，帧脉冲信号即为卫星帧脉冲信号，与检测帧脉冲信号和过去帧的帧脉冲信号无关；当M＝0、b＝0、c＝1时，帧脉冲信号即为检测帧脉冲信号,与卫星帧脉冲信号和过去帧的帧脉冲信号无关；当M＝1、a(1)＝1、b＝0、c＝0时，帧脉冲信号即为上一帧的帧脉冲信号,与卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号无关。

本发明提出了一种基于卫星授时的无线通信装置，它含有：

系统控制模块：它与卫星定位授时模块相连，获取卫星定位授时模块所提供的授时信息；它与无线数传模块相连，根据卫星授时信息控制无线数传模块的发射与接收；它与数据处理模块相连，用于控制数据信息的处理方式；它与数据接口模块相连，用于控制数据接口模块的工作模式，并且从数据接口模块获取外部控制信息；

卫星定位授时模块：它与系统控制模块相连，提供系统控制模块授时信息，它与数据处理模块相连，将定位信息送给数据处理模块；

数据接口模块：它与外部设备通信进行数据信息及控制信息的传输；它与系统控制模块相连，将外部控制信息传送给系统控制模块；它与数据处理模块相连，将外部数据信息传送给数据处理模块，并从数据处理模块获取数据信息后传送给外部设备；

数据处理模块：它与系统控制模块相连，获取数据信息的处理方式；它与卫星定位授时模块相连，获取定位信息；它与数据接口模块相连，按照系统控制模块所配置的方式与数据接口模块进行信息交互；它与无线数传模块相连，按照系统控制模块所配置的方式与无线数传模块进行信息交互；

无线数传模块：它与系统控制模块相连，获取发射和接收配置；它与数据处理模块相连，在发射时隙将来自数据处理模块的数据信息进行编码调制后发射到无线载波上去，在接收时隙从无线载波上接收信号并进行解调和解码还原数据信息，并将数据信息发送给数据处理模块。

上述的无线通信装置中所述的卫星定位授时模块为GPS授时模块或北斗授时模块或GPS北斗双模授时模块。

上述的无线通信装置中所述的数据接口模块为WIFI模块。

上述的无线通信装置中所述的数据接口模块为蓝牙模块。

上述的无线通信装置中所述的数据接口模块为以太网模块。

上述的无线通信装置中所述的数据接口模块为UART模块。

上述的无线通信装置中所述的数据接口模块为键盘和显示屏模块。

上述的无线通信装置利用WIFI模块连接智能终端，并获取智能终端的数据信息后上述的无线通信方法进行信息传输，实现智能终端在没有基站信号覆盖环境下的相互通信。

上述的无线通信装置中所述的智能终端为基于IOS系统的智能终端，包括但不限于苹果iphone智能手机、ipad智能终端。

上述的无线通信装置中所述的智能终端为基于Android系统的智能终端，包括但不限于三星galaxy系列智能手机及智能终端。

利用上述基于卫星授时的无线通信装置，通过以下步骤完成节点间的有序通信：

1)系统控制模块初始化系统参数，包括：帧同步序列、信号帧周期、时隙总数、发射时隙、接收时隙、竞争时隙；数据接口模块与外部设备交互信息；

2)卫星授时模块进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，输出卫星秒脉冲信号给系统控制模块，系统控制模块根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行分频或倍频，生成卫星帧脉冲信号；

3)无线数传模块进行帧同步序列检测，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)系统控制模块根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准；

5)系统控制模块根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为信号帧脉冲信号周期除以时隙总数，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步，根据发射时隙参数配置发射时隙所占用的时隙，根据接收时隙参数配置接收时隙所占用的时隙，根据竞争时隙参数配置竞争时隙所占用的时隙；

6)无线数传模块在所配置的发射时隙进行编码、调制和插入帧同步序列，将来自数据处理模块的信息发送到无线射频载波上去；无线数传模块在所配置的接收时隙进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，并将信息传输给数据处理模块；在所配置的竞争时隙默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，并将信息传输给数据处理模块，在竞争时隙有来自数据处理模块的信息需要发送时，切换成发射状态，无线数传模块在竞争时隙对该信息进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。

