CN116633420A - 一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，通过地面站模块负责控制卫星终端的运行状态，反演矩阵模块用于信号的分离和解调。OFDM模块用于信号的调制和传输，从而实现多用户之间的信号分离和解调。编码序列生成单元每个用户需要提供一个独立的编码序列，编码序列用于将每个用户的信号进行唯一的标识，从而可以实现信号的分离和解调，多个已编码用户的信息叠加在相同的时频资源上实现非正交传输，提高频谱效率，在非正交多址接入卫星通信系统中，多个已编码用户的信息会叠加在相同的时频资源上实现非正交传输，不同的用户需要分配不同的功率或者码子以便接收端采用多用户检测进行解调。

Description

一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统

技术领域

本发明涉及卫星通信系统领域，具体而言，涉及一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统。

背景技术

随着通信技术的不断发展，卫星通信已经成为了一种重要的通信方式。卫星通信可以实现全球覆盖，无地域限制，并可以提供高速、高质量、高可靠性的通信服务。在卫星通信中，多址技术被广泛应用。多址技术是指在同一频率上，多个用户同时进行通信的技术。在多址通信中，非正交多址技术是一种常用的技术，它可以实现高频率的使用效率。

现有的卫星通信系统在发送数据信号的过程中容易被拦截，导致数据传输的安全性比较差，并在数据转换的过程中容易使得数据丢失。其次卫星通信系统在发送信号时，都在同一个频段上进行传输，在信号传输过程中，可能会存在信号的干扰和重叠，其次是在信号处理的过程中多用户之间的信号无法高效分离和解调。因此我们对此做出改进，提出一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，包括卫星终端模块，所述卫星终端模块包括多个卫星终端，每个卫星终端包括一个独立的天线和一个发射机以及接收机，所述卫星终端模块和反演矩阵模块信号数据连接，所述反演矩阵模块用于信号的分离和解调，可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调，所述反演矩阵模块与OFDM模块无线信号连接，所述OFDM模块用于信号的调制和传输，将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，对多用户之间的信号分离和解调编码序列生成单元，所述编码序列生成单元。

作为本发明优选的技术方案，所述反演矩阵模块内设置有编码序列生成单元，所述编码序列生成单元提供一个独立的编码序列，用于将每个用户的信号进行唯一的标识，进而对信号的分离和解调。

作为本发明优选的技术方案，所述卫星终端模块与调制解调器模块数据连接，所述调制解调器模块将数字信号转换成模拟信号，或将模拟信号转换成数字信号。

作为本发明优选的技术方案，所述调制解调器模块与帧同步模块数据连接，所述帧同步模块用于将接收到的数据帧和发送的数据帧进行同步，以保证数据的正确传输。

作为本发明优选的技术方案，所述帧同步模块与码分多址模块数据连接，所述码分多址模块将多路信号通过不同码分离，从而实现并行信道传输。

作为本发明优选的技术方案，所述码分多址模块与频分多址模块数据连接，所述频分多址模块将多路信号通过不同频率分离，从而实现并行信道传输。

作为本发明优选的技术方案，所述频分多址模块与解扰器模块数据连接，所述解扰器模块将经过扰码的信号进行解扰，使其恢复原始信号。

作为本发明优选的技术方案，所述解扰器模块与高速数据交换模块数据连接，所述高速数据交换模块用于高速数据交换和处理，以保证数据的及时性和可靠性。

作为本发明优选的技术方案，所述高速数据交换模块与卫星跟踪模块数据连接，所述卫星跟踪模块用于跟踪卫星的位置和运动状态，以保证信号的传输。

作为本发明优选的技术方案，所述卫星跟踪模块与误码率分析模块数据连接，所述误码率分析模块用于分析信号的误码率和误码分布，以评估信号的质量和可靠性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.通过地面站模块负责控制卫星终端的运行状态，并进行信号的处理和分发。反演矩阵模块用于信号的分离和解调，可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调。OFDM模块用于信号的调制和传输，可以将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，从而实现多用户之间的信号分离和解调。编码序列生成单元每个用户需要提供一个独立的编码序列，编码序列用于将每个用户的信号进行唯一的标识，从而可以实现信号的分离和解调，多个已编码用户的信息叠加在相同的时频资源上实现非正交传输，提高频谱效率。

