CN113839703A - 一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统及其转发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统及其转发方法。所述柔性转发系统包括频率资源优化模块、星载交换控制器、路由交换控制器、数字信道化器、频率资源优化模块和链路动态分析模块，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述星载交换控制器分别与路由交换控制器和链路动态分析模块相连接，所述路由交换控制器分别与多个数字信道化器相连接。本发明解决卫星柔性转发器无法自主进行频率资源优化和链路动态分析，并自主完成转发器中路由交换矩阵更新的问题。
Description
技术领域
本发明属于的技术领域；具体涉及一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统及其转发方法。
背景技术
经过多年的发展，通信卫星系统已经发展成为了支持多波段、业务种类多样，并且支持多星多波段协同工作的新模式。目前在多波束通信卫星里面，转发器主要采用透明式和再生式转发器，以及以上两种方式相结合的柔性转发器。
透明式转发器的数据交换策略都是预先固定的，在数据速率发生变化的时候没有办法进行相应的改变。再生式转发器对物理层的编码方式和协议等有比较严重的依赖性，当地面上的通信协议和通信技术标准随着时间演进的时候转发器不再适用。考虑到以上两种信号的缺点，为了提高卫星资源的有效利用和灵活可靠传输，设计研制了基于非均匀滤波器组的柔性转发器。柔性转发器在处理数据的时候主要采用数字化的方式，并且利用星上灵活的信道化滤波技术，在非均匀滤波器组的帮助下，达到对星上信号进行分析处理的目的。柔性转发器能够支持星上的任意带宽和任意频段之间的信息交换，支持跨波束信息交换。
目前柔性转发器中路由交换矩阵的修改主要来自于地面系统上注修改指令，地面系统会依据已知的信号频率资源占用情况和链路信号质量生成路由交换矩阵修改指令，通过地球站将指令上注给卫星，完成柔性转发器中交换矩阵的更新。这种修改交换矩阵的方法完全由地面系统主导，灵活性较低。并且，随着通信组网卫星数量的增加，频率资源和链路特性会变得更加复杂，完全依靠地面系统上注指令修改交换矩阵的方法适用性和实时性较低。
发明内容
本发明提供一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统及其转发方法，解决卫星柔性转发器无法自主进行频率资源优化和链路动态分析，并自主完成转发器中路由交换矩阵更新的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统，所述柔性转发系统包括频率资源优化模块、星载交换控制器、路由交换控制器、数字信道化器、频率资源优化模块和链路动态分析模块，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述星载交换控制器分别与路由交换控制器和链路动态分析模块相连接，所述路由交换控制器分别与多个数字信道化器相连接。
进一步的，所述星载交换控制器与地面运管中心通过星地无线链路相连接，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述链路动态分析模块与卫星导航接收机相连接，每个所述数字信道化器分别与用户端和关口站相连接。
图1是本发明的柔性转发器实现原理框图，从图中可以看出，柔性转发器主要由星载交换控制器、路由交换、数字信道化器、频率资源优化和链路动态分析共五个模块组成。数字信道化器完成上行链路信号分路和信号重构的处理。路由交换模块可以完成上行链路信号中各个子窄信号的交换。频率资源优化模块研究多波束用户信号频率资源的优化配置，将配置参数传送给星载交换控制器。链路动态分析模块完成系统信道特性的检测，将检测结果传送给星载交换控制器。星载交换控制器接收来自地面运管中心的控制指令，并结合频率资源优化模块的优化配置参数和链路分析模块的信道检测结果，生成新的路由交换矩阵。
一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，所述转发方法包括以下步骤：
步骤1：卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令；
步骤2：基于步骤1的指令，星上第一次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次交换请求，则进行步骤6，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤3：星上的柔性转发器中的频率资源优化和链路动态分析进行频率资源优化配置和链路信道特性分析；
步骤4：基于步骤3的配置与分析，星上第二次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次交换请求，则进行步骤5，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤5：星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；
步骤6：柔性转发器给出能交换的反馈信息传给地面运管中心，运管中心告知用户或信关站；
步骤7：将步骤5更新后的路由交换矩阵进行数据交换，完成卫星与地面运管中心的数据业务交换。
进一步的，所述步骤1具体为，地面运管中心接收来自用户或信关站的数据交换业务请求，运管中心将数据交换业务请求转换成指令，并发送给卫星。
进一步的，所述步骤2具体为，卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令后，星载柔性转发器中频率资源优化模块和链路动态分析模块会自主的依据当前交换业务请求判断资源情况和信道特性的是否能够完成交换业务。
