应用于星地通信的多用户接入方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于星地通信的多用户接入方法，该方法包括：用户终端生成其在波位扫描阶段和入网阶段使用的正交传输参数，并使用该参数进行信号传输；在波位扫描阶段，卫星终端进行波束扫描发射，用户终端捕获到卫星信号后发送同步信号并处于侦听状态，卫星在扫描发射后进行波束扫描接收，并在搜到的波位上利用窄波束发送广播消息用于用户终端的时间与波位同步；在入网阶段，用户终端发送入网请求，卫星进行入网应答并为用户终端分配该阶段的传输参数；在业务阶段，用户终端采用已分配的参数进行业务通信。本发明专利技术不仅可以利用窄波束通信实现多用户终端的远距离接入，而且可在短时间内实现多用户的入网操作，特别适用于多用户的快速接入场景。用户的快速接入场景。用户的快速接入场景。

【技术实现步骤摘要】
应用于星地通信的多用户接入方法


[0001]本专利技术涉及无线通信网络
，尤其涉及一种应用于星地通信的多用户接入方法。

技术介绍

[0002]卫星通信是现代通信中远距离通信的重要手段。随着时代的发展，卫星通信逐步发展出了卫星广播电视网、卫星宽带通信网、卫星移动通信网以及军用通信网等。卫星通信服务用户的类型也由固定用户群逐步向随机用户群拓展。
[0003]传统卫星通信中，常采用广播方式与固定分配方式服务多个用户。广播方式由于其单向通信的特点，大大限制了地面随机用户的使用场景；固定分配方式也因其灵活性不足，导致随机用户很难实时接入卫星服务。
[0004]针对传统卫星通信技术服务随机用户的不足，需要解决星地通信的多用户随机接入问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供一种应用于星地通信的多用户接入方法，该方法通过波束扫描阶段卫星的一系列波位扫描过程及信息的广播分发实现了用户接入过程中卫星的窄波束对准以及用户终端与卫星的时间同步，此外，该方法在波位扫描阶段和入网阶段采用多维度正交多址手段可有效缓解不同阶段下多用户传输的干扰问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种应用于星地通信的多用户接入方法，所述方法应用于卫星终端和设置在地面的用户终端，所述卫星终端执行所述方法时历经过程包括波位扫描阶段、入网阶段和业务阶段，所述用户终端执行所述方法时历经过程包括初始化传输参数阶段、所述波位扫描阶段、所述入网阶段和所述业务阶段，所述方法包括：
[0008]步骤S1：所述用户终端在所述初始化传输参数阶段确定并生成波位扫描阶段和入网阶段自身使用的传输波形参数；
[0009]步骤S2：所述卫星终端和所述用户终端在所述波位扫描阶段执行卫星窄波束对准和两终端时间同步操作，并在执行完毕后进入所述入网阶段；
[0010]步骤S3：所述卫星终端和所述用户终端在所述入网阶段执行本轮用户终端的入网接入操作和业务阶段用户终端传输参数分配操作，并在执行完毕后进入所述业务阶段；
[0011]步骤S4：所述卫星终端和所述用户终端在所述业务阶段完成入网多用户的正常业务通信。
[0012]可选的，所述步骤S1包括：
[0013]步骤S11：每个待入网的用户终端提取自身典型信息特征；
[0014]步骤S12：每个待入网的用户终端根据提取的信息特征，产生随机数种子；
[0015]步骤S13：每个待入网的用户终端根据所述随机数种子，生成自身在所述波位扫描阶段和所述入网阶段使用的传输波形参数。
[0016]可选的，所述传输波形参数包括：所述用户终端在所述波位扫描阶段和所述入网阶段使用的频率和码片。
[0017]可选的，所述卫星终端开机后进入所述波位扫描阶段，所述卫星终端在所述步骤S2中执行卫星窄波束对准和两终端时间同步操作的步骤，包括：
