СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА И ДОСТУПА В ОТКРЫТЫХ БЕСПРОВОДНЫХ КАНАЛАХ Российский патент 2023 года по МПК H04B1/69 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка основана на заявке на патент Китая № CN 2019106968080, поданной 30 июля 2019 г., полное содержание которой включено в данный документ посредством ссылки, и заявляет ее приоритет.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области техники беспроводной связи, в частности к способу выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В системе спутниковой связи большое количество наземных станций спутниковой связи образуют систему связи с помощью спутниковых транспондеров. Несколько станций совместно используют частотные диапазоны, энергетические и временные ресурсы прозрачных транспондеров.

Несколько терминальных станций используют множество способов множественного доступа, таких как FDMA, TDMA и CDMA, для совместного использования спутниковых ресурсов и реализации интерактивных услуг.

В режиме доступа FDMA (множественного доступа с частотным разделением) для реализации совместного использования спутникового ресурса ресурс разделен в соответствии с частотным диапазоном. FDMA относительно прост и подходит для ячеистой и звездообразной организации сети. Однако, когда несколько пользователей используют доступ FDMA, имеются интермодуляционные помехи, которые расходуют впустую мощность транспондера и в определенной степени снижают эффективность использования мощности.

В режиме доступа CDMA (множественного доступа с кодовым разделением) для реализации совместного использования спутникового ресурса разным пользователям выделяются разные коды адреса. Пользователи CDMA занимают одинаковую частоту и передают в одно и то же время. Пользователи отличаются ортогональностью кодов. По сравнению с FDMA технология CDMA является сравнительно сложной, и ее в основном используют в звездообразной организации сети. Пользовательская пропускная способность CDMA зависит от ортогональности кодовых слов, но пользовательская пропускная способность ограничена из-за помех множественного доступа.

В режиме доступа TDMA (множественного доступа с временным разделением) для реализации совместного использования спутникового ресурса спутниковый ресурс разделен соответствии с временными интервалами. Разные терминальные станции занимают разные временные интервалы, и служебные данные передаются в форме пакетов данных. По сравнению с другими способами множественного доступа в системе TDMA отсутствует проблема интермодуляции, она может полностью использовать мощность спутника и частотный диапазон, не требует строгого контроля мощности и имеет большую пропускную способность системы. Ее широко используют в системах спутниковой связи. Однако по сравнению с другими системами множественного доступа реализация системы связи TDMA является более сложной и требует точной тактовой синхронизации во всей сети. Точная тактовая синхронизация может уменьшить помехи между пользователями в разных временных интервалах и обеспечить пропускную способность системы. Кроме того, TDMA больше подходит для организации сети между станциями с одинаковыми возможностями. Когда TDMA использует ячеистую организацию сети с унифицированной несущей волной, для обеспечения совместимости с возможностями станции с наименьшими возможностями обычно необходимо уменьшить общую скорость несущей волны, что ограничивает возможности связи других станций с более высокими возможностями.

В сущности, ячеистые сети FDMA или TDMA по большей части подходят для терминальных станций спутниковой связи со средней пропускной способностью передачи и приема, а системы TDM/FDMA или TDM/CDMA по большей части подходят для звездообразных сетей с большой центральной станцией и несколькими небольшими терминальными станциями. Выделение ресурсов и технология множественного доступа этих спутниковых систем различаются, образуя несколько несовместимых сетевых систем. Различные терминальные станции могут быть соединены между собой только в этой сетевой системе и могут быть соединены с терминальными станциями в других сетевых системах только посредством наземной сети. Это имеет недостатки, связанные с большим количеством типов оборудования, высокой стоимостью и низкой эффективностью связи.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы преодолеть недостатки известного уровня техники, техническая задача, поставленная настоящим изобретением, заключается в предоставлении способа выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах. Он может быть совместимым с различиями и динамическими изменениями передающих терминальных станций, приемных терминальных станций, транзитных узлов, беспроводных каналов и пользовательских служб в открытых беспроводных каналах. Он может в полной мере использовать характеристики открытого взаимного соединения открытых беспроводных каналов для реализации адаптивного взаимного соединения между терминальными станциями в указанных выше условиях различий и динамических изменений. Он может избежать разделения терминальных станций на взаимно разделенные группы из-за указанных выше различий и динамических изменений, избежать использования разных способов выделения ресурса и доступа, которые нужно использовать, чтобы решить проблему взаимного соединения групп терминальных станций разных типов, и избежать образования самых разных обособленных информационных островов, которые не совместимы друг с другом и не могут непосредственно устанавливать взаимно соединенные каналы связи даже в открытой беспроводной сети.

