[发明专利]基于主动延迟扩频Aloha协议的周期短报文传输方法及系统

说明书

本发明公开了基于主动延迟扩频Aloha协议的周期短报文传输方法及系统，属于卫星通信技术领域，包括以下步骤：各用户产生原始短报文数据，每个用户使用相同的PN码对短报文进行扩频；每个用户在产生短报文数据并扩频后，主动延迟后再发送；接收端根据发送端的PN码配置本地接收机，当用户短报文到达接收端时，本地接收机根据发送端的扩频码对短报文进行捕获。本发明通过发送端的主动延迟，即使当前的短报文发生了冲突，下一次发送时也不一定会冲突，从而改善了系统的性能，可应用于地表传感器周期短报文、低轨航天器状态周期性遥测等场景，值得被推广使用。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及基于主动延迟扩频Aloha协议的周期短报文传输方法及系统。

背景技术

在卫星网络中，由于短报文业务持续时间短、占用资源少，用户容量大，因而成为一种重要的业务类型。用户可以通过短报文来传输自身的状态信息、申请信息或者接入信息。在目前传统的卫星网络短报文传输协议里，主要有随机多址协议，包括纯Aloha、时隙Aloha、预约Aloha、扩频Aloha等。

纯Aloha协议里，多个用户终端根据需要随时以向公共信道发送短报文的形式来抢占信道，如果用户之间发生碰撞就重新进行发送。各个用户终端工作在同一载波频段上，无须定时和同步，用户发送时间随机。当有用户同时发送分组信息时会产生碰撞，接收端无法正确接收或者解出信息，此时这些用户需随机延迟一定时间重新发送。纯Aloha系统的最高信道利用率为18％，因此时隙Aloha是在此基础上的改进，系统以信号到达转发器入口的时间为参考点将时间轴分为许多间隔相等的时隙，设置统一的吋钟，每个站的数据分组必须落入规定的时隙内，通常每一个分组的持续时间基本等于一个时隙长度。如此分组发生碰撞的概率比纯Aloha技术小，信道利用率可提高至36％。预约Aloha全称为Reservation-ALOHA，是在纯Aloha的基础上考虑到各个用户终端的业务不均而提出的改进型。如果传送的消息长度较长，若采用纯Aloha或者S-Aloha方式，分成很多数据段发送，考虑到碰撞重传等因素，一段完整的消息将需要很长时间才能接收完，因此提出了R-ALOHA方式。当有用户终端发送长消息吋，需进行预约，申请使用一段时隙连续发送一批数据；若发送的是短消息，则无需预约按照S-ALOHA方式进行传输，该方式的信道利用率最高可达到83％，然而预约机制也增加了新的传输时延。而扩频ALOHA是将CDMA技术和Aloha技术的结合，多个用户可以利用共同的一个伪随机码对数据进行扩频调制，两个或两个以上的数据包在时间轴上可能会有重叠的部分，即在信道中发生碰撞，但这些发生碰撞的数据包不一定全部被毁坏，只要它们到达地面的时间差满足一定的条件(扩频固有的时延捕捉特性)，它们便可以被地面站成功接收，这一点是扩频ALOHA系统和传统ALOHA最主要的区别，信道利用率会远高于传统ALOHA。

在扩频Aloha系统中，多个用户的短报文可以在同一个扩频码道上随机发送，由于扩频码良好的自相关特性，多个用户的信号到达接收端的时间理论上只要超过2个码片，接收机就能区分出不同用户的信号。由于系统不需要用户之间的同步，且在接收端只要配置一个扩频码捕获模块即可接收不同用户的信号，因此实现简单，在实际系统中得到了广泛的应用。

然而，当用户数量增多时，不同用户的信号到达时间差仍然可能落在2个码片内，造成短报文冲突。在某些短报文周期性发送的场景里，比如地表传感器按照固定的周期上报自身的状态，在这些场景下，如果不同的用户恰好发生了冲突，则按照固定的周期发送，未来的短报文也会一直冲突。为此，提出基于主动延迟扩频Aloha协议的周期短报文传输方法及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决在短报文周期性发送的场景里不同的用户恰好发生了冲突，按照固定的周期发送，未来的短报文也会一直冲突的问题，提供了基于主动延迟扩频Aloha协议的周期短报文传输方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

S1：对短报文进行扩频