通过本发明提出的无线通信方法，将卫星帧脉冲信号、检测帧脉冲信号和过去帧的帧脉冲信号结合起来对当前帧的帧脉冲信号进行估计，可以大大提高帧脉冲信号的估计精度。当通信网络内的任意终端有卫星授时信号时，卫星授时信息可以通过以上方法传递给其它终端。例如通信网络中有4个终端：终端A、终端B、终端C、终端D，当终端A有卫星授时信号，而其他终端均没有卫星授时信号时，终端A首先通过卫星帧脉冲信号进行时隙配置并发送信号，终端B、终端C和终端D接收到来自终端A的发送信号后，通过帧同步序列检测得到检测帧同步脉冲后，即获得与终端A相同的授时信息，并按照检测帧同步脉冲进行时隙配置并发送信号，从而实现终端A、终端B、终端C和终端D的有序通信，可有效避免干扰。由于卫星授时精度高，如果通信网络内有卫星授时信号的终端数量增加，可以进一步提高通信网络的整体授时精度。通过以上授时方法，通信网络中的终端有了统一的授时信息，再通过时隙配置后，进行有序的发送、接收和竞争，可以实现多种业务的有序通信，在没有基站或主控节点的场景下，相对于纯竞争的方式可以有效的避免冲突，提高系统吞吐率。

另外，本发明还提出了以下特定的技术方案：

技术方案1：一种基于卫星授时的无线通信装置，其中，该无线通信装置包括系统控制模块、卫星定位授时模块、数据接口模块、数据处理模块和无线数传模块，其中：所述系统控制模块与卫星定位授时模块相连，以获取卫星定位授时模块所提供的授时信息；并且所述系统控制模块与无线数传模块相连，根据卫星授时信息控制无线数传模块的发射与接收；并且所述系统控制模块与数据处理模块相连，用于控制数据信息的处理方式；并且所述系统控制模块与数据接口模块相连，用于控制数据接口模块的工作模式，并从数据接口模块获取外部控制信息；所述卫星定位授时模块与系统控制模块相连，以提供系统控制模块授时信息，所述卫星定位授时模块与数据处理模块相连，将定位信息送给数据处理模块；所述数据接口模块与外部设备通信进行数据信息及控制信息的传输；并且所述数据接口模块与系统控制模块相连，以将外部控制信息传送给系统控制模块；并且所述数据接口模块与数据处理模块相连，以将外部数据信息传送给数据处理模块，并从数据处理模块获取数据信息后传送给外部设备；所述数据处理模块与系统控制模块相连，以获取数据信息的处理方式；并且所述数据处理模块与卫星定位授时模块相连，以获取定位信息；并且所述数据处理模块与数据接口模块相连，以按照系统控制模块所配置的方式与数据接口模块进行信息交互；并且所述数据处理模块与无线数传模块相连，以按照系统控制模块所配置的方式与无线数传模块进行信息交互；所述无线数传模块与系统控制模块相连，获取发射和接收配置；并且所述无线数传模块与数据处理模块相连，在发射时隙将来自数据处理模块的数据信息进行编码调制后发射到无线载波上去，在接收时隙从无线载波上接收信号并进行解调和解码还原数据信息，并将数据信息发送给数据处理模块。

技术方案2：根据上面的技术方案1所述的无线通信装置，其特征在于，所述的卫星定位授时模块为GPS授时模块或北斗授时模块或GPS北斗双模授时模块。

技术方案3：根据上面的技术方案1所述的无线通信装置，其特征在于，所述数据接口模块为WIFI模块、蓝牙模块、以太网模块、UART模块、或者键盘和显示屏模块。

技术方案4：根据上面的技术方案1所述的无线通信装置，其特征在于，所述的无线通信装置利用WIFI模块连接智能终端，并获取智能终端的数据信息后通过无线数传模块进行无线传输，实现智能终端在没有基站信号覆盖环境下的相互通信。

技术方案5：根据上面的技术方案4所述的无线通信装置，所述的智能终端为基于IOS系统的智能终端或基于Android系统的智能终端。

附图说明

图1为本发明的基于卫星授时同步的无线通信方法示意图；

图2为本发明的信号帧结构生成示意图；

图3为本发明实施例1所使用的时隙分配示意图；

图4为本发明实施例2所使用的时隙分配示意图；

图5为本发明实施例3所使用的时隙分配示意图；

图6为本发明实施例4所使用的时隙分配示意图；

图7为本发明的基于卫星授时同步的无线通信装置示意图；

图8为本发明实施例5使用WIFI的无线通信装置结构示意图；

图9为本发明实施例5使用键盘和显示屏的无线通信装置结构示意图；

图10为本发明实施例6对应的无线通信装置网络示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于卫星授时的无线通信方法，现结合附图和实施例说明如下。基于卫星授时同步的无线通信方法示意图如图1所示，基于卫星授时同步的无线通信方法的信号帧结构生成示意图如图2所示。

