CN108471320A - 一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，该数据收集系统载荷运用在物联网星座系统中，该物联网星座系统包括卫星、数据收集系统、地面终端以及地面数据中心，在地面终端与卫星进行通信时，数据收集系统用于接收地面终端通过上行链路传输的上行数据，存储并转发至地面数据中心，该方法包括在上行链路的多址方式中采用空分多址‑频分多址‑时分多址‑码分多址模式。本发明不但能够保证通信质量，有效提高整个物联网星座系统的通信容量，还可以合理选择频率资源，使各系统间的干扰影响减小或完全避免。

Description

一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法
技术领域
本发明涉及通信方法，具体是一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法。
背景技术
近年来，物联网技术及应用进入了蓬勃发展的黄金时期，物联网星座系统作为地面物联网的必要补充，可有效解决地面网络覆盖不到的海上、空中及偏远区域的物联网络接入问题。具体而言，物联网星座系统基于卫星对地面全球的数据大容量实时性的采集能力，能够实现各行业的短数据采集功能、大数据分析应用、具备卫星商业搭载试验等功能。未来，物联网星座系统将技术平滑增强演变为宽带通信星座，实现全球宽带通信、基于系统的其他增值服务。满足军队、政府、行业、个人用户对于航空、海事、林业、地震、水利、环保、气象、海洋等应用方向的海量数据获取需求。国外较为典型的物联网星座系统包括美国的Orbcomm和法国的Argos系统。
在物联网星座系统中具有数据收集系统(Data Colleting Platform System，下称“DCS”)，DCS在物联网星座系统中属于空间段部分，具备实时数据采集回传的能力。DCS载荷是开展物联网星座应用的核心模块，其本质上是一种天基短报文通信系统，用于接收分散于全球的各类终端的上行数据，存储并转发至地面数据中心，还可提供下行业务信息广播，进而实现对地面终端管控。
其中，DCS载荷所使用的工作频点为2400-2483.5MHz，属于ISM频段，该频段是世界各国免授权的公用频段，各种通信设备都可以在此频段上通信。目前，应用于该频段的主要无线通信系统和技术标准有：Wi-Fi/IEEE802.11、蓝牙/IEEE802.15.1、ZigBee/IEEE802.15.4、无线USB和无绳电话等。其中，Wi-Fi系统同时使用三个互不重叠的分布式信道，每个信道带宽为22MHz，采用直接序列扩频(DSSS)和跳频(FHSS)体制；蓝牙系统将频段划分成79个1MHz的信道，采用跳频扩频(FHSS)体制，在79个信道间每秒钟跳1600次；ZigBee采用DSSS的调制方式，将频段划分了16个3MHz的信道，相邻信道间留有2MHz的间隔；无线USB的频段划分类似蓝牙系统，但其采用DSSS体制，当信道的链路质量不理想时会动态地改变信道。无绳电话多数采用FHSS，采用5-10MHz的信道带宽。数量众多的无线通信系统在该ISM频段带宽有限(83.5MHz)的频谱上工作，导致上行通信链路的通信质量较差，通信容量较小。
发明内容
有鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，数据收集系统载荷运用在物联网星座系统中，物联网星座系统包括卫星、数据收集系统、地面终端以及地面数据中心，在地面终端与卫星进行通信时，数据收集系统用于接收地面终端通过上行链路传输的上行数据，存储并转发至地面数据中心，该方法包括在上行链路的多址方式中采用空分多址-频分多址-时分多址-码分多址模式。
作为优选，空分多址模式通过设置高增益天线实现。
作为优选，在进行空分多址模式时采用多波束天线。
作为优选，多波束天线包含12个波束，在满足增益15dBi的同时覆盖55°×96°的范围。
作为优选，频分多址包括每个波束选择多个不同的频点同时工作，频点号通过广播时隙通知用户。
作为优选，时分多址包括将每个可用的频点划分为多个时隙。
作为优选，时隙包括广播时隙，其用于数据收集系统载荷向用户广播系统参数和状态，包括可用频点、调制方式、信息速率、时隙分配、工作状态；公用时隙，其用于普通用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；应答时隙，其用于卫星对有效接入用户的应答；专用时隙，其用于重要用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；下传时隙，其用于卫星对用户的通信，能够实现短报文通信的功能，该时隙优先分配给重要用户，保证重要用户的实时性。
作为优选，码分多址包括采用直接序列扩频体制。
作为优选，采用直接序列扩频体制包括为不同用户在同一频点、同一时隙下分配不同的伪随机码，用于提高系统容量和减小用户碰撞概率。
作为优选，伪随机码采用GOLD码，使得不同时延到达卫星的信号能够被区分出来而不影响数据解调。
