CN118018101B - 一种基于多站多载波解调的tdma分层网构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于卫星通信技术领域，涉及一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法。本发明以地球站双路解调为基础，通过配置地球站角色、载波类型，设计地球站接收载波类型策略和动态寻址策略，实现了大小站分层组网，并通过使用多载波整体解调技术，在不影响大站间通信容量的基础上，扩展了大小站间的通信容量。本发明将地球站的双路解调和多载波整体解调结合，实现了大小站混合分层网状网的网络扩容，适用于透明转发卫星环境下，天线口径差异较大的地球站组网通信。

Description

一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域中的一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，特别适用于透明卫星网状通信系统。
背景技术
透明卫星通信系统中地球站的天线口径差异较大，在大小站混合组网通信时，存在小口径天线地球站不具备通信能力和大小站间的通信容量受限的问题，通常采用构建星状网解决以上问题。采用组建星状网实现小口径天线地球站间的通信时，由于星状网必须采用主站转发方式实现用户站间的通信，存在大口径地球站间的通信容量受限的问题，且用户站间需要双跳通信，时延较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中不足之处，提供一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法。本发明采用地球站双解调方式、设计多类型载波、使用多载波整体解调技术，实现了大小站分层组网，并扩展了大小站间的通信容量。
本发明采用的技术方案为：
一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，步骤包括：
S1，卫星网网管配置网内地球站：卫星网网管根据地球站能力配置各地球站站角色，卫星网网管所在的地球站配置为主站，天线口径大于等于阈值的地球站配置为二级站，天线口径小于阈值的地球站配置为三级站；
S2，卫星网网管配置载波参数：卫星网网管根据网内各地球站能力和业务需求进行载波参数配置，载波分为主载波、副主载波、网状网业务载波、星状网前向载波和星状网返向载波，其中副主载波和星状网返向载波为载波组，包含多条子载波；
S3，卫星网管配置网内各地球站接收载波：主站和二级站配置双解调器，分别接收处理不同的载波，其中，第一个解调器为主解调器，第二个解调器为从解调器，从解调器支持多载波整体解调，具备同时接收多个子载波的能力；主站主解调器接收主载波，主站从解调器接收副主载波，二级站主解调器接收网状网业务载波，二级站从解调器接收星状网返向载波，三级站接收星状网前向载波；
S4，主站入网：卫星网管完成配置后，将S1、S2和S3中的所有配置参数下发给主站，主站解析配置参数后，在主载波自发自收完成入网；
S5，地球站入网：主站在主载波发送参考突发，二级站和三级站接收参考突发，根据参考突发接收状态进行前向链路调整，前向链路调整完成后，二级站在主载波发送测距突发，三级站在副主载波发送测距突发，主站接收二级站和三级站测距突发后，根据接收的测距突发状态，反馈给二级站和三级站，辅助完成返向链路调整，从而完成地球站入网；
S6，地球站业务通信寻址：地球站入网后，在有业务通信需求时，根据本站和目的地球站的站角色以及目的地球站的接收载波进行寻址，获取发送载波信息，在获取的发送载波上发送承载业务数据的数据突发，其中三级站间业务通信需通过二级站转发。
进一步的，S2中：主载波承载参考突发、测距突发、申请突发和数据突发；参考突发由主站发送，网内各地球站接收，用于主站对各地球站的控制以及各地球站的前向链路同步；测距突发和申请突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送管理控制信息和二级站的返向链路同步；数据突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送业务数据；
副主载波承载测距突发、申请突发和数据突发；测距突发和申请突发由三级站发送，主站接收，用于三级站向主站发送管理控制信息和三级站的返向链路同步；
网状网业务载波承载数据突发，由主站和二级站发送，二级站接收，用于二级站间发送业务数据以及主站向二级站发送业务数据；
星状网前向载波承载数据突发，由主站和二级站发送，三级站接收，用于主站和二级站向三级站发送业务数据；
星状网返向载波承载数据突发，由三级站发送，主站和二级站接收，用于三级站向主站和二级站发送业务数据。