实施例1

系统共有2个通信终端，即终端A、终端B，系统时隙分配示意图如图3所示。通过以下步骤完成终端A、终端B的相互通信：

1)初始化系统参数：帧同步序列为PN序列；秒脉冲周期为1秒；信号帧周期为秒脉冲的4分之一，即0.25秒；时隙总数为2；终端A的发射时隙为时隙1，接收时隙为时隙2；终端B的发射时隙为时隙2，接收时隙为时隙1；

2)进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，生成秒脉冲信号，秒脉冲信号周期为1秒；并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行4倍频，生成卫星帧脉冲信号，周期为0.25秒；

3)进行帧同步序列检测，检测方法为PN序列相关检测法，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准，校准方式为线性滤波，线性滤波方式为：P(n)＝∑_m ^M _＝1P(n-m)·a(m)+P_w(n)·b+P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n)为第n帧的帧脉冲信号，且0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。如果卫星授时成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝1、M＝0，c＝0，帧脉冲信号即为卫星帧脉冲信号；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测成功，设定b＝0、M＝0、c＝1，帧脉冲信号即为检测帧脉冲信号；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0、M＝4、c＝0、a(1)＝0.75、a(2)＝0.125、a(3)＝0.1、a(4)＝0.025，当前帧的帧脉冲信号为最近4帧的帧脉冲信号的滤波输出；当卫星授时成功、并且帧同步序列检测成功时，a(m)、b、c和M可以是满足以下条件的任意组合：0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。比如：设定M＝1、a(1)＝0.25、b＝0.5、c＝0.25。

5)根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为0.125秒，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步；

6)在时隙1，终端A进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，终端B可接收到终端A所发射的信息；在时隙2，终端B进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，终端A可接收到终端B所发射的信息。从而实现在没有主控节点的情况下终端A、终端B之间的相互通信。

在上述实施例1中的步骤2)中，卫星授时同步的实施方式可以是：

实施方式一：GPS卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式二：北斗卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式三：GPS和北斗双模卫星授时同步，生成秒脉冲信号。

在上述实施例1中的步骤4)中，卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为可以是线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差(LMS)滤波、最小二乘(LS)滤波中的一种。

在上述实施例1中的步骤6)中，所传输的信息类型可以是包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。当所述的信息为音频时，本发明实现终端A和终端B之间的语音通话或对讲；当所述的信息为GPS定位信息时，本发明实现终端A和终端B之间的GPS位置共享；当所述的信息为北斗定位信息时，本发明实现终端A和终端B之间的北斗位置共享；当所述的信息为短信息时，本发明实现终端A和终端B之间的短信息收发；当所述的信息为报警信息时，本发明实现终端A和终端B之间的报警通知。

在上述实施例1中的步骤6)中，编码方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

在上述实施例1中的步骤6)中，调制方式可以是为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波和OFDM中的一种。

在上述实施例1中的步骤6)中，由于所有终端处于卫星授时同步状态后才会发射信号，任意时隙只有一个终端处于发射状态，不会产生相互干扰。

本实施例1中，秒脉冲周期还可以是1分钟。

本实施例1中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的2分之一、八分之一等任意整数分之一。

本实施例1中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的2倍、3倍等任意整数倍。

在实施例1中，终端A和终端B的时隙分配还可以是：终端A的发射时隙为时隙2，接收时隙为时隙1；终端B的发射时隙为时隙1，接收时隙为时隙2。时隙分配的任意选择均是本发明所保护的内容。

实施例2

系统共有6个通信终端，即终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F，系统时隙分配示意图如图4所示。通过以下步骤完成终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F的相互通信：

(1)初始化系统参数：帧同步序列为barker序列；秒脉冲周期为1秒；信号帧周期为秒脉冲的4倍，即4秒；时隙总数为8；终端A的发射时隙为时隙1和时隙3，其余均为接收时隙；终端B的发射时隙为时隙2，其余均为接收时隙；终端C的发射时隙为时隙4和时隙5，其余均为接收时隙；终端D的发射时隙为时隙7，其余均为接收时隙；终端E的发射时隙为时隙6，其余均为接收时隙；终端F的发射时隙为时隙8，其余均为接收时隙；