Техническая схема настоящего изобретения является следующей.

Этот способ предназначен для выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах и включает:

охват нескольких типов пользовательских терминальных станций в открытых беспроводных каналах;

выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи; при этом факторы комплексного изменения стороны передачи означают, что меняются тип и пропускная способность передачи передающей станции, меняется текущее состояние беспроводного канала между передающей станцией и транзитным узлом, меняется рабочее состояние стороны приема транзитного узла, и меняются пользовательские службы, которые должна передавать передающая станция; факторы комплексного изменения стороны приема означают, что меняются тип и пропускная способность приема приемной станции, меняется текущее состояние канала от транзитного узла до приемной станции, и меняется рабочее состояние стороны передачи транзитного узла.

Настоящее изобретение включает несколько типов пользовательских терминальных станций в открытом беспроводном канале и выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи. Поэтому он может быть совместимым с различиями и динамическими изменениями передающих терминальных станций, приемных терминальных станций, транзитных узлов, беспроводных каналов и пользовательских служб в открытых беспроводных каналах; он может в полной мере использовать характеристики открытого взаимного соединения открытых беспроводных каналов для реализации адаптивного взаимного соединения между терминальными станциями в указанных выше условиях различий и динамических изменений; он может избежать разделения терминальных станций на взаимно разделенные группы из-за указанных выше различий и динамических изменений, избежать использования разных способов выделения ресурса и доступа, которые нужно использовать, чтобы решить проблему взаимного соединения групп терминальных станций разных типов, и избежать образования самых разных обособленных информационных островов, которые не совместимы друг с другом и не могут непосредственно устанавливать взаимно соединенные каналы связи даже в открытой беспроводной сети.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 представлено схематическое изображение, на котором показан пример способа выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Как показано на фиг. 1, в примере выбраны три спутниковые станции. Станция 1 является небольшой терминальной станцией спутниковой связи с апертурой антенны 0,5 м, усилителем мощности 3 Вт, станция 2 является терминальной станцией спутниковой связи среднего размера с апертурой антенны 1,2 м, усилителем мощности 10 Вт, а станция 3 является большой терминальной станцией спутниковой связи с апертурой антенны 3,7 м, усилителем мощности 40 Вт. Все три спутниковые станции работают в Ku-диапазоне. Национальный луч Ku с шириной полосы частот 36 МГц геостационарного спутника 9 выбран в качестве транзитного узла в открытых каналах, и коэффициент скругления спектра канального фильтра равен 1,125.

На наземной станции в качестве стороны передачи сигнала применяют унифицированный формат упаковки кадров, поддерживаются самые разные типы кадров данных, адаптивно завершается упаковка и адаптация информации в соответствии с пропускной способностью приема приемной станции назначения, осуществляется адаптивный выбор режима передачи информации в соответствии с пропускной способностью приема приемной станции назначения и выполняется адаптация пропускной способности приема стороны приема. То есть информация в унифицированном формате упаковки кадра передается как на станцию 2 с высокой пропускной способностью приема, так и на станцию 1 с низкой пропускной способностью приема. Режим передачи внутреннего кадра информационных данных определяется в соответствии с пропускной способностью приема приемной станции. Пропускная способность приема приемной станции включает EIRP (эквивалентная изотропно-излучаемая мощность) нисходящего канала, состояние нисходящего спутникового канала (затухание в дожде, помехи и т. д.) и значение отношения коэффициента усиления к шумовой температуре приемной станции.

Заголовок кадра в унифицированном формате упаковки кадра имеет сильный запас помехоустойчивости на прием, так что как станция 2 с высокой пропускной способностью приема, так и станция 1 с низкой пропускной способностью приема могут стабильно и надежно принимать заголовок кадра в унифицированном формате упаковки кадра. В соответствии с принятым отношением сигнал-шум заголовка кадра можно определить мощность и уровень текущего информационного кадра; в соответствии с полем режима кадра в заголовке кадра можно определить режим, принятый последующим кадром информационных данных, включая режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала. Если в заголовок кадра включено поле адреса назначения, приемная станция 1 и приемная станция 2 могут определять, передают ли им текущий кадр информационных данных, и решать, продолжать ли прием или отбросить его. Если приемная станция 1 или приемная станция 2 может определить, что текущий кадр информационных данных передан ей, но он не может быть правильно принят или отношение сигнал-шум правильно принятого сигнала является очень высоким, это указывает, что информация о способности к приему стороны приема или о состоянии канала, известном передатчику, является неверной. Неправильный прием указывает на то, что оценка пропускной способности стороны приема завышена и отношение сигнал-шум принятого сигнала является слишком высоким, что указывает на то, что оценка пропускной способности стороны приема является слишком низкой. Сторона приема должна передавать правильную информацию на сторону передачи для регулировки режима передачи кадров информационных данных. Если в заголовок кадра не включено поле адреса назначения, приемная станция 1 и приемная станция 2 могут только стремиться получать текущий кадр информационных данных в соответствии с полем режима.

