恭喜西北工业大学李雄飞获国家专利权
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龙图腾网恭喜西北工业大学申请的专利一种高动态下的星地扩频通信方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119341633B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411895524.1,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权一种高动态下的星地扩频通信方法是由李雄飞;孙学敏;郭阳明;李斌;姚如贵设计研发完成,并于2024-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高动态下的星地扩频通信方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高动态下的星地扩频通信方法,卫星配置高动态扩频通信载荷,高速飞行器配置高动态扩频通信终端。本发明方法采用星地一体化设计,下行采用周期扩频信号,利用周期内的运动变化修正下行信号动态;上行采用突发扩频信号,利用低信噪比并行算法保证上行信号的可靠接收。本发明克服了高速飞行器随机运动引入的大频偏和频偏变化率,且对高动态扩频通信终端的性能要求较低,保证卫星与高速飞行器之间稳定可靠地通信。
本发明授权一种高动态下的星地扩频通信方法在权利要求书中公布了:1.一种高动态下的星地扩频通信方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:构建高动态条件下的星地扩频通信系统,由卫星和高速飞行器两部分组成;所述卫星能够和多个高速飞行器进行数据通信,包括向高速飞行器传输下行信号,接收和处理高速飞行器的上行信号;步骤2:设定星地扩频通信系统下行信号;步骤2-1:下行信号采用直接序列扩频体制,将承载信息的信号扩频后进行传输;步骤2-2:下行信号物理帧由帧头、广播数据区和业务数据区组成,其中帧头包含同步字、独特字与速率指示字;帧头的同步字用于扩频信号同步捕获,独特字用于信号跟踪和解调,速率指示字表示当前帧的传输速率;广播数据区用于传输卫星载荷的广播数据;业务数据区由多个数据块组成,用于传输卫星载荷的业务数据;步骤2-3:下行信号采用固定周期传输的方式,卫星载荷只在有效周期内产生下行信号;若下行业务数据量小于有效周期数据量,卫星载荷会在业务数据区填充空白数据以保证下行信号周期连续;步骤2-4:高速飞行器采用扩频接收机接收下行信号,若某个周期的下行信号被正确捕获,高速飞行器就根据此下行信号的频偏与码相位,以及周期内高速飞行器的运动状态,推算下个周期信号频偏和码相位的范围,从而捕获下个周期的下行信号;步骤2-5:所有高速飞行器共用一路下行信号,广播数据区的广播数据块所有高速飞行器都可以解析;业务数据区的数据块包含目标设备信息,每个高速飞行器只能解析属于自己的数据块;步骤3:设定星地扩频通信系统上行信号:步骤3-1:每个高速飞行器都有一路上行信号,采用直接序列扩频体制;上行信道多址方式选择频分多址加码分多址,保证两两之间频率不同或相同频率的扩频码不同;步骤3-2:上行信号物理帧由帧头和业务数据区组成,其中帧头包含同步字、独特字与速率指示字;帧头的同步字用于扩频信号同步捕获,独特字用于信号跟踪和解调,速率指示字表示当前帧的传输速率;业务数据区用于传输地面设备的业务数据;步骤3-3:上行信号采用突发传输的方式,当某个高速飞行器有业务数据需求时才会产生上行信号进行传输;步骤3-4:卫星采用频分多址加码分多址以区分上行信道,采用频域并行捕获算法、锁频环辅助锁相环跟踪算法的扩频接收机接收单路上行信号,保证每一路上行信号的正确接收;步骤3-5:卫星通过下行信号广播数据区广播上行信道接入信息,包含已被占用的上行信道和对应占用的高速飞行器;高速飞行器根据接入信息选择上行信道,保证互相之间上行信道不冲突;步骤4:当有新的高速飞行器准备接入星地扩频通信系统时,接入流程如下:步骤4-1:准入的高速飞行器首先接收解析来自卫星的下行信号,通过下行信号广播数据区得到上行信道的接入信息;步骤4-2:根据上行信道的接入信息,准入的高速飞行器选择空闲信道确定频点和扩频码字,并在此空闲信道上向卫星传输接入请求信息;若无空闲的上行信道,则等待直到空闲信道出现;步骤4-3:卫星正确接收准入设备的请求信息后,在下行信号广播数据区的接入信息中更新上行信道和高速飞行器信息为接入状态;步骤4-4:准入的高速飞行器从广播数据区的接入信息中识别到自己为接入状态后,传输上行业务,接入完成;步骤4-5:若准入的高速飞行器传输接入请求信息后,在一定时间内卫星未在下行广播数据区响应,高速飞行器会重新传输接入请求信息;若再次未响应,高速飞行器会随机选择新的空闲信道传输接入请求信息,以此类推,直到高速飞行器接入系统;步骤5:防止上行信道冲突;步骤5-1:当接入的高速飞行器设定时间内没有业务数据传输时,卫星会释放其上行信道,并在下行广播数据区通知高速飞行器取消接入状态,该高速飞行器若有新的业务需求则需要重新接入系统;步骤5-2:当有多个高速飞行器同时准备接入系统,且恰好选择同一空闲信道时,若接入请求信息不同时到来,卫星先正确接收到哪个高速飞行器的接入请求信息,就把该空闲信道分配给哪个高速飞行器并在下行广播数据区通知,剩余高速飞行器选择其他空闲信道进行接入;若接入请求信息同时到来互相干扰,高速飞行器在一定时间内得不到卫星在下行广播数据区响应,会重新请求接入;若卫星再次未响应,高速飞行器会各自选择新的空闲信道请求接入。
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