2)进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，生成秒脉冲信号，秒脉冲信号周期为1秒；并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行4分频，生成卫星帧脉冲信号，周期为4秒；

3)进行帧同步序列检测，检测方法为barker序列相关检测法，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准，校准方式为线性滤波，线性滤波方式为：P(n)＝∑_m ^M _＝1P(n-m)·a(m)+P_w(n)·b+P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n)为第n帧的帧脉冲信号，且0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。如果卫星授时成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0.7、M＝1、c＝0、a(1)＝0.3，帧脉冲信号即为卫星帧脉冲信号和上一帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测成功，设定b＝0、M＝2、c＝0.5、a(1)＝0.3、a(2)＝0.2，帧脉冲信号即为检测帧脉冲信号和上两帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0、M＝2、c＝0、a(1)＝0.5、a(2)＝0.5，当前帧的帧脉冲信号为最近2帧的帧脉冲信号的滤波输出；当卫星授时成功、并且帧同步序列检测成功时，a(m)、b、c和M可以是满足以下条件的任意组合：0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。比如：M＝0、b＝0.6、c＝0.4。

5)根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为0.5秒，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步；

6)在时隙1和时隙3，终端A进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端A所发射的信息；在时隙2，终端B进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端B所发射的信息；在时隙4和时隙5，终端C进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端C发射的信息；在时隙7，终端D进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端D所发射的信息；在时隙6，终端E进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端E所发射的信息；在时隙8，终端F进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端E所发射的信息。从而实现在没有主控节点的情况下终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的相互通信。

在上述实施例2中的步骤2)中，卫星授时同步的实施方式可以是：

实施方式一：GPS卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式二：北斗卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式三：GPS和北斗双模卫星授时同步，生成秒脉冲信号。

在上述实施例2中的步骤4)中，卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为可以是线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差(LMS)滤波、最小二乘(LS)滤波中的一种。

在上述实施例2中的步骤6)中，所传输的信息类型可以是包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。当所述的信息为音频时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的语音通话或对讲；当所述的信息为GPS定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的GPS位置共享；当所述的信息为北斗定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的北斗位置共享；当所述的信息为短信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的短信息收发；当所述的信息为报警信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E和终端F之间的报警通知。

在上述实施例2中的步骤6)中，编码方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

在上述实施例2中的步骤6)中，调制方式可以是为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、OFDM中的一种。

在上述实施例2中的步骤6)中，由于所有终端处于卫星授时同步状态后才会发射信号，任意时隙只有一个终端处于发射状态，不会产生相互干扰。

本实施例2中，秒脉冲周期还可以是1分钟。

本实施例2中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的2分之一、3分之一等任意正整数分之一。

本实施例2中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的2倍、8倍等任意正整数倍。

在实施例2中，终端的时隙分配还可以在8个时隙里面任意指定，即任意时隙均可以配置成某个终端的发射时隙。同时终端数量还可以是2个、3个、4个、5个、7个、8个等任意正整数。时隙分配的任意选择以及其它终端数量配置均是本发明所保护的内容。

实施例3

系统共有5个通信终端，即终端A、终端B、终端C、终端D和终端E，系统时隙分配示意图如图5所示。通过以下步骤完成终端A、终端B、终端C、终端D和终端E的相互通信：(1)初始化系统参数：帧同步序列为walsh序列；秒脉冲周期为1秒；信号帧周期为秒脉冲的2分之一，即0.5秒；时隙总数为8；时隙4和时隙8为竞争时隙；终端A的发射时隙为时隙1和时隙2，接收时隙为时隙3、时隙5、时隙6和时隙7；终端B的发射时隙为时隙6，接收时隙为时隙1、时隙2、时隙3、时隙5和时隙7；终端C的发射时隙为时隙5，接收时隙为时隙1、时隙2、时隙3、时隙6和时隙7；终端D的发射时隙为时隙7，接收时隙为时隙1、时隙2、时隙3、时隙5和时隙6；终端E的发射时隙为时隙3，接收时隙为时隙1、时隙2、时隙5、时隙6和时隙7；

2)进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，生成秒脉冲信号，秒脉冲信号周期为1秒；并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行2倍频，生成卫星帧脉冲信号，周期为0.5秒；

