一种适用于天基网组网的通信方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于天基网组网的通信方法，提出了适用于天基组网通信的物理层体制，克服传统天基通信仅适用于点到点通信的缺陷；适合于天基系统多点组网通信的系统工作流程，支持入网过程和业务过程网络控制和协调简单，信令开销小，建网时间短；扩展性好，支持网络规模和用户需求的变化；提出符合上述系统工作流程的系统帧结构，适用于当前多颗卫星组网通信的需求；提出适合于天基系统多点组网通信的物理层传输方案，包括物理层信号生成过程和资源单元结构等；帧结构设计保证传播时延，适合于时序要求高或实时性强的业务；支持多种优先级、多种业务类型，灵活性高；帧结构携带SYN，使得同步过程搜索时间短，建立同步时间短，无需长期跟踪。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，提出了适用于天基组网通信的物理层体制，克服传统天基通信仅适用于点到点通信的缺陷；适合于天基系统多点组网通信的系统工作流程，支持入网过程和业务过程网络控制和协调简单，信令开销小，建网时间短；扩展性好，支持网络规模和用户需求的变化；提出符合上述系统工作流程的系统帧结构，适用于当前多颗卫星组网通信的需求；提出适合于天基系统多点组网通信的物理层传输方案，包括物理层信号生成过程和资源单元结构等；帧结构设计保证传播时延，适合于时序要求高或实时性强的业务；支持多种优先级、多种业务类型，灵活性高；帧结构携带SYN，使得同步过程搜索时间短，建立同步时间短，无需长期跟踪。【专利说明】
本专利技术涉及多节点通信
，尤其涉及。
技术介绍
现有天基系统主要支持点到点通信，帧结构和复帧结构设计符合点到点传输的需要。不具备系统广播、网络同步和鉴权认证等入网过程所需要的功能。同步过程采用首先基于序列的初始捕获，并结合使用锁相环进行长期跟踪的方式，同步捕获时间长，实现复杂度尚O为扩展到多点组网，现有天基系统在点到点通信体制基础上通过对时隙或帧组合的方式实现。该方式必需在多个节点之间进行复杂的控制和协调，需要较长时间完成交互，信令开销大。同时不能保证传播时延，不适合用于时序要求高或实时性强的业务要求。灵活性较差，无法满足存在多种业务优先级或多种不同业务量的应用需求。扩展性较差，当节点数目增加，需要重新组织复帧并增加控制信令的交互时间和开销。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，适用于当前多颗卫星组网通信的需求。—种适用于天基网组网的通信方法，包括入网过程和业务过程；所述入网过程具体包括:所述天基网中的各个节点设备开机后首先读取初配信息:如果节点被初始配置为簇首，则节点开始发送广播信息;如果节点被配置为普通节点，则节点开始听取广播信息;普通节点接收到广播消息后，发起网络同步过程;在网络同步过程结束后发起鉴权认证过程，在鉴权认证成功后节点完成入网流程；所述业务过程包括:节点入网后进入业务过程，首先在节点之间分配资源，其中的发送节点在分配的资源上发送数据，接收节点接收数据后进行解析完成数据通信；具体的，入网过程和业务过程均包括如下工作流程:首先，天基网设置一个用于广播消息传输的广播信道BCH、若干用于控制信令传输的控制信道CCH和若干用于业务数据传输的共享信道SCH;其次，生成物理信号，过程如下:发送侧物理层首先对来自高层的数据进行编码调制，再将调制后的数据与物理参考信号按照设定的格式和结构组成传输基本资源单元，即时帧:其中，来自高层的广播数据形成广播信道BCH帧，来自高层的控制信令形成控制信道CCH帧，来自高层的业务数据形成共享信道SCH帧，各类型时帧根据设定的复用形式最终形成系统帧；所述广播信道BCH帧、控制信道CCH帧和共享信道SCH帧均包括同步序列SYN部分、传输格式指示TFI部分、数据Data部分和保护间隔GP部分；同步序列SYN部分携带用于接收同步的码序列，用于接收机确定帧头时间位置;传输格式指示TFI部分用来指示当前的调制编码方式;数据Data部分用来携带用户数据净荷;保护间隔GP部分时间内不填充数据;各部分的长度根据应用场景和系统指标要求进行配置。所述广播信道BCH帧、控制信道CCH帧和共享信道SCH帧在系统帧中的比例根据网络规模和业务需求指标调整。所述同步序列SYN、传输格式指示TF1、数据Data和保护间隔GP被分别划分为若干等长的时隙P。所述传输格式指示TFI的各个时隙和数据Data的各个时隙具有相同的结构，并被依次划分为导频Pilot、导频循环前缀PilotCP、数据净荷Payload、数据净荷循环前缀PayloadCP以及跳频保护GP0本专利技术具有如下有益效果:(I)本专利技术的，提出了适用于天基组网通信的物理层体制，克服传统天基通信仅适用于点到点通信的缺陷。适合于天基系统多点组网通信的系统工作流程，支持入网过程和业务过程网络控制和协调简单，信令开销小，建网时间短;扩展性好，支持网络规模和用户需求的变化;提出符合上述系统工作流程的系统帧结构，适用于当前多颗卫星组网通信的需求。