本发明涉及的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，不但能够保证通信质量，有效的提高了系统的通信容量，还可以合理选择频率资源，使各系统间的干扰影响减小或完全避免。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明运用在一种物联网星座系统中，该物联网星座系统包括卫星、数据收集系统、地面终端以及地面数据中心等，在地面终端与卫星进行通信时，数据收集系统用于接收分散于全球的各类地面终端通过上行链路传输的上行数据，存储并转发至地面数据中心，DCS载荷是开展物联网星座应用的核心模块，其本质上是一种天基短报文通信系统，用于接收分散于全球的各类地面终端的上行数据，存储并转发至地面数据中心，还可提供下行业务信息广播，进而实现对地面终端管控，具体地：
本发明提供一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，这种方法包括在用户上行链路的多址方式中采用空分多址-频分多址-时分多址-码分多址模式，这样，既保证了通信质量，又有效的提高了系统的容量。
下面对空分多址、频分多址、时分多址以及码分多址等各子模式进行分别介绍：
(1)空分多址(SDMA)
空分多址的模式通过设置高增益天线实现，具体地，在进行空分多址期间，由于地面终端发射功率受限，根据上行链路的总体预算，为了保证上行链路的接收误码率以及通信质量，DCS载荷的用户链路需要采用高增益的接收天线，且同时确保覆盖范围，实现这一功能的天线通常有相控阵体制和多波束体制两种形式。但是，采用相控阵天线需要集成大量的有源器件和繁杂的馈电网络，实现较为复杂，如果采用较先进的数字波束形成技术(DBF)，虽然在一定程度上减少了移相器和射频功分网络的数量，但同时也将大量使用采样及波束计算芯片，天基空间环境对这些芯片的要求很高，需要使用高性能级别的芯片，这将使成本及功耗大幅增加、可靠性降低，因此针对本载荷的使用条件不适合采用相控阵体制。
在本实施例中，在进行空分多址时采用多波束天线，其一方面利用了同一天线口径形成多个独立且相互重叠的窄波束，可以实现波束的最佳空域覆盖，另一方面其构成简单、技术成熟可靠性高，体积、重量和功耗都较低，所以更适合物联网星座系统中的卫星使用。作为一种优选，本实施例涉及的多波束天线包含12个波束，使得高增益天线的增益满足15dBi的同时具备了空分多址的能力，提高了系统容量，且覆盖55°×96°的范围。
(2)频分多址(FDMA)，具体地，为了提升系统容量，在频分多址模式中，每个波束可灵活选择多个不同的频点同时工作，即采用FDMA方式中，频点号通过广播时隙通知用户。
(3)时分多址(TDMA)，具体地，采用时分多址主要从减小碰撞概率和用户等级分类等方面综合考虑，将每个可用的频点划分为多个时隙，包括：
广播时隙(BTs)：用于DCS载荷向用户广播系统参数和状态：如可用频点、调制方式、信息速率、时隙分配、工作状态等；
公用时隙(CTs)：用于普通用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；
应答时隙(ETs)：用于卫星对有效接入用户的应答；
专用时隙(VTs)：用于重要用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；
下传时隙(DTs)：用于卫星对用户的通信，可实现短报文通信的功能，该时隙优先分配给重要用户，保证重要用户的实时性。
(4)码分多址(CDMA)，其采用直接序列扩频(DSSS)体制，具体包括：
通过码分多址的方式，为不同用户在同一频点、同一时隙下分配不同的伪随机码(PRN)，用于提高系统容量和减小用户碰撞概率；伪随机码采用具有优良自相关特性的GOLD码，使得不同时延(大于等于3个伪码码片)到达卫星的信号能够被区分出来而不影响数据解调，进一步保证了用户容量；从而使系统具备抗干扰和抗截获的能力，同时对其它该频段的无线通信系统造成的干扰影响小。
当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，所述数据收集系统载荷运用在物联网星座系统中，所述物联网星座系统包括卫星、数据收集系统、地面终端以及地面数据中心，在所述地面终端与所述卫星进行通信时，所述数据收集系统用于接收所述地面终端通过所述上行链路传输的上行数据，存储并转发至所述地面数据中心，该方法包括在所述上行链路的多址方式中采用空分多址-频分多址-时分多址-码分多址模式。
2.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述空分多址模式通过设置高增益天线实现。
3.根据权利要求2所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，在进行所述空分多址模式时采用多波束天线。
4.根据权利要求3所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述多波束天线包含12个波束，在满足增益15dBi的同时覆盖55°×96°的范围。
