星地同步多址接入方法及利用該方法的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通信多址接入方法，尤其涉及一種軌道衛(wèi)星移動通信中星地同步 多址接入方法與系統(tǒng)，屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道衛(wèi)星移動通信是利用運行軌道比地球同步軌道低得多的一組衛(wèi)星，實現(xiàn)移動 用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信。軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)一般由低軌道衛(wèi)星、 主控地球站、關口地球站、移動地球站、車載站、船載站、機載站、用戶終端等組成。低軌道衛(wèi) 星星座是用十幾顆至幾十顆低軌道運行的小型衛(wèi)星，分若干個軌道，每軌道若干顆衛(wèi)星，繞 地球在經(jīng)度上距離相等的若干個軌道面旋轉(zhuǎn)，作為移動通信中繼站。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅 速發(fā)展，軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的核心應用向互聯(lián)網(wǎng)變迀，因此軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)也 稱作空間互聯(lián)網(wǎng)。
[0003] 在移動通信中，多個用戶采用提前定義好的技術(shù)方法接入信道共享同一通信資 源，這種技術(shù)稱作多址技術(shù)，也稱作接入技術(shù)。常見的多址技術(shù)體制包括時分多址、頻分多 址和碼分多址?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)中通常將這幾種多址技術(shù)混合使用：先用頻分的方式將可用 頻率資源分配為多個頻道，在同一個頻道內(nèi)，多個終端又采用時分多址和碼分多址接入。從 通信架構(gòu)看，最廣泛使用的是有中心的星形通信架構(gòu)，即多個移動通信終端總是中心節(jié)點 通信，這個中心通信節(jié)點常稱作基站，通信鏈路被分為上行鏈路和下行鏈路。上行鏈路是移 動通信終端到基站的通信鏈路，下行鏈路是基站到移動通信終端的通信鏈路。無論采用時 分多址還是碼分多址的接入技術(shù)，多個終端都必須在準確的時間點發(fā)送數(shù)據(jù)給基站，從而 將相互間的通信干擾降到最低甚至徹底消除，從而發(fā)揮有限通信資源的最大效率。在地面 移動通信系統(tǒng)中，由于傳播時延非常短，通常為微秒級，因此在多址接入技術(shù)中無需考慮傳 播時延帶來的影響，終端總是可以準確的接入到基站。軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)地面 移動通信系統(tǒng)不同。在軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星的覆蓋范圍大，衛(wèi)星的運動速度很 快。例如位于800公里軌道的低軌移動通信/互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星其覆蓋范圍為2400公里，運行速 度為7. 5公里每秒，接近第一宇宙速度。在這種情況下，地面移動終端與衛(wèi)星之間的距離差 異很大，而且距離的變化率也很大，多個用戶終端如何同時準確的接入到衛(wèi)星以及如何鎖 定和跟蹤下行鏈路的頻率就成為軌道衛(wèi)星移動通信領域的一個關鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種星地同步多址接入方法，可以保證多個用戶終端同 時準確的接入到衛(wèi)星。
[0005] -種星地同步多址接入方法，應用于由多個用戶終端和衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星移動通信 系統(tǒng)中，所述星地同步多址接入方法包括以下步驟：
[0006] S1，用戶終端和衛(wèi)星分別獲得自身時空基準，所述時空基準包括時間基準和空間 基準；
[0007] S2,所述衛(wèi)星根據(jù)自身時間基準計算出衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息，并設 定實際上行時間窗口，所述上行時間窗口信息包括上行時間窗口起始時刻T和上行時間窗 口長度Tbw;
[0008] S3,所述衛(wèi)星調(diào)整下行鏈路無線電信號的載波頻率，使其接近預定的載波頻率Fd。， 并在下行鏈路中廣播所述衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息；
[0009] S4,所述用戶終端接收所述衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息，利用所述衛(wèi)星軌 道信息推算在上行時間窗口起始時刻T無線信號從用戶終端傳播到衛(wèi)星所需時間Td，得到 最佳上行鏈路信息發(fā)送時刻T。=T-Td;
[0010] S5,所述用戶終端根據(jù)所述時空基準計算上行載波多普勒偏移量Fud;
