多站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统技术方案

本发明专利技术公开的一种多站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，具有高吞吐量、高服务质量保障、高传输可靠性。本发明专利技术通过下述技术方案实现：在多站多机空地下行链路中，每个空中平台定位本平台实时位置，向地面站点分发本平台时隙需求及平台位置，并传递至网络管理站，地面站点将接收信号电平传递至网络管理站汇聚各空中平台的时隙需求与接收电平信息及全部空中平台的平台位置信息，依据地面站点与空中平台的位置信息，执行空分复用时隙分配，为每个空中平台选择合适的时隙进行空分复用，生成时隙分配结果，将时隙分配消息动态分发至各地面站点，各地面站点解析时隙分配结果，依据信息交互流程转发至各空中平台，各空中平台解析时隙分配结果。解析时隙分配结果。解析时隙分配结果。

【技术实现步骤摘要】
多站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统


[0001]本专利技术涉及一种适用于多站多机空地下行链路的时隙空分复用(SDM)分配方法。

技术介绍

[0002]随着航空技术的飞速发展及无人机性能的不断提升，无人机系统已经大量应用于各行各业领域。通过无人机多站多机系统，可以完成地面站对多架无人机的跟踪、控制、测量、定位，通过多地面站点接收提升空地下行链路的可靠性，从而有效扩大了系统作用范围，实现了遥控、遥测、高速数据传输、电子侦查信息高速下传等功能。通常情况下，无人机系统由地面站点、无人机空中平台两类平台组成。早期无人机系统主要以单站单机系统为主，地面站点作为系统的控制中心，以点对点方式进行地面站点与无人机之间的通信。单站单机无人机系统构成简单，但考虑到该系统作用范围较小、抗毁性差、系统容量低等缺陷，单站单机系统无法充分发挥无人机平台灵活高效的特点，系统应用范围受限。为了提升系统传输能力，扩大作用范围，无人机系统趋向于向多站多机系统发展。多站多机无人机系统由多架无人机空中平台、多个地面站点和一个网络管理站组成，地面站点与网络管理站之间通过地面有线网完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，包括：通过多波束定向天线支持与多个空中平台进行并行通信的地面站点，与地面站点和各空中平台进行链路通信的协议处理单元，管理整个网络的网络管理站，其特征在于：在多站多机空地下行链路中，每个空中平台的需求评估单元周期性地根据消息优先级、消息到达率、队列缓存数据量、时隙传输能力、时帧结构信息评估本平台的基础时隙需求和总时隙需求，定位本平台实时位置，采用基于时分多址接入协议的多站多机空地下行链路，向地面站点分发本平台时隙需求及平台位置，并将时隙需求消息和平台位置消息依据信息交互流程传递至网络管理站，地面站点通过无线接收单元检测本站点接收各空中平台的信号电平，缓存接收到的消息，将接收信号电平依据信息交互流程传递至网络管理站；网络管理站汇聚各空中平台的时隙需求与接收电平信息及全部空中平台的平台位置信息，通过需求汇聚单元统计各空中平台的时隙需求信息，通过空分复用评估单元统计地面站点与各空中平台的位置信息，以及各地面站点接收各空中平台的接收信号电平信息，时隙分配单元先依据地面站点与空中平台的位置信息，为各空中平台从全部地面站点中选择距离最近和次近的地面站点分别作为该平台的主用地面站点和辅助地面站点，再根据各空中平台的基础时隙需求，以均匀分布为目标按需分配各空中平台的基础时隙，然后执行空分复用时隙分配，按照调度增益从大到小的顺序，优先调度总时隙需求未满足的空中平台，再调度已分配时隙数目与总需求时隙数目的比例较低的空中平台，依次选择空中平台进行空分复用条件判决，为每个空中平台选择合适的时隙进行空分复用，生成时隙分配结果，将时隙分配消息动态分发至各地面站点，各地面站点解析时隙分配结果，依据信息交互流程转发至各空中平台，各空中平台解析时隙分配结果。2.如权利要求1所述的站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，其特征在于：空中平台包含按信息源模块、协议处理模块和无线传输模块顺次串联的三个功能模块，其中，协议处理模块包括定位单元、队列缓存单元、需求评估单元及无线信道接入控制单元；无线传输模块包含无线发送单元和无线接收单元；信息源产生和接收特定格式和优先级的消息发送到协议处理模块，定位单元提供本平台的实时位置信息，将生成的空中平台位置消息发送至队列缓存单元；队列缓存单元接收并缓存来自信息源的待发送消息、定位单元的平台位置消息和需求评估单元的时隙需求消息，并向需求评估单元提供不同优先级的消息到达情况和队列缓存情况，在本平台发送时隙将指定消息发送至无线信道接入控制单元；需求评估单元接收队列缓存单元提供的消息到达情况和队列缓存情况，获取来自无线信道接入控制单元的时帧结构和时隙传输能力信息，以时帧为周期评估本平台的时隙需求，生成时隙需求消息，并发送至队列缓存单元；无线信道接入控制单元根据时隙分配结果确定发送时隙与接收时隙，在发送时隙获取来自队列缓存单元的消息并发送至无线发送单元，在接收时隙获取来自无线接收单元的消息并发送至队列缓存单元进行消息接收处理。