3)进行帧同步序列检测，检测方法为walsh序列相关检测法，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准，校准方式为线性滤波，线性滤波方式为：P(n)＝∑_m ^M _＝1P(n-m)·a(m)+P_w(n)·b+P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n)为第n帧的帧脉冲信号，且0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。如果卫星授时成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0.6、M＝2、c＝0、a(1)＝0.3、a(2)＝0.1，帧脉冲信号即为卫星帧脉冲信号和上两帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测成功，设定b＝0、M＝1、c＝0.4、a(1)＝0.6，帧脉冲信号即为检测帧脉冲信号和上一帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0、M＝3、c＝0、a(1)＝0.5、a(2)＝0.3、a(3)＝0.2，当前帧的帧脉冲信号为最近3帧的帧脉冲信号的滤波输出；当卫星授时成功、并且帧同步序列检测成功时，a(m)、b、c和M可以是满足以下条件的任意组合：0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。比如：M＝2、b＝0.4、c＝0.2、a(1)＝0.3、a(2)＝0.1。

5)根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为0.0625秒，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步；

6)在时隙1和时隙2，终端A进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端A所发射的信息；在时隙3，终端E进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端E所发射的信息；在时隙5，终端C进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端C发射的信息；在时隙6，终端B进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端B所发射的信息；在时隙7，终端D进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端D所发射的信息；在竞争时隙(时隙4和时隙8)：所有终端默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，任意终端有相应业务数据需要发送时，切换成发射状态，对该业务数据进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。从而实现在没有主控节点的情况下终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的相互通信。

在上述实施例3中的步骤2)中，卫星授时同步的实施方式可以是：

实施方式一：GPS卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式二：北斗卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式三：GPS和北斗双模卫星授时同步，生成秒脉冲信号。

在上述实施例3中的步骤4)中，卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为可以是线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差(LMS)滤波、最小二乘(LS)滤波中的一种。

在上述实施例3中的步骤6)中，所传输的信息类型可以是包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。当所述的信息为音频时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的语音通话或对讲；当所述的信息为GPS定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的GPS位置共享；当所述的信息为北斗定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的北斗位置共享；当所述的信息为短信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的短信息收发；当所述的信息为报警信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D和终端E之间的报警通知。

在上述实施例3中的步骤6)中，编码方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

在上述实施例3中的步骤6)中，调制方式可以是为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、OFDM中的一种。

在上述实施例3中的步骤6)中，竞争时隙是指所有终端都有权限发射信号的时隙，这时会出现三种情况，第一种情况是在竞争时隙内没有任何终端处于发射状态，此时没有任何信息的传输；第二种情况是仅有一个终端处于发射状态，此时其余终端可以接收到来自该发射终端的信息；第三种情况是有大于等于2个终端同时处于发射状态，有可能导致相互干扰，不能正确传递数据信息。而在其它非竞争时隙，由于所有终端处于卫星授时同步状态后才会发射信号，任意时隙只有一个终端处于发射状态，不会产生相互干扰。

本实施例3中，秒脉冲周期还可以是1分钟。

本实施例3中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的4分之一、6分之一等任意正整数分之一。

本实施例3中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的3倍、5倍等任意正整数倍。

在实施例3中，终端的时隙分配还可以在8个时隙里面任意指定，即任意时隙均可以配置成某个终端的发射时隙，也可以配置成竞争时隙。同时终端数量还可以是2个、3个、4个、6个、7个、8个等任意正整数。时隙分配的任意选择以及其它终端数量配置均是本发明所保护的内容。

实施例4

系统共有8个通信终端，即终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F和终端H，系统时隙分配示意图如图6所示。通过以下步骤完成终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F和终端H的相互通信：

(1)初始化系统参数：帧同步序列为循环前缀；秒脉冲周期为1秒；信号帧周期为秒脉冲的1倍，即1秒；时隙总数为8；时隙2、时隙4、时隙6、时隙8、时隙10、时隙12、时隙14和时隙16为竞争时隙；终端A的发射时隙为时隙1，接收时隙为时隙3、时隙5、时隙7、时隙9、时隙11、时隙13和时隙15；终端B的发射时隙为时隙3，接收时隙为时隙1、时隙5、时隙7、时隙9、时隙11、时隙13和时隙15；终端C的发射时隙为时隙5，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙7、时隙9、时隙11、时隙13和时隙15；终端D的发射时隙为时隙7，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙5、时隙9、时隙11、时隙13和时隙15；终端E的发射时隙为时隙9，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙5、时隙7、时隙11、时隙13和时隙15；终端F的发射时隙为时隙11，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙5、时隙7、时隙9、时隙13和时隙15；终端G的发射时隙为时隙13，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙5、时隙7、时隙9、时隙11和时隙15；终端H的发射时隙为时隙15，接收时隙为时隙1、时隙3、时隙5、时隙7、时隙9、时隙11和时隙13；