На стороне передачи в настоящем изобретении используется способ многомерного выделения ресурса, объединяющий частотную область, временную область и область мощности, который совместим с различиями передающих станций, включая различия передающих терминальных станций, условия восходящих каналов на передающей станции (затухание в дожде и помехи), и динамическую изменчивость рабочей точки восходящего канала (плотность насыщенного потока и значение отношения коэффициента усиления к шумовой температуре), для реализации согласования между характеристиками стороны передачи и занятыми ресурсами восходящего канала и обеспечения высокой эффективности использования ресурсов спутникового канала.

Сценарий 1: если передающая станция 3 является большой станцией (апертура антенны более чем 3,7 м, мощность передачи более 40 Вт, Ku-диапазон) и восходящий канал находится в хорошем состоянии (нет ливня и нет помех), и эта передающая станция может довести до насыщения транспондер с Ku-диапазоном на спутнике, в таком случае вся ширина полосы частот 36 МГц и вся мощность транспондера будут выделены передающей станции в текущем временном интервале. Согласно результатам расчета канала скорость передачи от передающей станции 3 до приемной станции 2 может составлять 80 Мбит/с. Принятый режим передачи представляет собой режим без расширенного спектра, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 7/8, а модуляция канала представляет собой 8PSK. Скорость передачи от передающей станции 3 до приемной станции 1 может составлять 32 Мбит/с. Принятый режим передачи представляет собой режим без расширенного спектра, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 1/2, а модуляция канала представляет собой QPSK. Если информация передающей станции 3 должна быть передана на станцию 1 и станцию 2 одновременно, станция 1 сможет принимать только при принятии скорости 32 Мбит/с.

Сценарий 2: на передающей станции 3 идет сильный дождь, и затухание в дожде составляет 10 дБ. В это время передающая станция 3 может обеспечить только приблизительно 1/10 от мощности насыщения транспондера, и будет выделена ширина полосы частот 4 МГц согласно принципу баланса мощности и ширины полосы частот (что составляет 1/8 от общей полосы частот, что чуть больше, чем доля мощности). Соответственно, станция 1 и станция 2 также должны принимать данные, передаваемые передающей станцией 3 в соответствующей полосе частот 4 МГц. Скорость передачи от передающей станции 3 до приемной станции 2 может составлять 9 Мбит/с, а ширина полосы частот несущей волны равна 4 МГц. Принятый режим передачи представляет собой режим без расширенного спектра, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 3/4, а модуляция канала представляет собой 8PSK. Скорость передачи от передающей станции 3 до приемной станции 1 может составлять 4 Мбит/с. Принятый режим передачи представляет собой режим без расширенного спектра, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 1/2, а модуляция канала представляет собой QPSK. Если информация передающей станции 3 должна быть передана на станцию 1 и станцию 2 одновременно, станция 1 сможет принимать только при принятии скорости 4 Мбит/с.

Сценарий 3: станция 1 является стороной передачи, а пропускная способность передачи станции может составлять только 0,7 % от пропускной способности насыщения спутникового транспондера. Выбранная минимальная ширина полосы частот равна 500 Гц, что составляет 1/64 от общей ширины полосы частот 32 МГц. Пропускная способность передачи двух станций 1 может соответствовать минимальной ширине полосы частот 500 Гц. Поэтому в текущем временном интервале 500 Гц выделяется станции 1, и принимается расширенный спектр с коэффициентом расширенного спектра 2. Станция 2 и станция 3 также принимают информацию, передаваемую станцией 1 в соответствующей полосе частот 500 Гц. Скорость передачи от передающей станции 1 до приемной станции 3 может составлять 375 кбит/с, а ширина полосы частот несущей волны равна 500 кГц. Принятый режим передачи представляет собой режим расширенного спектра с коэффициентом 2, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 3/4, а модуляция канала представляет собой QPSK. Скорость передачи от передающей станции 1 до приемной станции 2 может составлять 125 кбит/с. Принятый режим передачи представляет собой режим расширенного спектра с коэффициентом 2, кодирование канала представляет собой код LDPC с длиной кода 8064 и кодовой скоростью 1/2, а модуляция канала представляет собой BPSK. Если информация передающей станции 1 должна быть передана на станцию 3 и станцию 2 одновременно, станция 2 сможет принимать только при принятии скорости 125 кбит/с.