5.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述频分多址包括每个波束选择多个不同的频点同时工作，频点号通过广播时隙通知用户。
6.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述时分多址包括将每个可用的频点划分为多个时隙。
7.根据权利要求6所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述时隙包括广播时隙，其用于数据收集系统载荷向用户广播系统参数和状态，包括可用频点、调制方式、信息速率、时隙分配、工作状态；公用时隙，其用于普通用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；应答时隙，其用于卫星对有效接入用户的应答；专用时隙，其用于重要用户对卫星的通信，采用时隙ALOHA方式；下传时隙，其用于卫星对用户的通信，能够实现短报文通信的功能，该时隙优先分配给重要用户，保证重要用户的实时性。
8.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述码分多址包括采用直接序列扩频体制。
9.根据权利要求8所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述采用直接序列扩频体制包括为不同用户在同一频点、同一时隙下分配不同的伪随机码，用于提高系统容量和减小用户碰撞概率。
10.根据权利要求9所述的用于数据收集系统载荷的上行链路的通信方法，其特征在于，所述伪随机码采用GOLD码，使得不同时延到达卫星的信号能够被区分出来而不影响数据解调。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109640392A (zh) * 2018-11-30 2019-04-16 中国电子科技集团公司第五十四研究所 基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法
CN110445530A (zh) * 2019-08-05 2019-11-12 西安天宸量子通信技术有限公司 一种机载物联网终端及信息传输方法
CN111934819A (zh) * 2020-07-26 2020-11-13 上海航天电子有限公司 一种适用于星地数据收集系统的数据帧格式

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1625850A (zh) * 2002-04-09 2005-06-08 阿尔卡特公司 通过直接数字卫星广播复用系统实时互连广域监视、测量或数据收集系统部件的系统和方法
CN101895331A (zh) * 2010-05-21 2010-11-24 北京大学 卫星移动通信的时分双工通信方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1625850A (zh) * 2002-04-09 2005-06-08 阿尔卡特公司 通过直接数字卫星广播复用系统实时互连广域监视、测量或数据收集系统部件的系统和方法
CN101895331A (zh) * 2010-05-21 2010-11-24 北京大学 卫星移动通信的时分双工通信方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何家武等: "宽带卫星通信系统分析与技术展望", 《电讯技术》 *
梁洁雯: "卫星通信中的数据采集系统", 《电信科学》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109640392A (zh) * 2018-11-30 2019-04-16 中国电子科技集团公司第五十四研究所 基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法
CN109640392B (zh) * 2018-11-30 2022-06-21 中国电子科技集团公司第五十四研究所 基于卫星移动通信系统的物联网数据采集系统及方法
CN110445530A (zh) * 2019-08-05 2019-11-12 西安天宸量子通信技术有限公司 一种机载物联网终端及信息传输方法
CN110445530B (zh) * 2019-08-05 2021-11-16 天宸星通(深圳)科技有限公司 一种机载物联网终端及信息传输方法
CN111934819A (zh) * 2020-07-26 2020-11-13 上海航天电子有限公司 一种适用于星地数据收集系统的数据帧格式
CN111934819B (zh) * 2020-07-26 2022-11-18 上海航天电子有限公司 一种适用于星地数据收集系统的数据帧格式配置方法

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