[0011] S6,所述用戶終端調(diào)整上行鏈路無線電信號的載波頻率，使其最接近Fue-Fud;
[0012] S7,所述用戶終端在所述最佳上行鏈路信息發(fā)送時刻T。打開上行鏈路向所述衛(wèi)星 發(fā)送信息；
[0013] S8,所述衛(wèi)星在所述上行時間窗口和預定的上行鏈路載波頻率Fu。接收所述用戶 終端發(fā)送的信息。
[0014] 一種星地同步多址接入系統(tǒng)，包括：衛(wèi)星、用戶終端和數(shù)據(jù)服務中心；所述數(shù)據(jù)服 務中心通過衛(wèi)星下行鏈路接收衛(wèi)星下行鏈路信息，所述用戶終端通過雙向衛(wèi)星鏈路與所述 衛(wèi)星通信，所述數(shù)據(jù)服務中心與用戶終端通過地面無線鏈路互聯(lián)；所述衛(wèi)星下行鏈路信息 包括衛(wèi)星軌道信息，所述用戶終端不定時的通過地面無線鏈路訪問數(shù)據(jù)服務中心，下載存 儲于數(shù)據(jù)服務中心的衛(wèi)星軌道信息，并將其存儲到位于用戶終端的本地存儲器。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的星地同步多址接入方法及星地同步多址接入系 統(tǒng)克服了星地多址接入過程中星地間的傳播時延以及星地間距離變化導致的多個用戶終 端無法同時準確的接入到衛(wèi)星的問題，提高了衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)通信資源的利用效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)基本組成框圖
[0017] 圖2是本發(fā)明提供的星地同步多址接入方法的流程圖
[0018] 圖3是本發(fā)明提供的星地同步多址接入方法中上行時間窗口示意圖
[0019]圖4是本發(fā)明提供的星地同步多址接入方法中用戶終端接收衛(wèi)星軌道信息和上 行窗口信息的流程圖
[0020] 圖5是本發(fā)明提供的星地同步多址接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0021] 主要元件符號說明
[0022] 星地同步多址接入系統(tǒng) 100
[0023] 衛(wèi)星 10
[0024] 衛(wèi)星時空基準獲取模塊 11
[0025] 星載型衛(wèi)星通信收發(fā)機 12
[0026] 軌道信息和上行時間窗口計算模塊 13
[0027] 用戶終端 20
[0028] 用戶型衛(wèi)星通信收發(fā)機 21
[0029] 用戶終端時空基準獲取模塊 22
[0030] 上行和下行載波多普勒偏移量計算模塊23
[0031] 軌道信息存儲器 24
[0032] 用戶型地面通信收發(fā)機 25
[0033] 最佳上行鏈路信息發(fā)送時刻計算模塊 26
[0034] 數(shù)據(jù)服務中心 30
[0035] 中心型軌道信息存儲器 31
[0036] 中心型地面通信收發(fā)機 32
[0037] 中心型衛(wèi)星通信接收機 33
[0038] 實際上行時間窗口長度 Taw
[0039] 上行時間窗口長度 Tbw
[0040] 上行時間窗口起始時刻 T
[0041] 如下【具體實施方式】將結(jié)合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0042] 下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的星地同步多址接入方法作進一步 的詳細說明。
[0043] 請參見圖1，圖1給出了本發(fā)明提供的星地同步多址接入方法所涉及的軌道衛(wèi)星 移動通信系統(tǒng)中衛(wèi)星10、用戶終端20和數(shù)據(jù)服務中心30之間的連接關系。當所述衛(wèi)星10 過頂時，所述數(shù)據(jù)服務中心30與用戶終端20可以接收到衛(wèi)星下行鏈路的信號，所述用戶終 端20可通過衛(wèi)星上行鏈路與衛(wèi)星10進行通信，當存在地面無線鏈路如3G移動通信時，所 述用戶終端20和數(shù)據(jù)服務中心30之間可通過該地面無線鏈路進行通信。
[0044] 請參見圖2,本發(fā)明提供一種星地同步多址接入方法，包括以下步驟：
[0045] S1，用戶終端20和衛(wèi)星10分別獲得自身時空基準，所述自身時空基準包括自身時 間基準和自身空間基準；
[0046] S2,所述衛(wèi)星10根據(jù)自身時間基準計算出衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息，并 設定實際上行時間窗口，所述上行時間窗口信息包括上行時間窗口起始時刻T和上行時間 窗口長度Tbw;
[0047] S3,所述衛(wèi)星10調(diào)整下行鏈路無線電信號的載波頻率，使其接近預定的載波頻率 Fd。，并在下行鏈路中廣播衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息；
[0048] S4,所述用戶終端20接收所述衛(wèi)星軌道信息和上行時間窗口信息，利用所述衛(wèi)星 軌道信息推算在上行時間窗口起始時刻T無線信號從用戶終端20傳播到衛(wèi)星10所需時間 Td，得到最佳上行鏈路信息發(fā)送時刻T。=T-Td;
[0049] S5,所