[0018]步骤S210：所述卫星终端进入波位扫描时隙，并根据覆盖区域的波位个数S，依次使用窄波束指向不同波位方向发送1个波位扫描时隙的波位同步信号，其中，所述波位扫描时隙的个数共计为S个；
[0019]步骤S211：所述卫星终端重复所述步骤S210中的波束指向，依次接收1个波位扫描时隙的波位同步信号，并在第i个波位扫描时隙有信号捕获时，记录当前波位和捕获能量，其中，所述波位扫描时隙的个数共计为S个；
[0020]步骤S212：所述卫星终端进入广播时隙，并根据所述步骤S211搜索过程中的信号捕获结果，按照捕获能量大小从高到低排序，且在所述步骤S211搜索过程中的信号捕获个数N大于最大广播时隙数M时，依次使用窄波束指向对应的前M个波位方向发送1个广播时隙的广播消息；在所述步骤S211搜索过程中的信号捕获个数N小于或者等于最大广播时隙数M时，依次使用窄波束指向对应的前N个波位方向发送1个广播时隙的广播消息后静默M
‑
N个广播时隙，其中，所述广播时隙的个数共计为M个，所述广播消息中包括所述卫星终端的时间同步信息；
[0021]步骤S213：所述卫星终端在所述步骤S212第M个广播时隙结束后，进入所述入网阶段。
[0022]可选的，所述用户终端开机后进入所述波位扫描阶段，所述用户终端在所述步骤S2中执行卫星窄波束对准和两终端时间同步操作的步骤，包括：
[0023]步骤S220：所述用户终端进入波位扫描时隙，并处于同步信号捕获侦听状态，以连续侦听所述卫星终端发送的波位同步信号，其中，所述用户终端始终没有侦听到所述卫星终端发送的波位同步信号时，则一直处于波位同步信号捕获侦听状态；
[0024]步骤S221：所述用户终端捕获到所述卫星终端发送的波位同步信号时，则在侦听到所述卫星终端发送的第一个波位同步信号后转入波位发送状态，并依据初始化传输参数阶段产生的波位扫描阶段传输波形参数进行信号传输，并持续S个波位扫描时隙；
[0025]步骤S222：所述用户终端进入广播时隙，并转入广播消息侦听状态，以连续侦听所述卫星终端发送的广播消息，并在超时期限内没有收到所述卫星终端发送的广播消息时，转至所述步骤S220，以及在超时期限内收到所述卫星终端发送的广播消息时，根据所述广播消息中的时间同步信息与所述卫星终端进行时间同步，并记录收到广播消息的卫星广播时隙号Q，以及在所述卫星终端的第M个广播时隙结束后与所述卫星终端同时进入所述入网阶段。
[0026]可选的，所述卫星终端在所述入网阶段的执行步骤，具体包括：
[0027]步骤S310：所述卫星终端进入入网请求时隙，并处于入网请求侦听状态，以连续侦听所述用户终端发送的入网请求信息，所述入网请求时隙共计M个，其中，在入网请求侦听状态下，所述卫星终端的波束指向顺序和方向与所述波位扫描阶段中的广播时隙相同，所
述卫星终端在接收到所述用户终端的入网请求消息时计算与所述用户终端通信的波位；
[0028]步骤S311：所述卫星终端进入入网应答时隙，并根据所述步骤S310接收的用户终端入网请求，对允许入网的最多Z个用户终端分配网络编号和相应的业务阶段传输参数，以及在所述步骤S310侦听过程中收到的入网请求消息个数X大于Z时，依次使用窄波束指向对应的前Z个对应用户波位方向发送1个入网应答时隙的入网应答消息；在所述步骤S310侦听过程中收到的入网请求消息个数X小于等于Z时，依次使用窄波束指向对应的前X个对应用户波位方向发送1个入网应答时隙的入网应答消息后静默Z
‑
X个入网应答时隙，其中，所述入网应答时隙共计为Z个；
[0029]步骤S312：所述卫星终端在所述步骤S311第Z个入网应答时隙结束后进入所述业务阶段。
[0030]可选的，所述用户终端在所述入网阶段执行的步骤，具体包括：