2.反演矩阵模块通过使用矩阵变换等数学算法将明文数据转换成密文数据，从而保障数据传输的安全性。在接收端，反演矩阵模块则通过对密文数据进行逆变换，将其转换回明文数据，从而保障数据的完整性和可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的系统框架结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。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，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合，应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1：请参阅图1，一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，包括卫星终端模块，卫星终端模块包括多个卫星终端，每个卫星终端包括一个独立的天线和一个发射机以及接收机，卫星终端模块和反演矩阵模块信号数据连接，反演矩阵模块用于信号的分离和解调，可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调，反演矩阵模块与OFDM模块无线信号连接，OFDM模块用于信号的调制和传输，将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，对多用户之间的信号分离和解调编码序列生成单元，编码序列生成单元。反演矩阵模块内设置有编码序列生成单元，编码序列生成单元提供一个独立的编码序列，用于将每个用户的信号进行唯一的标识，进而对信号的分离和解调。卫星终端模块与调制解调器模块数据连接，调制解调器模块将数字信号转换成模拟信号，或将模拟信号转换成数字信号。

调制解调器模块与帧同步模块数据连接，帧同步模块用于将接收到的数据帧和发送的数据帧进行同步，以保证数据的正确传输。帧同步模块与码分多址模块数据连接，码分多址模块将多路信号通过不同码分离，从而实现并行信道传输。码分多址模块与频分多址模块数据连接，频分多址模块将多路信号通过不同频率分离，从而实现并行信道传输。

频分多址模块与解扰器模块数据连接，解扰器模块将经过扰码的信号进行解扰，使其恢复原始信号。解扰器模块与高速数据交换模块数据连接，高速数据交换模块：用于高速数据交换和处理，以保证数据的及时性和可靠性。

高速数据交换模块与卫星跟踪模块数据连接，卫星跟踪模块用于跟踪卫星的位置和运动状态，以保证信号的传输。卫星跟踪模块与误码率分析模块数据连接，误码率分析模块用于分析信号的误码率和误码分布，以评估信号的质量和可靠性。

实施例2：一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，该系统可以实现高频率的使用效率，同时保证多用户之间的信号分离和解调。本系统包括多个卫星终端和一个地面站。每个卫星终端都有一个独立的天线和一个发射机/接收机。在多用户通信时，每个用户都可以通过自己的卫星终端进行信号的发送和接收。地面站则负责控制卫星终端的运行状态，并进行信号的处理和分发。在本系统中，每个用户发送的信号都被分成多个子信号，并通过反演矩阵进行处理。反演矩阵可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调。

在反演矩阵的处理过程中，每个用户都需要提供一个独立的编码序列。编码序列是一种特殊的序列，可以将每个用户的信号进行唯一的标识，从而可以实现信号的分离和解调。在本系统中，所有用户发送的信号都在同一个频段上进行传输。因此，在信号传输过程中，可能会存在信号的干扰和重叠。

为了解决这个问题，本系统使用了一种特殊的信号调制方式，即正交频分复用OFDM。OFDM可以将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，从而可以实现多用户之间的信号分离和解调。本系统还包括一个特殊的控制信道，用于进行系统的控制和调度。控制信道可以用于发送控制信息和同步信息，从而可以实现系统的高效运行。

实施例3：本系统可以采用硬件和软件的结合方式实现。具体的实施方式如下：硬件方面，本系统包括多个卫星终端和一个地面站。每个卫星终端都有一个独立的天线和一个发射机/接收机。在多用户通信时，每个用户都可以通过自己的卫星终端进行信号的发送和接收。地面站则负责控制卫星终端的运行状态，并进行信号的处理和分发。软件方面，本系统采用了反演矩阵和OFDM实现信号的分离和解调。在反演矩阵的处理过程中，每个用户都需要提供一个独立的编码序列。编码序列是一种特殊的序列，可以将每个用户的信号进行唯一的标识，从而可以实现信号的分离和解调。在OFDM的处理过程中，信号被分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，从而可以实现多用户之间的信号分离和解调。一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，包括以下模块和单元：卫星终端模块：包括多个卫星终端，每个卫星终端包括一个独立的天线和一个发射机/接收机。在多用户通信时，每个用户都可以通过自己的卫星终端进行信号的发送和接收。

地面站模块负责控制卫星终端的运行状态，并进行信号的处理和分发。反演矩阵模块用于信号的分离和解调，可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调。OFDM模块用于信号的调制和传输，可以将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，从而实现多用户之间的信号分离和解调。编码序列生成单元每个用户需要提供一个独立的编码序列，编码序列用于将每个用户的信号进行唯一的标识，从而可以实现信号的分离和解调。控制信道单元用于进行系统的控制和调度，控制信道用于发送控制信息和同步信息，从而实现系统的高效运行。

本发明在使用的过程中，卫星终端通过天线接收和发送信号，将信号传输到反演矩阵模块和OFDM模块进行处理。反演矩阵模块接收到信号后，使用编码序列对信号进行分离和解调。OFDM模块将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，从而实现多用户之间的信号分离和解调。地面站接收到处理后的信号，进行信号的处理和分发，将信号分发给对应的用户。控制信道单元用于发送控制信息和同步信息，从而实现系统的高效运行。

