CN115441937A - 一种抗干扰的低轨道卫星通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，包括空间段、地面段和移动终端设备，空间段包括多个低轨道通信卫星和三个高轨道通信卫星，地面段包括多个地面信关站、多个交换机和地面运控系统；多个低轨道通信卫星均与对应通信区域内的多个地面信关站实现互联组网，多个低轨道通信卫星均匀分布在极地轨道内，三个高轨道通信卫星位于地球赤道面上且均匀分布，本发明一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，该低轨道卫星通信系统通过多个低轨道卫星和信关站联网组合，以动态信道分配的通信技术为基础，可在通信高峰时段或区域，以最理性的动态信道进行信号的传递，从而降低信号传输的干扰，提高信息传动的时效性，信息传递稳定可靠。

Description

一种抗干扰的低轨道卫星通信系统
技术领域
本发明涉及低轨道卫星通信技术领域，具体为一种抗干扰的低轨道卫星通信系统。
背景技术
低轨道卫星通信具有覆盖范围广的特点，利用多颗低轨道通信卫星可以实现全球通信的目的，这是其他通信方式无法比拟的。因此近些年以来，低轨道卫星通信技术发展速度异常迅猛。低轨道卫星通信系统是具有卫星小、成本低、效益高、发射容易、传播损耗和延迟时间小、传输质量较可靠等优点。虽然大型卫星极大地推动了直播电视、大容量数字电话以及VSAT卫星通信系统的发展，但其的成本高、制造与发射技术复杂的缺点还很明显，从发展趋势来看，利用多颗低轨道卫星通信组网以建立低轨道移动卫星通信系统是长期发展的趋势。
低轨道卫星通信系统通常由轨道卫星、关口地球站、系统控制中心、网络控制中心和用户单元等组成。在若干个轨道平面上布置多颗卫星，由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结起来。整个星座如同结构上连成一体的大型平台，在地球表面形成蜂窝状服务小区，服务区内用户至少被一颗卫星覆盖，用户可以随时接入系统。
现有的卫星通信系统在通信高峰区段时整体的抗干扰能力相对较差，信号传输不稳定，时效低延时高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，以解决上述背景技术中提出的现有的卫星通信系统在通信高峰区段时整体的抗干扰能力相对较差，信号传输不稳定，时效低延时高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，包括空间段、地面段和移动终端设备，所述空间段包括多个低轨道通信卫星和三个高轨道通信卫星，所述地面段包括多个地面信关站、多个交换机和地面运控系统；
多个所述低轨道通信卫星均与对应通信区域内的多个地面信关站实现互联组网，多个低轨道通信卫星均匀分布在极地轨道内，三个高轨道通信卫星位于地球赤道面上且均匀分布，相邻两个所述高轨道卫星与地心之间连线的夹角均为120°，三个所述高轨道卫星之间通过星间激光链路通信实现相互通信，多个所述低轨道通信卫星通过星间链路互联组网与高轨道通信卫星建立通信；
所述地面信关站用于支持低轨道通信卫星的测控管理以及实现对应的用户数据信息的往返传输，所述地面运控系统用于完成对低轨道通信卫星和高轨道通信卫星的状态监视控制、在轨管理以及用户信息的管理，交换机用户数据的传输管理。
优选的，所述地面信关站包括天线分配系统、变频和功率放大系统、信号发射系统以及信号接收系统，信号接收系统用于接收移动终端设备上传的微弱信号以及接收对应区域内低轨道通信卫星回传的信息数据，变频和功率放大系统用于将接收到的信息调制成特定频率和波段的信息波，并对信号进行功率放大处理，信息发射系统用于将放大的用户数据信息上传至对应区域内的低轨道卫星，实现星地链路通信，天线分配系统用于匹配低轨道通信卫星。
优选的，所述移动终端设备包括内置的信号天线、滤波降噪器、变频放大器、定位器、纠错解码器以及存储器，信号天线用于收发终端设备的信号，滤波降噪器用于对接收的信号进行滤波降噪，提高信号的抗干扰能力，变频放大器用于以特点频率及波段传输通信信号，纠错解码器用于纠错和解码波段信号，存储器用于存储信息。
优选的，所述星间激光链路的有效载荷为激光通信载荷，所述星间链路互联组网的有效载荷为微波通信载荷。
优选的，所述低轨通信卫星上包括业务节点计算机，所述业务节点计算机包括网络管理模块、系统管理接口、用户管理单元，所述系统管理接口用于进行惭怍系统健康状况的监测和管理恢复，所述用户管理单元用于在运营时进行用户的鉴权和计费。
优选的，所述低轨道通信卫星的高度在1500-2000千米，所述高轨道通信卫星的高度在5000-8000千米。
