[发明专利]主从卫星间通信链路建立方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星网络通信技术领域，尤其涉及一种主从卫星间通信链路建立方法。

背景技术

传统的LEO、GEO单层卫星网络由于运行轨道单一，其通信时延、通信范围等性能不能满足未来卫星通信业务发展的需求。基于星间链路组网的GEO-LEO双层网络，不仅具有GEO通信容量大、通信范围广，LEO移动速度快、传输时延短的优点，还具有星间路径选择性多，网络抗毁能力强等单层卫星网络无法比拟的优势。采用主从式星状组网方式的GEO-LEO双层网络，即通过LEO作为从卫星围绕GEO这个主卫星中心节点完成星间链路建立进行组网，它与其他组网方式相比，具有网络便于集中控制管理，易于维护和安全性高，延迟时间小，传输误码率低等特性，最大的缺点是主卫星必须具有极高的可靠性，一旦主卫星损坏，整个网络将趋于瘫痪。由于GEO使用寿命长、覆盖范围广、抗毁能力强、容量大、地理位置相对稳定，所以使用GEO作为主卫星的可靠性极高，因此GEO-LEO双层网络采用主从式星状组网具有很大的优势。

目前国内外在研究无线通信链路建立方面，绝大多数都是研究星地链路建立或者是地面无线通信链路建立，针对卫星点对点的星间链路建立的研究极少。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种主从卫星间通信链路建立方法，适用于包括一个主卫星和至少一个从卫星组成的卫星网络，具有如下步骤：

步骤1：主卫星检测其覆盖区域内从卫星的数量、从卫星的轨道参数信息，计算主卫星与各个从卫星之间的距离大小并按照从小到大顺序排列；

步骤2：主卫星将控制信道划分成周期性的TDMA帧，将每个TDMA帧依次划分成一个控制时隙、多个握手时隙和一个申请时隙，按步骤1中从卫星的排列顺序排列所述的多个握手时隙，握手时隙与从卫星一一对应；

步骤3：建立三种类型的帧信号：主卫星在控制时隙时发送的带有同步头的控制帧、主卫星覆盖区域内的从卫星在握手时发送的握手帧、新入网的从卫星在申请时隙时发送的申请帧；

步骤4：主卫星与从卫星之间建立链路，开始握手过程：主卫星在控制时隙发送与各个从卫星对应的控制帧，从卫星捕获控制帧的同步头，从卫星的本地时钟参照主卫星的本地时钟进行校准，完成时隙同步；

时隙同步后，从卫星在握手时隙发送握手帧，主卫星捕获到各从卫星发送的握手帧后链路建立完成，网络调节到通信信道开始数据通信。

所述控制帧包括：用于实现时隙同步的同步头、用于识别帧种类的标识符、与时隙相对应的从卫星编号信息、以及用于校验帧数据的纠错码；

所述握手帧包括：用于实现时隙同步的同步头、用于识别帧种类的标识符、主卫星和从卫星的地址信息、包含是否保留时隙或者卸载时隙的控制信息以及用于校验帧数据的纠错码；

所述申请帧包括：用于实现时隙同步的同步头、用于识别帧种类的标识符、从卫星的地址信息、以及用于校验帧数据的纠错码。

所述主卫星的体系结构具有物理层I、中间层I和管理层I；所述从卫星的体系结构具有物理层II、中间层II和管理层II。

所述管理层I获取各从卫星的轨道参数信息，并将该轨道参数信息转化成基带信息传送至中间层I，所述基带信息包括卫星的身份信息、位置信息和状态信息；所述中间层I接收管理层I传送的基带信息，提取卫星的身份信息、位置信息和状态信息，并将上述信息按照握手协议封装成控制帧后传送至物理层I；所述物理层I接收中间层I传送的控制帧，并将该控制帧进行数字调制和载波调制后发送至从卫星；

所述物理层II接收物理层I发送的调制信号，对接收到的调制信号进行数字解调后得到控制帧再发送至中间层II；所述中间层II接收物理层II传送的控制帧，将该控制帧进行分解，获取主卫星的基带信息，并将该基带信息传送至管理层II；所述管理层II接收中间层II传送的基带信息，并将该信息存储。

所述管理层II存储主卫星的基带信息后，生成控制信息传送到中间层II，所述中间层II接收管理层II传送的控制信息封装成握手帧后传送至物理层II，所述物理层II接收中间层II传送的握手帧，并将该握手帧进行数字调制和载波调制后发送至主卫星；