反演矩阵模块是卫星通信系统中的一个重要组成部分，其主要作用是在数据传输过程中对数据进行加密和解密。具体来说，反演矩阵模块通过使用矩阵变换等数学算法将明文数据转换成密文数据，从而保障数据传输的安全性。在接收端，反演矩阵模块则通过对密文数据进行逆变换，将其转换回明文数据，从而保障数据的完整性和可靠性。反演矩阵模块的工作原理主要包括以下几个步骤：步骤1.选择一组合适的矩阵变换算法，例如线性变换、置换变换等。步骤2.根据算法要求，生成反演矩阵，通常是一个正交矩阵或者是一个单位矩阵的变换矩阵。步骤3.将明文数据矩阵与反演矩阵相乘，得到密文数据矩阵。步骤4.在数据传输过程中，将密文数据矩阵发送给接收端。步骤5.接收端根据反演矩阵，对密文数据矩阵进行逆变换，得到明文数据矩阵。反演矩阵模块在卫星通信系统中的作用主要是保障数据传输的安全性和可靠性。通过对数据进行加密和解密，可以有效防止数据被非法获取或篡改，从而保障卫星通信的机密性和完整性。此外，反演矩阵模块还可以提高卫星通信系统的抗干扰性和抗攻击性，保障系统的稳定性和可靠性。

非正交多址接入在同一时频资源上多个用户共享的多址接入，它可以提高频谱效率。在非正交多址接入卫星通信系统中，多个已编码用户的信息会叠加在相同的时频资源上实现非正交传输。不同的用户需要分配不同的功率或者码子以便接收端采用多用户检测进行解调。在非正交多址接入卫星通信系统中，信号的解调需要采用多用户检测技术。为了实现多用户检测，需要知道每个用户的信号功率和码子。因此，在发送端需要根据用户的需求分配不同的功率或者码子。在接收端，需要使用反演矩阵来解调信号。反演矩阵是一种用于解调非正交多址接入信号的技术。它可以将接收到的信号转换为每个用户的信号，以便进行多用户检测。在接收端，反演矩阵会将接收到的信号乘以一个权重系数矩阵，以便将信号分离成不同用户的信号。然后，对于每个用户的信号，可以使用解调器进行解调。总之，非正交多址接入卫星通信系统通过多个用户共享相同的时频资源，可以提高频谱效率。在接收端，需要采用反演矩阵来将接收到的信号分离成不同用户的信号，以便进行多用户检测和解调。因此，在发送端需要分配不同的功率或者码子以便接收端进行解调

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，包括卫星终端模块，其特征在于，所述卫星终端模块包括多个卫星终端，每个卫星终端包括一个独立的天线和一个发射机以及接收机，所述卫星终端模块和反演矩阵模块信号数据连接，所述反演矩阵模块用于信号的分离和解调，可以将所有用户的信号分离出来，并进行解调，所述反演矩阵模块与OFDM模块无线信号连接，所述OFDM模块用于信号的调制和传输，将信号分成多个子信号，并在不同的频率上进行传输，对多用户之间的信号分离和解调编码序列生成单元，所述编码序列生成单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述反演矩阵模块内设置有编码序列生成单元，所述编码序列生成单元提供一个独立的编码序列，用于将每个用户的信号进行唯一的标识，进而对信号的分离和解调。

3.根据权利要求2所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述卫星终端模块与调制解调器模块数据连接，所述调制解调器模块将数字信号转换成模拟信号，或将模拟信号转换成数字信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述调制解调器模块与帧同步模块数据连接，所述帧同步模块用于将接收到的数据帧和发送的数据帧进行同步。

5.根据权利要求4所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述帧同步模块与码分多址模块数据连接，所述码分多址模块将多路信号通过不同码分离。

6.根据权利要求5所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述码分多址模块与频分多址模块数据连接，所述频分多址模块将多路信号通过不同频率分离。

7.根据权利要求6所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述频分多址模块与解扰器模块数据连接，所述解扰器模块将经过扰码的信号进行解扰。

8.根据权利要求7所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述解扰器模块与高速数据交换模块数据连接，所述高速数据交换模块用于高速数据交换和处理。

9.根据权利要求8所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述高速数据交换模块与卫星跟踪模块数据连接，所述卫星跟踪模块用于跟踪卫星的位置和运动状态。

10.根据权利要求9所述的一种基于反演矩阵的非正交多址接入卫星通信系统，其特征在于，所述卫星跟踪模块与误码率分析模块数据连接，所述误码率分析模块用于分析信号的误码率和误码分布。