优选的，所述低轨道卫星通信系统的通信流程为：
a、判断移动终端的位置：根据移动终端设备上报的经纬度或区域内地面信关站测量的经纬度数据，判断移动终端所在的位置；
b、动态信道分配：判断接收的信号是否超出区域内低轨道通信卫星当前波束的覆盖范围，若超出覆盖范围，则拒绝接入，同时通知移动终端设备接入到其他对应波束；
c、分配下行信通道：将接入的移动终端设备信号，根据区域内低轨道通信卫星功率峰值、波段、波频等相关参数，分配综合性能最优化的信通道；
d、分配上行信通道：通过计数通信卫星的实时位置以及波束中心点位，估算波束边缘区域，到波束中心点的最大延时，调整分配信通道的起始时刻，使用动态信道分配技术分配接入，实现低轨道卫星通信。
优选的，所述高轨道通信卫星实现低轨道通信卫星之间的信号通信，从而扩大通信的范围。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该低轨道卫星通信系统通过多个低轨道卫星和信关站联网组合，以动态信道分配的通信技术为基础，可在通信高峰时段或区域，以最理性的动态信道进行信号的传递，从而降低信号传输的干扰，提高信息传动的时效性，信息传递稳定可靠；
2、将多颗低轨道通信卫星与三个高轨道通信卫星组合使用，低轨道通信卫星与所在区域内的多个信关站通信，高轨道通信卫星实现低轨道卫星之间的通信，从而极大的扩宽了卫星通信的范围，适用范围更广；
3、增设了对移动设备端的精准定位系统，可在通信过程中对移动设备进行精准定位，从而提高信号传输的精准性，降低信号传输过程中的干扰。
附图说明
图1为本发明低轨道卫星通信的系统构成简图；
图2为本发明地面信关站的系统构成简图；
图3为本发明低轨道卫星通信系统的通信流程图；
图4为本发明动态信道分配的原理图。
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。
请参阅图1-4，本发明提供了一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，包括空间段、地面段和移动终端设备，空间段包括多个低轨道通信卫星和三个高轨道通信卫星，地面段包括多个地面信关站、多个交换机和地面运控系统，低轨道通信卫星的高度在1500-2000千米，高轨道通信卫星的高度在5000-8000千米；将多颗低轨道通信卫星与三个高轨道通信卫星组合使用，低轨道通信卫星与所在区域内的多个信关站通信，高轨道通信卫星实现低轨道卫星之间的通信，从而极大的扩宽了卫星通信的范围，适用范围更广。
多个低轨道通信卫星均与对应通信区域内的多个地面信关站实现互联组网，多个低轨道通信卫星均匀分布在极地轨道内，三个高轨道通信卫星位于地球赤道面上且均匀分布，相邻两个高轨道卫星与地心之间连线的夹角均为120°，三个高轨道卫星之间通过星间激光链路通信实现相互通信，多个低轨道通信卫星通过星间链路互联组网与高轨道通信卫星建立通信，星间激光链路的有效载荷为激光通信载荷，星间链路互联组网的有效载荷为微波通信载荷；地面信关站用于支持低轨道通信卫星的测控管理以及实现对应的用户数据信息的往返传输，地面运控系统用于完成对低轨道通信卫星和高轨道通信卫星的状态监视控制、在轨管理以及用户信息的管理，交换机用户数据的传输管理，地面信关站包括天线分配系统、变频和功率放大系统、信号发射系统以及信号接收系统，信号接收系统用于接收移动终端设备上传的微弱信号以及接收对应区域内低轨道通信卫星回传的信息数据，变频和功率放大系统用于将接收到的信息调制成特定频率和波段的信息波，并对信号进行功率放大处理，信息发射系统用于将放大的用户数据信息上传至对应区域内的低轨道卫星，实现星地链路通信，天线分配系统用于匹配低轨道通信卫星，移动终端设备包括内置的信号天线、滤波降噪器、变频放大器、定位器、纠错解码器以及存储器，信号天线用于收发终端设备的信号，滤波降噪器用于对接收的信号进行滤波降噪，提高信号的抗干扰能力，变频放大器用于以特点频率及波段传输通信信号，纠错解码器用于纠错和解码波段信号，存储器用于存储信息。
低轨通信卫星上包括业务节点计算机，业务节点计算机包括网络管理模块、系统管理接口、用户管理单元，系统管理接口用于进行惭怍系统健康状况的监测和管理恢复，用户管理单元用于在运营时进行用户的鉴权和计费，高轨道通信卫星实现低轨道通信卫星之间的信号通信，从而扩大通信的范围。
低轨道卫星通信系统的通信流程为：
a、判断移动终端的位置：根据移动终端设备上报的经纬度或区域内地面信关站测量的经纬度数据，判断移动终端所在的位置；
b、动态信道分配：判断接收的信号是否超出区域内低轨道通信卫星当前波束的覆盖范围，若超出覆盖范围，则拒绝接入，同时通知移动终端设备接入到其他对应波束；