(2)提出适合于天基系统多点组网通信的物理层传输方案，包括物理层信号生成过程和资源单元结构等;帧结构设计保证传播时延，适合于时序要求高或实时性强的业务；支持多种优先级、多种业务类型，灵活性高。(3)帧结构携带SYN，使得同步过程搜索时间短，建立同步时间短，无需长期跟踪。(4)通过帧结构携带TFI以指示AMC，支持速率自适应。(5)支持网络拓扑变化，满足通信覆盖距离变化的通信要求，GP长度可配置。(6)时隙长度固定，控制简单，接收机基带处理复杂度低，处理时延小。(7)时隙中放置导频，支持周期性相位校准，处理增益高。(8)支持跳频通信。【附图说明】图1为本专利技术的方法流程图。图2为本专利技术的系统帧组成示意图。图3为本专利技术的物理信号生成步骤流程图。图4为本专利技术的数据业务帧、广播帧以及控制帧结构中任意一个的结构示意图。图5为本专利技术TFI时隙或Data时隙结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提出一种适合于天基组网的物理层体制，包括天基组网系统工作流程定义和天基组网系统物理层传输方案。1、天基组网系统工作流程系统工作流程描述如图1所示。网络中的节点设备开机后首先读取初配信息。如果节点被初始配置为簇首，则节点开始发送广播信息;如果节点被配置为普通节点，则节点开始听取广播。普通节点如果接收到广播消息，发起网络同步过程。在网络同步过程结束后发起鉴权认证过程，在鉴权认证成功后节点完成入网流程。节点入网后进入业务过程，发送节点根据资源分配消息在分配的时间资源上发送数据，接收节点接收数据后进行解析完成数据通信。根据上述工作流程，系统需要进行周期性的广播配置信息，并且系统内需要传递维护网络运行的控制信令和业务数据。因此，物理层提供广播信道BCH、控制信道CCH和共享信道SCH，分别支持广播消息、控制信令和用户业务数据的传输。广播信道周期为一个系统帧，系统帧结构如图2所示。系统帧包含一个BCH帧、若干CCH帧和若干SCH帧。BCH帧为处于入网阶段节点提供必要的系统配置消息，并且为处于业务阶段节点提供网络运行必要的信息。BCH帧周期性发送，任何时刻开机的设备经过至多一个系统帧时间能够听取到广播，解析广播信息以获得系统消息。处于业务阶段的设备以一定周期解析广播信息以保持与系统的连接关系。CCH帧用于节点之间传递控制信令，系统帧中的CCH帧数量与网络规模有关，网络规模越大支持的节点数越多则CCH帧数量越大。CCH帧数量越大则系统开销越大，应在确保满足当前网络内节点之间信令传输并具备一定扩展性的基础上尽量降低开销。SCH帧用于节点发送业务数据，根据用户的业务需求和网络规模设计。节点之间以共享方式占用SCH帧。共享SCH帧的方式支持突发式业务，适合节点之间业务量不均衡的应用;支持同时存在高低不同时序要求的业务发送;支持节点数目的动态变化。系统帧中包含BCH帧、CCH帧和SCH帧，各种类型帧在系统帧中的比例根据网络规模和业务需求等指标调整。系统帧的长度固定，控制简单、维护网络运行的开销小，避免系统帧长度随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于天基网组网的通信方法，其特征在于，包括入网过程和业务过程；所述入网过程具体包括：所述天基网中的各个节点设备开机后首先读取初配信息：如果节点被初始配置为簇首，则节点开始发送广播信息；如果节点被配置为普通节点，则节点开始听取广播信息；普通节点接收到广播消息后，发起网络同步过程；在网络同步过程结束后发起鉴权认证过程，在鉴权认证成功后节点完成入网流程；所述业务过程包括：节点入网后进入业务过程，首先在节点之间分配资源，其中的发送节点在分配的资源上发送数据，接收节点接收数据后进行解析完成数据通信；具体的，入网过程和业务过程均包括如下工作流程：首先，天基网设置一个用于广播消息传输的广播信道BCH、若干用于控制信令传输的控制信道CCH和若干用于业务数据传输的共享信道SCH；其次，生成物理信号，过程如下：发送侧物理层首先对来自高层的数据进行编码调制，再将调制后的数据与物理参考信号按照设定的格式和结构组成传输基本资源单元，即时帧：其中，来自高层的广播数据形成广播信道BCH帧，来自高层的控制信令形成控制信道CCH帧，来自高层的业务数据形成共享信道SCH帧，各类型时帧根据设定的复用形式最终形成系统帧；所述广播信道BCH帧、控制信道CCH帧和共享信道SCH帧均包括同步序列SYN部分、传输格式指示TFI部分、数据Data部分和保护间隔GP部分；同步序列SYN部分携带用于接收同步的码序列，用于接收机确定帧头时间位置；传输格式指示TFI部分用来指示当前的调制编码方式；数据Data部分用来携带用户数据净荷；保护间隔GP部分时间内不填充数据；各部分的长度根据应用场景和系统指标要求进行配置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，刘继超，周长青，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37