[0031]步骤S320：所述用户终端进入入网请求时隙，并依据初始化传输参数产生的入网阶段传输波形参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于星地通信的多用户接入方法，其特征在于，所述方法应用于卫星终端和设置在地面的用户终端，所述卫星终端执行所述方法时历经过程包括波位扫描阶段、入网阶段和业务阶段，所述用户终端执行所述方法时历经过程包括初始化传输参数阶段、所述波位扫描阶段、所述入网阶段和所述业务阶段，所述方法包括：步骤S1：所述用户终端在所述初始化传输参数阶段确定并生成波位扫描阶段和入网阶段自身使用的传输波形参数；步骤S2：所述卫星终端和所述用户终端在所述波位扫描阶段执行卫星窄波束对准和两终端时间同步操作，并在执行完毕后进入所述入网阶段；步骤S3：所述卫星终端和所述用户终端在所述入网阶段执行本轮用户终端的入网接入操作和业务阶段用户终端传输参数分配操作，并在执行完毕后进入所述业务阶段；步骤S4：所述卫星终端和所述用户终端在所述业务阶段完成入网多用户的正常业务通信。2.如权利要求1所述的应用于星地通信的多用户接入方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S11：每个待入网的用户终端提取自身典型信息特征；步骤S12：每个待入网的用户终端根据提取的信息特征，产生随机数种子；步骤S13：每个待入网的用户终端根据所述随机数种子，生成自身在所述波位扫描阶段和所述入网阶段使用的传输波形参数。3.如权利要求2所述的应用于星地通信的多用户接入方法，其特征在于，所述传输波形参数包括：所述用户终端在所述波位扫描阶段和所述入网阶段使用的频率和码片。4.如权利要求3所述的应用于星地通信的多用户接入方法，其特征在于，所述卫星终端开机后进入所述波位扫描阶段，所述卫星终端在所述步骤S2中执行卫星窄波束对准和两终端时间同步操作的步骤，包括：步骤S210：所述卫星终端进入波位扫描时隙，并根据覆盖区域的波位个数S，依次使用窄波束指向不同波位方向发送1个波位扫描时隙的波位同步信号，其中，所述波位扫描时隙的个数共计为S个；步骤S211：所述卫星终端重复所述步骤S210中的波束指向，依次接收1个波位扫描时隙的波位同步信号，并在第i个波位扫描时隙有信号捕获时，记录当前波位和捕获能量，其中，所述波位扫描时隙的个数共计为S个；步骤S212：所述卫星终端进入广播时隙，并根据所述步骤S211搜索过程中的信号捕获结果，按照捕获能量大小从高到低排序，且在所述步骤S211搜索过程中的信号捕获个数N大于最大广播时隙数M时，依次使用窄波束指向对应的前M个波位方向发送1个广播时隙的广播消息；在所述步骤S211搜索过程中的信号捕获个数N小于或者等于最大广播时隙数M时，依次使用窄波束指向对应的前N个波位方向发送1个广播时隙的广播消息后静默M
‑
N个广播时隙，其中，所述广播时隙的个数共计为M个，所述广播消息中包括所述卫星终端的时间同步信息；步骤S213：所述卫星终端在所述步骤S212第M个广播时隙结束后，进入所述入网阶段。5.如权利要求4所述的应用于星地通信的多用户接入方法，其特征在于，所述用户终端开机后进入所述波位扫描阶段，所述用户终端在所述步骤S2中执行卫星窄波束对准和两终
端时间同步操作的步骤，包括：步骤S220：所述用户终端进入波位扫描时隙，并处于同步信号捕获侦听状态，以连续侦听所述卫星终端发送的波位同步信号，其中，所述用户终端始终没有侦听到所述卫星终端发送的波位同步信号时，则一直处于波位同步信号捕获侦听状态；步骤S221：所述用户终端捕获到所述卫星终端发送的波位同步信号时，则在侦听到所述卫星终端发送的第一个波位同步信号后转入波位发送状态，并依据初始化传输参数阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：武霄泳，范明慧，李腾飞，汪吕喜，谢先群，姜心怡，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：