CN105680932A - 一种卫星移动报文数据通信系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星移动报文数据通信系统及通信方法，所述系统包括：卫星空间段、通信地面站和用户终端，所述用户终端与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，所述通信地面站与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，并实现对卫星空间段的控制及查询用户终端的信息。通过设置卫星空间段、通信地面站和用户终端，可以充分利用现有GEO和IGSO卫星系统，实现通过GEO和IGSO卫星移动报文数据通信的目的，与现有技术相比，能够在通信速率要求较低的情况下，有效较低卫星通信的成本。

Description

一种卫星移动报文数据通信系统及通信方法

技术领域

本发明属于卫星通信技术领域，尤其是涉及一种卫星移动报文数据通信系统及通信方法。

背景技术

卫星移动通信系统是指利用通信卫星实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互通信的一个通信系统。其最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，并且不受地面通信网的覆盖范围限制，通信成本基本与距离无关，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。卫星移动通信系统，按所用卫星轨道分，可分为静止轨道(GEO)和中轨道(MEO)、低轨道(LEO)卫星移动通信系统。

目前，提供全球覆盖的GSO卫星移动通信系统主要有国际海事卫星系统Inmarsat，提供区域覆盖的有北美卫星移动系统MSAT，澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统，亚洲蜂窝卫星系统ACeS。

其中，国际海事卫星Inmarsat系统是由国际海事组织经营的全球卫星移动通信系统，自1982年开始经营以来，使用该系统的国家已经超过170个，用户达30多万。

卫星移动通信系统覆盖全球，能解决人口稀少、通信不发达的偏远地区或远离陆地的海洋船只、海岛的移动通信需求，是全球个人通信的重要组成部分。但是由于卫星及其空间频率资源价格很高，因此它的服务费用较高，限制了卫星通信业务的扩展，使其无法代替地面蜂窝移动通信系统。卫星移动通信的应用局限在地面通信网络覆盖不到的地区及有特殊通信需要的高端用户和抢险救灾等应急应用场合。

发明内容

本发明实施例提供了一种卫星移动报文数据通信系统及通信方法，以实现利用GEO和IGSO卫星实现低成本通信的目的。

第一方面，本发明实施例提供了卫星移动报文数据通信系统，其特征在于，所述系统包括：

卫星空间段、通信地面站和用户终端，所述用户终端与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，所述通信地面站与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，并实现对卫星空间段的控制及查询用户终端的信息。

进一步的，所述用户终端为入局出局非对称带宽。

进一步的，所述通信地面站包括：控制机房，所述控制机房用于：网络转发、用户管理、信息的存储转发与广播发布。

进一步的，所述通信地面站用于：

对GEO和IGSO通信卫星的实时信标跟踪，并将接收到的射频信号转换成中频70MHz信号。

进一步的，所述卫星空间段采用QPSK或BPSK方式对信号进行调制。

进一步的，所述卫星空间段出局传输数据采用CDMA+FDM方式。

第二方面，本发明实施例提供了一种用户终端之间卫星移动报文数据通信方法，所述方法由上述卫星移动报文数据通信系统实现，所述方法包括：

第一用户终端向卫星空间段发送报文信息；

卫星空间段接收第一用户终端的报文信息，并将所述第一用户的终端报文信息发送至通信地面站；

通信地面站接收第一用户终端的报文信息，并根据第一用户终端的报文信息确定第二用户终端，并并将第一用户终端的报文信息发送至卫星空间段；

卫星空间段将第一用户终端的报文信息发送至第二用户终端。

进一步的，在第一用户终端向卫星空间段发送报文信息之前，包括：

在用户终端注册时，同时向通信地面站申请用户终端发射的通信速率；

由通信地面站确定用户终端的通信速率。

进一步的，所述通信速率为50～200bps。

本发明实施例提供的卫星移动报文数据通信系统及通信方法，通过设置卫星空间段、通信地面站和用户终端，可以充分利用现有GEO和IGSO卫星系统，实现通过GEO和IGSO卫星移动报文数据通信的目的，与现有技术相比，能够在通信速率要求较低的情况下，有效较低卫星通信的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统中用户终端结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统中通信地面站的结构示意图；

