CN108540983A - 一种用于数据收集系统载荷的频率调整方法 - 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频率调整方法，其具体包括以下步骤：对频点进行划分，调整自适应参数以及抗干抑制处理。本发明涉及的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，通过采用双向频谱感知、分析和决策，使得通信信号不会对其它在该频段的无线系统产生干扰，合理分配频率资源。

Description

一种用于数据收集系统载荷的频率调整方法
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频率调整方 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。物联网星座系统后续将技术 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。国外较为典型的该类系 统有美国的Orbcomm和法国的Argos系统。
在上述通信系统中都具有数据收集系统(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，必须解决合理选择频率 资源的问题，使各系统间的干扰影响减小或完全避免。
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 载荷的频率调整方法。
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频率调整方法，其具体包括以 下步骤：对频点进行划分，调整自适应参数以及抗干抑制处理。
作为优选，所述对频点进行划分包括：将ISM频段划分为多个子带，每 个频点占用带宽根据灵活的调整信号的调制方式或信息速率而确定。
作为优选，将ISM频段划分为40个子带，每个子带的带宽在1.8-2.2MHz 范围内。
作为优选，所述调整自适应参数包括：通过频谱扫描和分析，感知当前 频率资源使用情况，通过调整通信参数，提高抗干扰能力，确保通信质量。
作为优选，具体包括：(1)定期进行频点扫描，通过对过去使用频点质 量的统计，智能分析和决策当前的若干频段为备选工作频点；(2)频段的选 择原则上满足直接序列扩频体制带宽；(3)当空闲频段均为窄带时，通过改 变信号的调制方式为普通四相相移键控信号和降低信息速率来合理选用频 段；(4)当无空闲频段时，选择功率谱密度小的频段，通过自适应调整信息 速率或提高伪码速率，来获取更高的扩频增益，提高抗干扰能力。
作为优选，所述抗干抑制处理包括：增加基于时频域的抗干扰处理算法 模块，用于提升系统对窄带干扰、脉冲干扰和部分宽带干扰的抗干扰能力。
本发明涉及的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，通过采用双向频 谱感知、分析和决策，使得通信信号不会对其它在该频段的无线系统产生干 扰，合理分配频率资源。
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 例对本发明作详细说明。
本实施例基于一种物联网星座系统，其包括卫星、数据收集系统、地面 终端等，在地面终端与卫星进行通信时，通过数据收集系统进行通信频率的 调整，具体地，本实施例涉及一种用于数据收集系统载荷的频率调整方法， 其具体包括以下步骤：
步骤S1，对频点进行划分；其中，为了适应计算机放射摄影(ComputedRadiography computed radiography，CR)技术对频谱的感知和合理使用， 将ISM频段的总共83.5MHz的带宽，划分为多个子带，作为一种优选，可以 划分为40个子带，每个子带的带宽在1.8-2.2MHz范围内，其中，每个频点 占用带宽可根据灵活的调整信号的调制方式或信息速率而定，其中，子带划 分的越多，分辨率越高，但会增加地面终端搜索卫星下行频点的复杂度；
步骤S2，调整自适应参数，具体包括，通过频谱扫描和分析，感知当前 频率资源使用情况，通过调整通信参数，最大限度的提高抗干扰能力，确保 通信质量，在该步骤中具体包括：
(1)定期进行频点扫描，通过对过去使用频点质量的统计，智能分析和 决策当前较为干净或较少使用的若干频段为备选工作频点；
(2)频段的选择原则上满足直接序列扩频(DSSS)体制带宽；
(3)当空闲频段均为窄带时，通过改变信号的调制方式为普通四相相移 键控信号(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)和降低信息速率来合理选 用这些频段；
(4)当无空闲频段时，可选择那些功率谱密度较小的频段，通过自适应 调整信息速率或提高伪码速率，来获取更高的扩频增益，提高抗干扰能力。
步骤S3，抗干抑制处理；具体包括增加基于时频域的抗干扰处理算法模 块，用于提升系统对窄带干扰、脉冲干扰和部分宽带干扰的抗干扰能力。
本实施例所述的频率调整方法，因为采用了扩频体制，设计伪码速率为1.023Mcps，因此可以计算信号的功率谱密度为-183dBm/Hz，弱与热噪声 (-174dBm/Hz)，信号被淹没在噪声中，因此不会对其它在该频段的无线系统 产生干扰。
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 (6)

1.一种用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其具体包括以下步骤：对频点进行划分，调整自适应参数以及抗干抑制处理。
2.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其特征在于，所述对频点进行划分包括：将ISM频段划分为多个子带，每个频点占用带宽根据灵活的调整信号的调制方式或信息速率而确定。
3.根据权利要求2所述的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其特征在于，将ISM频段划分为40个子带，每个子带的带宽在1.8-2.2MHz范围内。
4.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其特征在于，所述调整自适应参数包括：通过频谱扫描和分析，感知当前频率资源使用情况，通过调整通信参数，提高抗干扰能力，确保通信质量。
5.根据权利要求4所述的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其特征在于，具体包括：
(1)定期进行频点扫描，通过对过去使用频点质量的统计，智能分析和决策当前的若干频段为备选工作频点；
(2)频段的选择原则上满足直接序列扩频体制带宽；
(3)当空闲频段均为窄带时，通过改变信号的调制方式为普通四相相移键控信号和降低信息速率来合理选用频段；
(4)当无空闲频段时，选择功率谱密度小的频段，通过自适应调整信息速率或提高伪码速率，来获取更高的扩频增益，提高抗干扰能力。
6.根据权利要求1所述的用于数据收集系统载荷的频率调整方法，其特征在于，所述抗干抑制处理包括：增加基于时频域的抗干扰处理算法模块，用于提升系统对窄带干扰、脉冲干扰和部分宽带干扰的抗干扰能力。
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