进一步的，所述步骤3具体为，链路动态分析模块进行信道特性的检测时，利用本星导航接收机提供的卫星位置信息，星载综合处理载荷接收到的异轨和同轨卫星的位置信息，以及通过地面运管中心发送到卫星的用户和信关站的位置信息，再结合信号接收和发送终端的信息，完成地面和星间信道特性的检测，监测信号质量，生成修改路由交换矩阵的信道特性参数发送给星载路由控制器更新路由交换矩阵。
进一步的，所述步骤4具体为，星载柔性转发器根据步骤3生成的频率资源配置参数和信道特性参数进行二次数据交换业务请求完成情况判断；如果能完成交换，则进行步骤5星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；如果不能，则返回步骤S3继续进行频率资源优化配置和链路信道特性分析，直到当前卫星具备完成此次数据业务交换请求的条件。
进一步的，所述步骤7具体为，在星载由交换控制器完成交换可行性判断和路由交换矩阵更新后，申请数据交换业务的用户或信关站的信号经过卫星接收终端到达柔性转发器，柔性转发器中的数字信道化器完成多波束信号分解，分解后的子带信号经过路由交换模块进行交换，交换后的信号再经过数字信道化器完成信号重构处理，最后重构后的信号经过卫星发射终端送往用户或信关站，完成数据交换。
本发明的有益效果是：
本发明中星载柔性转发器可以实现星上自主进行路由交换矩阵的更新，相比于现有的星载柔性转发器依赖于地面运管中心上注更新路由交换矩阵指令进行交换矩阵更新的方法，本发明的柔性转发方法的灵活性更好。
目前空间中频率资源和链路特性日益复杂，本发明的星载柔性转发器中增加频率资源优化和链路动态分析功能，卫星可以依据现有的空间环境进行资源的优化配置和链路特性的动态检测，提高了频率资源利用率，保证了系统通信的可靠性，使得柔性转发器的适用性和实时性更高。
现有星载柔性转发器中路由交换矩阵的更新主要来自于地面系统上注的修改指令，本发明中柔性转发器具备频率资源优化和链路动态分析功能，星载交换控制器可以自主的生成新的交换矩阵，完成路由交换矩阵的更新。
本发明具有很强的通用性，可广泛应用于解决卫星柔性交换器无法自主完成频率资源优化和链路动态分析，并进行路由交换矩阵更新的问题。
本发明具有方法新颖，自主灵活，适用性和实时性高，易于实现的特点。
附图说明
附图1是本发明结构示意图。
附图2是本发明方法流程图。
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，所描述的实施例仅仅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做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1
一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统，所述柔性转发系统包括频率资源优化模块、星载交换控制器、路由交换控制器、数字信道化器、频率资源优化模块和链路动态分析模块，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述星载交换控制器分别与路由交换控制器和链路动态分析模块相连接，所述路由交换控制器分别与多个数字信道化器相连接。
进一步的，所述星载交换控制器与地面运管中心通过星地无线链路相连接，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述链路动态分析模块与卫星导航接收机相连接，每个所述数字信道化器分别与用户端和关口站相连接。
一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，所述转发方法包括以下步骤：
步骤1：卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令；
步骤2：基于步骤1的指令，星上第一次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次(第一次)交换请求，则进行步骤6，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤3：星上的柔性转发器中的频率资源优化和链路动态分析进行频率资源优化配置和链路信道特性分析；
步骤4：基于步骤3的配置与分析，星上第二次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次(第二次)交换请求，则进行步骤5，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤5：星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；
步骤6：柔性转发器给出能交换的反馈信息传给地面运管中心，运管中心告知用户或信关站；
步骤7：将步骤5更新后的路由交换矩阵进行数据交换，完成卫星与地面运管中心的数据业务交换。
进一步的，所述步骤1具体为，地面运管中心接收来自用户或信关站的数据交换业务请求，运管中心将数据交换业务请求转换成指令，并发送给卫星。
进一步的，所述步骤2具体为，卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令后，星载柔性转发器中频率资源优化模块和链路动态分析模块会自主的依据当前交换业务请求判断资源情况和信道特性的是否能够完成交换业务。
进一步的，所述步骤3具体为，频率资源优化配置模块考虑需要进行数据交换的用户对其他现有用户的影响，以及星载路由交换的适应性，研究多波束用户信号频率资源的优化配置，包括功率、频率、带宽等，生成修改路由交换矩阵的配置参数发送给星载路由控制器。同时，链路动态分析模块根据已知的用户和信关站的信息，结合当前卫星的位置信息，完成地面和星间信道特性的检测，监测信号质量，生成修改路由交换矩阵的信道特性参数发送给星载路由控制器。
进一步的，所述步骤3具体为，链路动态分析模块进行信道特性的检测时，利用本星导航接收机提供的卫星位置信息，星载综合处理载荷接收到的异轨和同轨卫星的位置信息，以及通过地面运管中心发送到卫星的用户和信关站的位置信息，再结合信号接收和发送终端的信息，完成地面和星间信道特性的检测，监测信号质量，生成修改路由交换矩阵的信道特性参数发送给星载路由控制器更新路由交换矩阵。