图4是本发明第二实施例提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法的流程示意图；

图5是第二实施例提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法中通信方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统的结构示意图，由图1可以看出，卫星移动报文数据通信系统，其特征在于，所述系统包括：

卫星空间段、通信地面站和用户终端，所述用户终端与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，所述通信地面站与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，并实现对卫星空间段的控制及查询用户终端的信息。所述的用户终端可以是固定站、车载、船载站。

图2是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统中用户终端结构示意图，由图2可以看出，所述用户终端，包括收发天线、通信接收机、发射机、数据处理模块、电源模块、导航定位模块、输入输出界面。所述收发天线可以为小口径全向天线，用以实现信号的收发，小口径全向天线无需要伺服机构实现卫星指向控制，就可以实现卫星移动报文通信，是一种低成本、高效的收发天线。通信接收机用于将接收到的信号进行处理，通过滤波、调制等过程将接收到的信号转换未响应的数字信号；发射机用于将数字信息进行调制和滤波转换为相应的电磁波并通过天线向外辐射，使卫星空间段能够接收到相应的电磁波信号。所述数据处理模块用于将模拟信号和数字信号相互进行转换。电源模块用于为用户终端提供电源，所述导航定位模块是用户终端原有的模块，通过与导航卫星的数据交互，获取导航定位数据。输入输出接口为用户提供相应的界面，可以输入通信信息。并将数字通信信息显示给用户。

图3是本发明第一实施例提供的卫星移动报文数据通信系统中通信地面站的结构示意图：

发射接收系统包括：天线及天线馈电系统，示例性的，通信地面站天线采用16米口径抛物面天线及其天线馈电系统步进式伺服跟踪系统实现对GEO和IGSO通信卫星的实时信标跟踪，通过上下变频与功放模块将接收到的射频信号转换成中频70MHz信号。通信地面站可以包括：数据处理分系统、任务管理子系统和监控子系统，上述三个分系统可以分步在不同的地点，通过网络与发射接收系统连接。通过通信地面站可以实现网络转发、用户管理、信息的存储转发与广播发布等功能。

通信地面站通过卫星空间段的卫星通信应答器保持联系，通过应答器将命令转发给卫星通信终端，预先启动跟踪天线与通信地面站建立通话链路。可以通过应答器给用户终端发送报文信息、控制指令和进行状态查询。

本实施例

在本实施例的另一优选实施方式中，接收认证结果之后，还包括：在所述认证结果通过时，向所述防伪芯片发送更新信息，以使得所述防伪芯片根据所述更新信息更新所述防伪信息。防伪芯片根据更新信息，对防伪信息进行更新，以使得生产厂商有效确定当前商品的查询次数。

本实施例提供的卫星移动报文数据通信系统，通过设置卫星空间段、通信地面站和用户终端，可以充分利用现有GEO和IGSO卫星系统，实现通过GEO和IGSO卫星移动报文数据通信的目的，与现有技术相比，能够在通信速率要求较低的情况下，有效较低卫星通信的成本。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述用户终端为入局出局非对称带宽。由于信息传送的不对称性，采用入局出局非对称带宽设计。示例性的，出局信号带宽为10MHz，入局信号带宽为6MHz。

在本实施例的另一个优选实施方式中，通信地面站用于：对GEO和IGSO通信卫星的实时信标跟踪，并将接收到的射频信号转换成中频70MHz信号。通信地面站天线采用步进式伺服跟踪系统实现对GEO和IGSO通信卫星的实时信标跟踪，接收到的射频信号转换成中频70MHz信号传送到通信地面站的网络收发控制机房。

在本实施例的另一个优选实施方式中，卫星空间段采用QPSK或BPSK方式对信号进行调制。卫星空间段出局传输数据采用CDMA+FDM方式。示例性的，卫星空间段调制方式采用正交相移键控QPSK或二进制相移键控BPSK方式，出局采用CDMA码分多址+频分多路复用FDM方式，卫星空间段转发器的带宽可以划分成10MHz带宽的信道，在入局时采用抢占式突发传输模式,在数据通信前，发射引导电文辅助通信地面站实现信号的捕获解调。