2)进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，生成秒脉冲信号，秒脉冲信号周期为1秒；并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行1倍频，生成卫星帧脉冲信号，周期为1秒；

3)进行帧同步序列检测，检测方法为循环前缀相关检测法，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4)根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准，校准方式为线性滤波，线性滤波方式为：P(n)＝∑_m ^M _＝1P(n-m)·a(m)+P_w(n)·b+P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n)为第n帧的帧脉冲信号，且0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。如果卫星授时成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0.4、M＝1、c＝0、a(1)＝0.6，帧脉冲信号即为卫星帧脉冲信号和上一帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测成功，设定b＝0、M＝2、c＝0.3、a(1)＝0.4、a(2)＝0.3，帧脉冲信号即为检测帧脉冲信号和上两帧的帧脉冲信号的线性滤波；如果卫星授时不成功、帧同步序列检测不成功，设定b＝0、M＝3、c＝0、a(1)＝0.3、a(2)＝0.25、a(3)＝0.45，当前帧的帧脉冲信号为最近3帧的帧脉冲信号的滤波输出；当卫星授时成功、并且帧同步序列检测成功时，a(m)、b、c和M可以是满足以下条件的任意组合：0≤a(m)≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，M为整数。比如：M＝4、b＝0.1、c＝0.1、a(1)＝0.25、a(2)＝0.25、a(3)＝0.2、a(4)＝0.1。

5)根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为0.0625秒，第一个时隙的起始点与信号帧脉冲信号同步；

6)在时隙1，终端A进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端A所发射的信息；在时隙3，终端B进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端B所发射的信息；在时隙5，终端C进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端C所发射的信息；在时隙7，终端D进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端D所发射的信息；在时隙9，终端E进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端E发射的信息；在时隙11，终端F进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端F所发射的信息；在时隙13，终端G进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它终端均可接收到终端G所发射的信息；在时隙15，终端H进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去，其它均可接收到终端H所发射的信息；在竞争时隙(时隙2、时隙4、时隙6、时隙8、时隙10、时隙12、时隙14和时隙16)：所有终端默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，任意终端有相应业务数据需要发送时，切换成发射状态，对该业务数据进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。从而实现在没有主控节点的情况下终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的相互通信。

在上述实施例4中的步骤2)中，卫星授时同步的实施方式可以是：

实施方式一：GPS卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式二：北斗卫星授时同步，生成秒脉冲信号；

实施方式三：GPS和北斗双模卫星授时同步，生成秒脉冲信号。

在上述实施例4中的步骤4)中，卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为可以是线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差(LMS)滤波、最小二乘(LS)滤波中的一种。

在上述实施例4中的步骤6)中，所传输的信息类型可以是包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。当所述的信息为音频时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的语音通话或对讲；当所述的信息为GPS定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的GPS位置共享；当所述的信息为北斗定位信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的北斗位置共享；当所述的信息为短信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的短信息收发；当所述的信息为报警信息时，本发明实现终端A、终端B、终端C、终端D、终端E、终端F、终端G和终端H之间的报警通知。

在上述实施例4中的步骤6)中，编码方式可以是卷积码、Reed-solomon(RS)码、LDPC码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

在上述实施例4中的步骤6)中，调制方式可以是为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、OFDM中的一种。

在上述实施例4中的步骤6)中，竞争时隙是指所有终端都有权限发射信号的时隙，这时会出现三种情况，第一种情况是在竞争时隙内没有任何终端处于发射状态，此时没有任何信息的传输；第二种情况是仅有一个终端处于发射状态，此时其余终端可以接收到来自该发射终端的信息；第三种情况是有大于等于2个终端同时处于发射状态，有可能导致相互干扰，不能正确传递数据信息。而在其它非竞争时隙，由于所有终端处于卫星授时同步状态后才会发射信号，任意时隙只有一个终端处于发射状态，不会产生相互干扰。