进一步的，S2中：主载波配置的载波速率最大值为主站发送且三级站可正常接收的载波速率；副主载波配置的载波速率最大值为三级站发送且主站可正常接收的载波速率；网状网业务载波配置的载波速率最大值为二级站发送且二级站可正常接收的载波速率；星状前向载波配置的载波速率最大值为二级站发送且三级站可正常接收的载波速率；星状网返向载波配置的载波速率最大值为三级站发送且二级站可正常接收的载波速率。
进一步的，S2中：副主载波组的子载波数量根据一条副主载波承载的信息速率和三级站发送且主站接收的业务量确定；三级站发送且主站接收的业务量除以一条副主载波可承载的信息速率，结果向上取整即为副主载波组的子载波数量。
进一步的，S2中：星状网返向载波组的子载波数量根据一条星状网返向载波可承载的信息速率和三级站发送且二级站接收的业务量确定；三级站发送且二级站接收的业务量除以一条星状网返向载波可承载的信息速率，结果向上取整即为星状网返向载波组的子载波数量。
进一步的，S2中：按需配置多条星状前向载波，星状前向载波数量根据一条星状前向载波的可承载信息速率和二级站发送且三级站接收的业务量确定，二级站发送且三级站接收的业务量除以一条星状前向载波的可承载信息速率，结果向上取整即为星状前向载波的载波数量。
进一步的，S6中：主站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，主站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，二级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的主载波，三级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的副主载波，二级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，二级站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，三级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的星状网返向载波。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1）本发明支持大小站混合组网，通过二级站的转发，实现不具备直接互通能力的小口径地球站的通信；
2）本发明扩展小站与大站间的通信容量，大站使用多载波解调方式，在不提高小口径地球站的发送能力的情况下，扩展了大小站间的通信容量。
附图说明
图1为本发明实施例网络拓扑图。
图2为本发明实施例载波配置示意图。
图3为本发明实施例帧结构示意图。
图4本发明实施例多站多载波解调的TDMA分层网构建流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图4所示，一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，包括步骤：
S1，卫星网网管配置网内地球站：卫星网网管根据地球站能力配置各地球站站角色，如图1所示，卫星网网管所在的地球站配置为主站，天线口径大于等于阈值的地球站配置为二级站，天线口径小于阈值的地球站配置为三级站，本实施例天线口径阈值采用0.9米，主站天线口径为2.4米，二级站天线口径为0.9米，三级站天线口径为0.45米；
S2，卫星网网管配置载波参数：卫星网网管根据网内各地球站能力和业务需求进行载波参数配置，载波分为主载波、副主载波、网状网业务载波、星状网前向载波和星状网返向载波，如图3所示，其中副主载波和星状网返向载波为载波组，包含多条子载波，本实施例中载波组内均包含2条子载波；
S3，卫星网管配置网内各地球站接收载波：主站和二级站配置双解调器，分别接收处理不同的载波，其中，第一个解调器为主解调器，第二个解调器为从解调器，从解调器支持多载波整体解调，具备同时接收多个子载波的能力；主站主解调器接收主载波，主站从解调器接收副主载波，二级站主解调器接收网状网业务载波，二级站从解调器接收星状网返向载波，三级站接收星状网前向载波，如图2所示；
S4，主站入网：卫星网管完成配置后，将S1、S2和S3中的所有配置参数下发给主站，主站解析配置参数后，在主载波自发自收完成入网；
S5，地球站入网：主站在主载波发送参考突发，二级站和三级站接收参考突发，根据参考突发接收状态进行前向链路调整，前向链路调整完成后，二级站在主载波发送测距突发，三级站在副主载波发送测距突发，主站接收二级站和三级站测距突发后，根据接收的测距突发状态，反馈给二级站和三级站，辅助完成返向链路调整，从而完成地球站入网；
S6，地球站业务通信寻址：地球站入网后，在有业务通信需求时，根据本站和目的地球站的站角色以及目的地球站的接收载波进行寻址，获取发送载波信息，在获取的发送载波上发送承载业务数据的数据突发，其中三级站间业务通信需通过二级站转发；具体为：