卫星空间段通信应答器采用码分多址技术，宽带扩频技术。并集成兼容北斗、GPS、CAPS的多模卫星定位。可实现兼容北斗、GPS、CAPS三系统，C波段/L波段的卫星复合定位，实现载体的高精度定位，可以定时将载体位置信息回传到地面管理中心。并可实现换星、换频和换码抗干扰功能。卫星空间段具有换星、换频和换码功能，在某些情况下，当卫星空间段受到干扰、阻塞导致通信中断时，地面指挥中心可以通过应答器通知船载卫星通信终端，通过换星、换频或换码方式避开干扰，从而提高系统的抗干扰能力。此外，卫星空间段报文传输采用分组存储交换体制具体的，将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组，分组中包括携带源、目的地址和编号信息，逐个地发送出去。可以加速数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。

此外，还可简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。同时，还可减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，出错重发时只需要重发出错的分组，重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了系统传输时延。由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据。

实施例二

图4是本发明第二实施例提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法的流程示意图；图5是第二实施例提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法中通信方式的示意图。本实施例所提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法由上述实施例所提供卫星移动报文数据通信系统的来实现。

参见图4，所述用户终端之间卫星移动报文数据通信方法，包括：

步骤201，第一用户终端向卫星空间段发送报文信息。

步骤202，卫星空间段接收第一用户终端的报文信息，并将所述第一用户的终端报文信息发送至通信地面站。

步骤203，通信地面站接收第一用户终端的报文信息，并根据第一用户终端的报文信息确定第二用户终端，并并将第一用户终端的报文信息发送至卫星空间段。

步骤204，卫星空间段将第一用户终端的报文信息发送至第二用户终端

本实施例提供的用户终端之间卫星移动报文数据通信方法，通过通信地面站转发实现两跳式通信方式工作，实现用户终端之间的通过卫星实现通信的目的。

在本实施例的一个优选实施方式中，在第一用户终端向卫星空间段发送报文信息之前，包括：在用户终端注册时，同时向通信地面站申请用户终端发射的通信速率；由通信地面站确定用户终端的通信速率。所述的低速率是根据链路情况考虑系统可用性后确定的通信速率，信息速率范围为50～200bps，系统设有一个注册用的固定速率信道，在用户终端注册时，可以同时向通信地面站申请终端发射的通信速率，被允许后即可按照申请的通信速率回传数据。通过上述步骤，可以使用户终端的通信速率在合理的速率范围内，在不影响其他用户终端的速率的情况下，尽可能的提高通信速率，减少通信市场。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种卫星移动报文数据通信系统，其特征在于，所述系统包括：

卫星空间段、通信地面站和用户终端，所述用户终端与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，所述通信地面站与卫星空间段连接，用于与卫星空间段进行通信，并实现对卫星空间段的控制及查询用户终端的信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用户终端为入局出局非对称带宽。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信地面站包括：控制机房，所述控制机房用于：网络转发、用户管理、信息的存储转发与广播发布。

4.根据权利要求3所述的系统，所述通信地面站用于：

对GEO和IGSO通信卫星的实时信标跟踪，并将接收到的射频信号转换成中频70MHz信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卫星空间段采用QPSK或BPSK方式对信号进行调制。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述卫星空间段出局传输数据采用CDMA+FDM方式。

7.一种用户终端之间卫星移动报文数据通信方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-6任一所述卫星移动报文数据通信系统实现，所述方法包括：

第一用户终端向卫星空间段发送报文信息；

卫星空间段接收第一用户终端的报文信息，并将所述第一用户的终端报文信息发送至通信地面站；

通信地面站接收第一用户终端的报文信息，并根据第一用户终端的报文信息确定第二用户终端，并并将第一用户终端的报文信息发送至卫星空间段；

卫星空间段将第一用户终端的报文信息发送至第二用户终端。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一用户终端向卫星空间段发送报文信息之前，包括：

在用户终端注册时，同时向通信地面站申请用户终端发射的通信速率；

由通信地面站确定用户终端的通信速率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通信速率为50～200bps。