本实施例4中，秒脉冲周期还可以是1分钟。

本实施例4中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的5分之一、9分之一等任意正整数分之一。

本实施例4中，信号帧周期还可以是秒脉冲周期的6倍、7倍等任意正整数倍。

在实施例4中，终端的时隙分配还可以在16个时隙里面任意指定，即任意时隙均可以配置成某个终端的发射时隙，也可以配置成竞争时隙。同时终端数量还可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个、9个、10个、16个等任意正整数。时隙分配的任意选择以及其它终端数量配置均是本发明所保护的内容。

实施例5

本发明提出的基于卫星授时的无线通信装置如图7所示。一种基于卫星授时的无线通信装置，它含有：

系统控制模块：它与卫星定位授时模块相连，获取卫星定位授时模块所提供的授时信息；它与无线数传模块相连，根据卫星授时信息控制无线数传模块的发射与接收；它与数据处理模块相连，用于控制数据信息的处理方式；它与数据接口模块相连，用于控制数据接口模块的工作模式，并且从数据接口模块获取外部控制信息；

卫星定位授时模块：它与系统控制模块相连，提供系统控制模块授时信息，它与数据处理模块相连，将定位信息送给数据处理模块；

数据接口模块：它与外部设备通信进行数据信息及控制信息的传输；它与系统控制模块相连，将外部控制信息传送给系统控制模块；它与数据处理模块相连，将外部数据信息传送给数据处理模块，并从数据处理模块获取数据信息后传送给外部设备；

数据处理模块：它与系统控制模块相连，获取数据信息的处理方式；它与卫星定位授时模块相连，获取定位信息；它与数据接口模块相连，按照系统控制模块所配置的方式与数据接口模块进行信息交互；它与无线数传模块相连，按照系统控制模块所配置的方式与无线数传模块进行信息交互；

无线数传模块：它与系统控制模块相连，获取发射和接收配置；它与数据处理模块相连，在发射时隙将来自数据处理模块的数据信息进行编码调制后发射到无线载波上去，在接收时隙从无线载波上接收信号并进行解调和解码还原数据信息，并将数据信息发送给数据处理模块。

在上述无线通信装置中所述的卫星定位授时模块的实施方式可以是：

实施方式一：GPS授时模块；

实施方式二：北斗授时模块；

实施方式三：GPS和北斗双模授时模块。

在上述无线通信装置中所述的数据接口模块的实施方式可以是：

实施方式一：WIFI模块；

实施方式二：蓝牙模块；

实施方式三：以太网模块；

实施方式四：UART模块；

实施方式五：键盘和显示屏模块。

当数据接口模块为WIFI模块时，本发明提出的基于卫星授时的无线通信装置示意图如图8所示。本装置可以实现具有WIFI接口终端的远程无线通信。

当数据接口模块为蓝牙模块时，本装置可以实现具有蓝牙接口终端的远程无线通信。

当数据接口模块为以太网模块时，本装置可以实现具有以太网接口终端的远程无线通信。

当数据接口模块为UART模块时，本装置可以实现具有UART接口终端的远程无线通信。

当数据接口模块为键盘和显示屏模块时，本发明提出的基于卫星授时的无线通信装置示意图如图9所示。本装置可以通过键盘和显示屏模块进行人机信息提取、显示和交换。

实施例6

在实施例5中，当数据接口模块为WIFI模块时，本发明提出的基于卫星授时的无线通信装置示意图如图8所示。本装置可以实现具有WIFI接口终端的远程无线通信，本实施例6就如何利用本发明提出的无线通信装置实现具有WIFI接口终端的远程无线通信来进行说明。

图10为本发明提出的无线通信装置所组成的通信网络示意图，本装置的数据接口为WIFI模块。如图10所示，通信网络中有采用本发明提出无线通信装置的装置A、装置B、装置C，以及具有WIFI功能的智能终端A、智能终端B1、智能终端B2、智能终端C1、智能终端C2、智能终端C3。本装置通过卫星信号进行卫星定位和授时。本装置通过WIFI信号来连接具有WIFI功能的智能终端，本装置可以同时连接1个到多个WIFI智能终端额，装置A连接了1个智能终端，即智能终端A；装置B连接了2个智能终端，分别是智能终端B1和智能终端B2；装置C连接了3个智能终端，分别是智能终端C1、智能终端C2和智能终端C3。本装置通过无线数传信号网络完成装置之间的远程无线传输，及装置A、装置B和装置C的相互通信。这样智能终端A、智能终端B1、智能终端B2、智能终端C1、智能终端C2、智能终端C3通过与本装置的WIFI信号连接，再通过本装置形成的无线数传信号网络进行远距离通信，实现智能终端在没有基站信号覆盖环境下的相互通信。