主站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，主站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，二级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的主载波，三级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的副主载波，二级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，二级站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，三级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的星状网返向载波。
进一步的，本实施例S2中，主载波承载参考突发、测距突发、申请突发和数据突发；参考突发由主站发送，网内各地球站接收，用于主站对各地球站的控制以及各地球站的前向链路同步；测距突发和申请突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送管理控制信息和二级站的返向链路同步；数据突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送业务数据；
副主载波承载测距突发、申请突发和数据突发；测距突发和申请突发由三级站发送，主站接收，用于三级站向主站发送管理控制信息和三级站的返向链路同步；
网状网业务载波承载数据突发，由主站和二级站发送，二级站接收，用于二级站间发送业务数据以及主站向二级站发送业务数据；
星状网前向载波承载数据突发，由主站和二级站发送，三级站接收，用于主站和二级站向三级站发送业务数据；
星状网返向载波承载数据突发，由三级站发送，主站和二级站接收，用于三级站向主站和二级站发送业务数据。
进一步的，本实施例S2中，主载波配置的载波速率最大值为主站发送且三级站可正常接收的载波速率，本实施例中主载波速率为1024Ksps；副主载波配置的载波速率最大值为三级站发送且主站可正常接收的载波速率，本实施例中副主载波速率为256Ksps，8倍扩频，扩频前速率为32Ksps；网状网业务载波配置的载波速率最大值为二级站发送且二级站可正常接收的载波速率，本实施例中网状网业务载波速率为2048Ksps；星状前向载波配置的载波速率最大值为二级站发送且三级站可正常接收的载波速率，本实施例中星状前向载波速率为512Ksps；星状网返向载波配置的载波速率最大值为三级站发送且二级站可正常接收的载波速率，本实施例中星状网返向载波速率为128Ksps，8倍扩频，扩频前速率为16Ksps。
进一步的，本实施例S2中，副主载波组的子载波数量根据一条副主载波承载的信息速率和三级站发送且主站接收的业务量确定；三级站发送且主站接收的业务量除以一条副主载波可承载的信息速率，结果向上取整即为副主载波组的子载波数量，本实施例中副主载波组包含2条子载波。
进一步的，本实施例S2中，星状网返向载波组的子载波数量根据一条星状网返向载波可承载的信息速率和三级站发送且二级站接收的业务量确定；三级站发送且二级站接收的业务量除以一条星状网返向载波可承载的信息速率，结果向上取整即为星状网返向载波组的子载波数量，本实施例中星状网返向载波组包含2条子载波。
进一步的，本实施例S2中，可按需配置多条星状前向载波，星状前向载波数量根据一条星状前向载波的可承载信息速率和二级站发送且三级站接收的业务量确定，二级站发送且三级站接收的业务量除以一条星状前向载波的可承载信息速率，结果向上取整即为星状前向载波的载波数量，本实施例中星状前向载波配置为1条。

Claims (7)

1.一种基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，步骤包括：
S1，卫星网网管配置网内地球站：卫星网网管根据地球站能力配置各地球站站角色，卫星网网管所在的地球站配置为主站，天线口径大于等于阈值的地球站配置为二级站，天线口径小于阈值的地球站配置为三级站；
S2，卫星网网管配置载波参数：卫星网网管根据网内各地球站能力和业务需求进行载波参数配置，载波分为主载波、副主载波、网状网业务载波、星状网前向载波和星状网返向载波，其中副主载波和星状网返向载波为载波组，包含多条子载波；
S3，卫星网管配置网内各地球站接收载波：主站和二级站配置双解调器，分别接收处理不同的载波，其中，第一个解调器为主解调器，第二个解调器为从解调器，从解调器支持多载波整体解调，具备同时接收多个子载波的能力；主站主解调器接收主载波，主站从解调器接收副主载波，二级站主解调器接收网状网业务载波，二级站从解调器接收星状网返向载波，三级站接收星状网前向载波；
