[发明专利]一种低轨卫星链路跳频通信方法及系统

说明书

本发明公开了一种低轨卫星链路跳频通信方法及系统，涉及卫星通信技术领域，首先确定卫星通信过程中的通信节点A和通信节点B；构建生成矩阵Msubgt;A/subgt;和生成矩阵Msubgt;B/subgt;；通信节点A将N个频道的N个编号随机分配到Msubgt;A/subgt;的N个列，保证每一列内的编号相同而不同列之间的编号不同；通信节点B将N个频道的N个编号随机分配到Msubgt;B/subgt;的N个“伪行”；将编号分配后的生成矩阵Msubgt;A/subgt;和生成矩阵Msubgt;B/subgt;按行顺序展开，得到跳频序列Ssubgt;A/subgt;和跳频序列Ssubgt;B/subgt;并依此进行跳频。通过本发明方法构建跳频序列并进行跳频，可保证通信节点双方在有限的TTR内、N个不同的轨道上发生会合，不依赖通信节点间的时钟同步，降低发生碰撞的概率。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，更具体的说是涉及一种低轨卫星链路跳频通信方法及系统。

背景技术

卫星通信系统是一种利用人造地球卫星作为两个或多个地面无线电通信站通信的中继站的通信系统。相比于传统的地面通信系统，其具有覆盖范围大、受天气和地理条件影响小、系统可靠性高、系统容量大等诸多优点。根据所用的卫星轨道，其可以分为静止轨道(GEO)、中轨道(MEO)和低轨道(LEO)三种卫星通信系统。其中，低轨道卫星因其轨道高度低(700-1500km)而具有路径损耗小、传输时延低、发射功率低等特点，因此也成为前景最为广阔的卫星通信系统。

低轨卫星通信系统主要由三部分组成，即卫星、用户终端和信关站。这三个部分通过多种通信链路连接起来，形成各种卫星通信网络。其中，卫星之间的通信链路称为星间链路，卫星与信关站之间的通信链路称为馈电链路，卫星与用户终端之间的链路称为用户链路。信关站作为低轨卫星通信系统的核心组成部分之一，负责监控卫星的工作状态与公众电话网络和卫星通信网络的转接。在低轨卫星通信系统工作过程中，当用户请求数据交互时卫星与用户终端通过用户链路进行数据传输；同时，卫星也会周期性地与信关站进行数据交互，完成状态报告、指令下发等事务。

目前，低轨卫星通信系统的相关项目主要包括OneWeb公司创立的OneWeb系统、SpaceX公司创立的星链计划等。前者计划通过发射650颗卫星来完成对地面局部区域的互联网覆盖，解决个人用户和小型商业客户的通信需求；后者计划通过4000余颗卫星来实现全球范围内的互联网接入服务。现阶段低轨卫星通信系统面临的主要瓶颈是低轨卫星通信资源的激烈竞争。轨道和频谱资源是通信卫星能够正常运行的先决条件，而低轨卫星由于轨道高度有限、频段高度集中，频率轨道资源的竞争尤为剧烈，因此如何在兼顾用户链路、馈电链路正常通信的前提下高效利用频谱资源成为本领域技术人员目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低轨卫星链路跳频通信方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低轨卫星链路跳频通信方法，包括以下步骤：

确定卫星通信过程中的一对通信节点，分别为通信节点A和通信节点B；

构建归属通信节点A的生成矩阵M_A，以及归属通信节点B的生成矩阵M_B，所述生成矩阵M_A和生成矩阵M_B均为N*N的矩阵，N为当前可用频道总数；

对生成矩阵M_A和生成矩阵M_B进行编号分配，得到编号分配后的生成矩阵M_A和编号分配后的生成矩阵M_B；

分别将编号分配后的生成矩阵M_A和编号分配后的生成矩阵M_B按行顺序展开，得到包含N²个元素的跳频序列S_A和跳频序列S_B；