c、分配下行信通道：将接入的移动终端设备信号，根据区域内低轨道通信卫星功率峰值、波段、波频等相关参数，分配综合性能最优化的信通道；
d、分配上行信通道：通过计数通信卫星的实时位置以及波束中心点位，估算波束边缘区域，到波束中心点的最大延时，调整分配信通道的起始时刻，使用动态信道分配技术分配接入，实现低轨道卫星通信。
该低轨道卫星通信系统通过多个低轨道卫星和信关站联网组合，以动态信道分配的通信技术为基础，可在通信高峰时段或区域，以最理性的动态信道进行信号的传递，从而降低信号传输的干扰，提高信息传动的时效性，信息传递稳定可靠。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：包括空间段、地面段和移动终端设备，所述空间段包括多个低轨道通信卫星和三个高轨道通信卫星，所述地面段包括多个地面信关站、多个交换机和地面运控系统；
多个所述低轨道通信卫星均与对应通信区域内的多个地面信关站实现互联组网，多个低轨道通信卫星均匀分布在极地轨道内，三个高轨道通信卫星位于地球赤道面上且均匀分布，相邻两个所述高轨道卫星与地心之间连线的夹角均为120°，三个所述高轨道卫星之间通过星间激光链路通信实现相互通信，多个所述低轨道通信卫星通过星间链路互联组网与高轨道通信卫星建立通信；
所述地面信关站用于支持低轨道通信卫星的测控管理以及实现对应的用户数据信息的往返传输，所述地面运控系统用于完成对低轨道通信卫星和高轨道通信卫星的状态监视控制、在轨管理以及用户信息的管理，交换机用户数据的传输管理。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述地面信关站包括天线分配系统、变频和功率放大系统、信号发射系统以及信号接收系统，信号接收系统用于接收移动终端设备上传的微弱信号以及接收对应区域内低轨道通信卫星回传的信息数据，变频和功率放大系统用于将接收到的信息调制成特定频率和波段的信息波，并对信号进行功率放大处理，信息发射系统用于将放大的用户数据信息上传至对应区域内的低轨道卫星，实现星地链路通信，天线分配系统用于匹配低轨道通信卫星。
3.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述移动终端设备包括内置的信号天线、滤波降噪器、变频放大器、定位器、纠错解码器以及存储器，信号天线用于收发终端设备的信号，滤波降噪器用于对接收的信号进行滤波降噪，提高信号的抗干扰能力，变频放大器用于以特点频率及波段传输通信信号，纠错解码器用于纠错和解码波段信号，存储器用于存储信息。
4.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述星间激光链路的有效载荷为激光通信载荷，所述星间链路互联组网的有效载荷为微波通信载荷。
5.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述低轨通信卫星上包括业务节点计算机，所述业务节点计算机包括网络管理模块、系统管理接口、用户管理单元，所述系统管理接口用于进行惭怍系统健康状况的监测和管理恢复，所述用户管理单元用于在运营时进行用户的鉴权和计费。
6.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述低轨道通信卫星的高度在1500-2000千米，所述高轨道通信卫星的高度在5000-8000千米。
7.根据权利要求1所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述低轨道卫星通信系统的通信流程为：
a、判断移动终端的位置：根据移动终端设备上报的经纬度或区域内地面信关站测量的经纬度数据，判断移动终端所在的位置；
b、动态信道分配：判断接收的信号是否超出区域内低轨道通信卫星当前波束的覆盖范围，若超出覆盖范围，则拒绝接入，同时通知移动终端设备接入到其他对应波束；
c、分配下行信通道：将接入的移动终端设备信号，根据区域内低轨道通信卫星功率峰值、波段、波频等相关参数，分配综合性能最优化的信通道；
d、分配上行信通道：通过计数通信卫星的实时位置以及波束中心点位，估算波束边缘区域，到波束中心点的最大延时，调整分配信通道的起始时刻，使用动态信道分配技术分配接入，实现低轨道卫星通信。
8.根据权利要求7所述的一种抗干扰的低轨道卫星通信系统，其特征在于：所述高轨道通信卫星实现低轨道通信卫星之间的信号通信，从而扩大通信的范围。
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