3.如权利要求1所述的站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，其特征在于：地面站点包含地面站点信息源、地面站点协议处理模块、地面站点无线传输模块和地面站点有线传输模块四个功能模块，其中，地面站协议处理模块包含地面站点定位单元、地面站点队列缓存单元、地面站点有线信道接入控制单元及无线信道接入控制单元，地面站点无线传输模块包含地面站点无线发送单元和地面站点无线接收单元；地面站点有线传输模块包含地面站点有线发送单元和地面站点有线接收单元。
4.如权利要求1所述的站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，其特征在于：地面站点信息源将产生和接收的特定格式和优先级的消息发送给地面站协议处理模块，地面站点定位单元提供本站点的实时位置信息，生成站点位置消息，并发送至地面站点队列缓存单元；地面站点队列缓存单元接收并缓存来自地面站点信息源的待发送消息、地面站点定位单元的站点位置消息，根据地面站点有线信道接入控制单元调度，将消息发送至地面站点有线信道接入控制单元，根据无线信道接入控制单元调度，将消息发送至无线信道接入控制单元；地面站点有线信道接入控制单元根据有线网络信道接入控制规则，在发送时刻，获取来自地面站点队列缓存单元的消息并发送至地面站点有线发送单元，在接收时刻，来自地面站点有线接收单元的消息并发送至地面站点队列缓存单元进行消息接收处理；无线信道接入控制单元根据时隙分配结果确定发送时隙与接收时隙，在发送时隙获取来地面站点自队列缓存单元的消息并发送至地面站点无线发送单元，在接收时隙获取来自地面站点无线接收单元的消息并发送至队列缓存单元进行消息接收处理。5.如权利要求1所述的站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，其特征在于：网络管理站包括：与有线网络传输模块相连的网络管理模块两个功能模块；网络管理模块包含需求汇聚单元、空分复用评估单元、时隙分配单元和网络队列缓存单元；有线网络传输模块包含有线网络接收单元和有线网络发送单元；需求汇聚单元从网络队列缓存单元获取由地面站点转发的来自空中平台的时隙需求信息；空分复用评估单元从网络队列缓存单元获取来自地面站点的平台位置信息和空中平台接收电平信息，以及由地面站点转发的来自空中平台的平台位置信息，并根据各地面站点的平台位置、各空中平台的平台位置、地面站点接收各空中平台的接收信号电平与波束增益，以及时隙分配情况进行空分复用条件；对每个时隙依据平台位置信息、接收信号电平信息和波束增益信息进行空分复用条件判决；将判决结果送入时隙分配单元，时隙分配单元根据需求汇聚结果和空分复用条件判决结果进行时隙空分复用分配，生成时隙分配消息，并发送至网络队列缓存单元；网络队列缓存单元接收并缓存来自时隙分配单元的时隙分配消息、有线网络信道接入控制单元的消息等；有线网络信道接入控制单元根据有线网络信道接入控制规则，在发送时刻获取来自网络队列缓存单元的消息并发送至有线网络发送单元，在接收时刻获取来自有线网络接收单元的消息并发送至网络队列缓存单元进行消息接收处理。6.如权利要求1所述的站多机空地下行链路时隙空分复用分配系统，其特征在于：在由空中平台、地面站点和网络管理站组成的多站多机空地下行链路的信息交互流程中，空中平台的需求评估单元评估本平台的时隙需求，生成时隙需求消息，发送至队列缓存单元，并转入更新平台位置；空中平台的定位单元更新本平台的实时位置，生成平台位置消息，发送至队列缓存单元，并转入消息发送；空中平台的队列缓存单元根据无线信道接入控制单元的调度，在本平台发送时隙通过无线发送单元向地面站点分发本平台时隙需求消息及平台位置消息，转入步骤303地面站点接收消息；地面站点的无线接收单元接收来自空中平台的消息，检测本站点...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄盛，王昭，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：