S4，主站入网：卫星网管完成配置后，将S1、S2和S3中的所有配置参数下发给主站，主站解析配置参数后，在主载波自发自收完成入网；
S5，地球站入网：主站在主载波发送参考突发，二级站和三级站接收参考突发，根据参考突发接收状态进行前向链路调整，前向链路调整完成后，二级站在主载波发送测距突发，三级站在副主载波发送测距突发，主站接收二级站和三级站测距突发后，根据接收的测距突发状态，反馈给二级站和三级站，辅助完成返向链路调整，从而完成地球站入网；
S6，地球站业务通信寻址：地球站入网后，在有业务通信需求时，根据本站和目的地球站的站角色以及目的地球站的接收载波进行寻址，获取发送载波信息，在获取的发送载波上发送承载业务数据的数据突发，其中三级站间业务通信需通过二级站转发。
2.根据权利要求1所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S2中：
主载波承载参考突发、测距突发、申请突发和数据突发；参考突发由主站发送，网内各地球站接收，用于主站对各地球站的控制以及各地球站的前向链路同步；测距突发和申请突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送管理控制信息和二级站的返向链路同步；数据突发由二级站发送，主站接收，用于二级站向主站发送业务数据；
副主载波承载测距突发、申请突发和数据突发；测距突发和申请突发由三级站发送，主站接收，用于三级站向主站发送管理控制信息和三级站的返向链路同步；
网状网业务载波承载数据突发，由主站和二级站发送，二级站接收，用于二级站间发送业务数据以及主站向二级站发送业务数据；
星状网前向载波承载数据突发，由主站和二级站发送，三级站接收，用于主站和二级站向三级站发送业务数据；
星状网返向载波承载数据突发，由三级站发送，主站和二级站接收，用于三级站向主站和二级站发送业务数据。
3.根据权利要求1所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S2中：
主载波配置的载波速率最大值为主站发送且三级站可正常接收的载波速率；副主载波配置的载波速率最大值为三级站发送且主站可正常接收的载波速率；网状网业务载波配置的载波速率最大值为二级站发送且二级站可正常接收的载波速率；星状前向载波配置的载波速率最大值为二级站发送且三级站可正常接收的载波速率；星状网返向载波配置的载波速率最大值为三级站发送且二级站可正常接收的载波速率。
4.根据权利要求1所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S2中：
副主载波组的子载波数量根据一条副主载波承载的信息速率和三级站发送且主站接收的业务量确定；三级站发送且主站接收的业务量除以一条副主载波可承载的信息速率，结果向上取整即为副主载波组的子载波数量。
5.根据权利要求1所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S2中：
星状网返向载波组的子载波数量根据一条星状网返向载波可承载的信息速率和三级站发送且二级站接收的业务量确定；三级站发送且二级站接收的业务量除以一条星状网返向载波可承载的信息速率，结果向上取整即为星状网返向载波组的子载波数量。
6.根据权利要求1所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S2中：
按需配置多条星状前向载波，星状前向载波数量根据一条星状前向载波的可承载信息速率和二级站发送且三级站接收的业务量确定，二级站发送且三级站接收的业务量除以一条星状前向载波的可承载信息速率，结果向上取整即为星状前向载波的载波数量。
7.根据权利要求2所述的基于多站多载波解调的TDMA分层网构建方法，其特征在于，S6中：
主站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，主站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，二级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的主载波，三级站向主站发送业务数据时，使用主站接收的副主载波，二级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的网状网业务载波，二级站向三级站发送业务数据时，使用目的三级站接收的星状网前向载波，三级站向二级站发送业务数据时，使用目的二级站接收的星状网返向载波。
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