本实施例6中所述的智能终端的实施方式可以是：

实施方式一：基于IOS系统的智能终端，包括但不限于苹果iphone智能手机、ipad智能终端。

实施方式二：基于Android系统的智能终端，包括但不限于三星galaxy系列智能手机及智能终端。

本实施例无线通信网络中的装置数量还可以是2、4、6、7、8、16等任意正整数。本实施例无线通信网络中的装置通过WIFI连接智能终端的数量还可以是1、2、3、4、5、6、7、8等任意正整数。

同时，本实施例为数据接口模块为WIFI模块的无线通信网络实施例。当数据接口模块为蓝牙模块、以太网模块或UART模块时，亦可形成与本实施例类似的通信网络，均在本实施例的保护范围之内。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。

Claims (15)

1.一种基于卫星授时的无线通信方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）初始化系统参数，包括：帧同步序列、信号帧周期、时隙总数、发射时隙、接收时隙、竞争时隙；

2）进行卫星授时同步，在卫星授时同步完成后，输出卫星秒脉冲信号，并根据信号帧周期，对卫星秒脉冲信号进行分频或倍频，生成卫星帧脉冲信号；

3）进行帧同步序列检测，在检测完成后，输出检测帧脉冲信号；

4）根据卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准；

5）根据帧脉冲信号及时隙总数进行时隙配置，每个时隙的周期为帧脉冲信号周期除以时隙总数，第一个时隙的起始点与帧脉冲信号同步，根据发射时隙参数配置发射时隙所占用的时隙，根据接收时隙参数配置接收时隙所占用的时隙，根据竞争时隙参数配置竞争时隙所占用的时隙；

6）在所配置的发射时隙进行编码、调制和插入帧同步序列，将信息发送到无线射频载波上去；在所配置的接收时隙进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息；在所配置的竞争时隙默认处于接收状态，进行解调及解码，从无线射频载波接收信号并获取信息，在竞争时隙有相应业务数据需要发送时，切换成发射状态，在竞争时隙对该业务数据进行编码、调制和插入帧同步序列后发送到无线射频载波上去。

2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的卫星授时为GPS卫星授时或北斗卫星授时或GPS北斗双模卫星授时。

3.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的信号帧周期为绝对时间1秒的L倍或者L分之一，L为任意正整数。

4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的时隙总数K为任意正整数。

5.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的发射时隙占用不超过时隙总数的任意P个时隙，P为包括0在内的任意整数。

6.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的接收时隙占用不超过时隙总数的任意Q个时隙，Q为包括0在内的任意整数。

7.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的竞争时隙占用不超过时隙总数的任意R个时隙，R为包括0在内的任意整数。

8.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的信息包括音频、视频、图片、对讲、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、报警信息的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的编码方式为卷积码、Reed-solomon(RS)码、低密度校验（LDPC）码、Turbo码中的一种或多种的级联组合。

10.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的调制方式为FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、单载波、正交频分复用（OFDM）中的一种。

11.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的帧同步序列是伪随机（PN）序列、Gold序列、hadamard序列、kasami序列、OVSF序列、walsh序列、Barker序列和循环前缀中的一种。

12.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的第3）步中的帧同步序列检测方法为相关检测法。

13.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述的第4）步中卫星帧脉冲信号和检测帧脉冲信号对帧脉冲信号进行校准方式为线性滤波、卡尔曼滤波、最小均方误差（LMS）滤波、最小二乘（LS）滤波中的一种。

14.根据权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于，所述的线性滤波方式为：P(n) = ∑_m ^M ₌₁ P(n-m)·a(m) + P_w(n)·b+ P_j(n)·c，其中，P_w(n)为第n帧的卫星帧脉冲信号，P_j(n)为第n帧的检测帧脉冲信号，P(n) 为第n帧的帧脉冲信号，且满足0≤a(m)≤1、0≤b≤1、0≤c≤1、M为整数。

15.一种基于卫星授时的无线通信装置，其特征在于，该无线通信装置专用于实施如权利要求1-14之一所述的方法，其中，该无线通信装置包括多个功能模块，每个功能模块分别用于实施如权利要求1中记载的第1）至6）步骤。