[发明专利]适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及星地无线通信技术领域，特别设计适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统。

背景技术

无线通信是指通信双方至少有一方以无线方式进行信息的交换和传输，是当今世界科学技术发展最为活跃的领域之一，对社会进步和经济发展都有着举足轻重的作用。其中，卫星通信是无线通信一个重要的领域，尤其在发生重大毁灭性的自然灾害的地区，地面网络遭到破坏，卫星通信可能是唯一幸存的通信手段。相比基于GEO、MEO卫星的通信系统，LEO卫星通信系统具有传播时延短的先天优势，能更好的满足语音等实时性业务的要求，保证通信质量。

随着全球信息化进程的不断深入，各种无线通信业务对无线频谱需求的不断增长，无线通信事业高速发展的同时，各类应用中频谱使用上存在着有意或无意的“冲突”，使有限的频谱资源分配十分紧张，但实际应用中特定用户的授权频段往往并未充分利用，在时间和空间上存在不同程度的闲置，实际使用效率很低。

解决特定用户授权频段利用效率低的一种技术是变换域通信系统(Transform Domain Communication System,TDCS)，TDCS是基于变换域处理技术和扩频技术发展起来的一项新技术，提供了另一种抗干扰思路，采用可用通信频带内“见缝插针”的思路，在进行无线通信信道的频域干扰特性的实时估计的基础上结合对发送信号本身频域频谱的动态设计技术来主动避开其他用户或干扰，发送信号不在已占用的频段中分配能量，相当于在复杂的电磁环境中找到了一个干净的频段进行通信，属于主动式的抗干扰方式，可实现系统频谱的自适应动态接入，克服了传统抗干扰处理技术在接收端滤波所造成的信号能量损失的问题，可保证系统良好的误码性能。TDCS概念是在1997年最早由美国空军研究实验室和空军技术学院提出并开展研究。TDCS作为一种新型的智能无线通信技术，截止目前国内外报道不多且主要集中于理论研究结果，尚未见到将其应用到低轨卫星通信系统中的相关报道。究其原因主要是以下两点限制了传统变换域通信技术在低轨卫星通信系统中的应用：(1)星地谱估计的不一致，接收端无法进行同步解调；(2)低轨卫星信道高动态导致幅度谱频率偏移，进而导致接收端误码性能下降严重。

发明内容

本发明解决的问题是，现有技术中，由于星地谱估计不一致导致TDCS无法在低轨卫星无线通信领域应用；为解决所述问题，本发明提供适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统。

本发明提供的适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统，包括：星上设备和地面设备；所述星上设备对电磁环境进行谱估计，形成幅度谱向量，向地面设备发送幅度谱向量；地面设备利用所述幅度谱向量调制上行信号。

进一步，所述星上设备包括：电磁环境幅度谱估计模块、变换域通信解调接收模块；所述电磁环境幅度谱估计模块根据电磁环境信号形成幅度谱向量，变换域通信解调接收模块接收地面上行信号，对地面上行信号进行解调。

进一步，还包括：卫星接收天线、导频信息组合成帧模块、调制发送模块、和卫星发送天线；导频信息组合成帧模块将所述幅度谱向量与其它导频信息组合成导频帧，调制发送模块将所述导频帧形成卫星发送信号。

进一步，所述地面设备包括：导频信息恢复和提取模块，变换域通信调制发送模块；所述导频信息恢复和提取模块接收卫星下发的导频帧，提取幅度谱向量，变换域通信调制发送模块利用地面恢复的幅度谱向量将待发送的上行信息在变换域调制后形成地面发送信号。

本发明还提供适合于低轨卫星收发协同的变换域通信方法，所述方法采本发明所提供的适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统，包括：星上设备根据电磁环境形成幅度谱向量，并发送到地面设备；

本发明的优点包括：

卫星下行导频播发幅度谱向量信息，使地面设备可简单的获得卫星设备的电磁环境谱，有效解决了由于星地谱估计的不一致导致变换域通信技术无法在卫星通信领域实施的问题；地面上行发送载波频率多普勒预补偿技术的使用，有效解决了低轨卫星信道高动态特性导致的幅度谱频率偏移，导致接收误码性能严重下降的问题。本发明采用收发协同的系统策略，有效解决了变换域通信技术在低轨卫星通信系统中无法应用的两大难题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统的星上设备结构示意图；

图2是本发明实施例提供的适合于低轨卫星收发协同的变换域通信系统的地面设备结构示意图。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本发明的精神和实质作进一步阐述。