进一步的，所述步骤4具体为，星载柔性转发器根据步骤3生成的频率资源配置参数和信道特性参数进行二次数据交换业务请求完成情况判断；如果能完成交换，则进行步骤5星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；如果不能，则返回步骤S3继续进行频率资源优化配置和链路信道特性分析，直到当前卫星具备完成此次数据业务交换请求的条件。
进一步的，所述步骤7具体为，在星载由交换控制器完成交换可行性判断和路由交换矩阵更新后，申请数据交换业务的用户或信关站的信号经过卫星接收终端到达柔性转发器，柔性转发器中的数字信道化器完成多波束信号分解，分解后的子带信号经过路由交换模块进行交换，交换后的信号再经过数字信道化器完成信号重构处理，最后重构后的信号经过卫星发射终端送往用户或信关站，完成数据交换。
Claims (8)
1.一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统，其特征在于，所述柔性转发系统包括频率资源优化模块、星载交换控制器、路由交换控制器、数字信道化器、频率资源优化模块和链路动态分析模块，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述星载交换控制器分别与路由交换控制器和链路动态分析模块相连接，所述路由交换控制器分别与多个数字信道化器相连接。
2.根据权利要求1所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统，其特征在于，所述星载交换控制器与地面运管中心通过星地无线链路相连接，所述频率资源优化模块与星载交换控制器相连接，所述链路动态分析模块与卫星导航接收机相连接，每个所述数字信道化器分别与用户端和关口站相连接。
3.根据权利要求1或2所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述转发方法包括以下步骤：
步骤1：卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令；
步骤2：基于步骤1的指令，星上第一次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次交换请求，则进行步骤6，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤3：星上的柔性转发器中的频率资源优化和链路动态分析进行频率资源优化配置和链路信道特性分析；
步骤4：基于步骤3的配置与分析，星上第二次自主判断当前频率资源和信道特性是否能完成此次交换请求，若能完成此次交换请求，则进行步骤5，若不能完成此次交换请求，则进行步骤3；
步骤5：星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；
步骤6：柔性转发器给出能交换的反馈信息传给地面运管中心，运管中心告知用户或信关站；
步骤7：将步骤5更新后的路由交换矩阵进行数据交换，完成卫星与地面运管中心的数据业务交换。
4.根据权利要求3所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述步骤1具体为，地面运管中心接收来自用户或信关站的数据交换业务请求，运管中心将数据交换业务请求转换成指令，并发送给卫星。
5.根据权利要求3所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述步骤2具体为，卫星接到地面运管中心的数据交换业务请求指令后，星载柔性转发器中频率资源优化模块和链路动态分析模块会自主的依据当前交换业务请求判断资源情况和信道特性的是否能够完成交换业务。
6.根据权利要求3所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述步骤3具体为，链路动态分析模块进行信道特性的检测时，利用本星导航接收机提供的卫星位置信息，星载综合处理载荷接收到的异轨和同轨卫星的位置信息，以及通过地面运管中心发送到卫星的用户和信关站的位置信息，再结合信号接收和发送终端的信息，完成地面和星间信道特性的检测，监测信号质量，生成修改路由交换矩阵的信道特性参数发送给星载路由控制器更新路由交换矩阵。
7.根据权利要求3所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述步骤4具体为，星载柔性转发器根据步骤3生成的频率资源配置参数和信道特性参数进行二次数据交换业务请求完成情况判断；如果能完成交换，则进行步骤5星载路由交换控制器更新路由交换矩阵；如果不能，则返回步骤S3继续进行频率资源优化配置和链路信道特性分析，直到当前卫星具备完成此次数据业务交换请求的条件。
8.根据权利要求3所述一种结合频率资源优化和链路动态管理技术的柔性转发系统的转发方法，其特征在于，所述步骤7具体为，在星载由交换控制器完成交换可行性判断和路由交换矩阵更新后，申请数据交换业务的用户或信关站的信号经过卫星接收终端到达柔性转发器，柔性转发器中的数字信道化器完成多波束信号分解，分解后的子带信号经过路由交换模块进行交换，交换后的信号再经过数字信道化器完成信号重构处理，最后重构后的信号经过卫星发射终端送往用户或信关站，完成数据交换。
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| CN114301516A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 南京熊猫汉达科技有限公司 | 多波束卫星通信柔性转发器交换矩阵预配置方法及系统 |
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| CN113839703B (zh) | 2024-03-08 |
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