Подводя итог вышесказанному, этот способ предназначен для выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах и включает:

охват нескольких типов пользовательских терминальных станций в открытых беспроводных каналах;

выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи; факторы комплексного изменения стороны передачи означают, что меняются тип и пропускная способность передачи передающей станции, меняется текущее состояние беспроводного канала между передающей станцией и транзитным узлом, меняется рабочее состояние стороны приема транзитного узла, и меняются пользовательские службы, которые должна передавать передающая станция; факторы комплексного изменения стороны приема означают, что меняются тип и пропускная способность приема приемной станции, меняется текущее состояние канала от транзитного узла до приемной станции, и меняется рабочее состояние стороны передачи транзитного узла.

Настоящее изобретение включает несколько типов пользовательских терминальных станций в открытом беспроводном канале и выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи. Поэтому он может быть совместимым с различиями и динамическими изменениями передающих терминальных станций, приемных терминальных станций, транзитных узлов, беспроводных каналов и пользовательских служб в открытых беспроводных каналах; он может в полной мере использовать характеристики открытого взаимного соединения открытых беспроводных каналов для реализации адаптивного взаимного соединения между терминальными станциями в указанных выше условиях различий и динамических изменений; он может избежать разделения терминальных станций на взаимно разделенные группы из-за указанных выше различий и динамических изменений, избежать использования разных способов выделения ресурса и доступа, которые нужно использовать, чтобы решить проблему взаимного соединения групп терминальных станций разных типов, и избежать образования самых разных обособленных информационных островов, которые не совместимы друг с другом и не могут непосредственно устанавливать взаимно соединенные каналы связи даже в открытой беспроводной сети.

Предпочтительно выделение ресурса использует динамический адаптивный режим, а также перераспределяет ресурсы мощности и частоты в каждый временной интервал в соответствии с динамическими изменениями требований к связи и комплексной пропускной способностью передачи всех передающих терминальных станций во всем канале по одинаковому принципу.

В режиме выделения ресурса стороны передачи в каждом временном интервале каждая передающая терминальная станция передает кадры данных в унифицированном формате упаковки кадра и передает их в соответствии со способом выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах.

Предпочтительно в открытых беспроводных каналах в каждой передающей терминальной станции используется унифицированный формат упаковки кадра, когда передается информация разным приемным терминальным станциям, и упаковка кадра открывается в соответствии с его собственной пропускной способностью на приемной станции назначения для получения информации в кадре. В унифицированном формате упаковки кадра передающая терминальная станция динамически и адаптивно регулирует режим расширенного спектра/скачкообразной перестройки частоты, режим кодирования канала, режим модуляции канала и режим кодирования источника внутреннего информационного кадра в соответствии с различиями разных приемных терминальных станций и динамическими изменениями транзитных узлов и беспроводных каналов и адаптируется к пропускной способности приема сторон приема и текущему состоянию транзитных узлов и беспроводных каналов, чтобы обеспечить правильный прием приемной терминальной станцией.

Предпочтительно, когда имеются несколько приемных терминальных станций, соответствующих унифицированному формату упаковки кадра, передающая терминальная станция динамически и адаптивно выбирает режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала внутреннего информационного кадра в соответствии с приемной терминальной станцией с самой низкой пропускной способностью приема, чтобы обеспечить правильный прием всеми приемными терминальными станциями.

Предпочтительно в открытых беспроводных каналах, когда каждая передающая терминальная станция передает информацию разным приемным терминальным станциям, она использует одну несущую волну в одной полосе частот или несколько несущих волн в нескольких полосах частот. Каждая несущая волна передает унифицированный формат упаковки кадра, который использует заголовок кадра в стандартном формате. Структура заголовка кадра имеет сильный запас помехоустойчивости, находящийся в диапазоне 10~30 дБ. При приеме на стороне приема можно гарантировать правильный прием заголовка кадра, когда мощность сигнала помехи и шума в полосе частот сигнала в 10~1000 раз выше, чем мощность сигнала.

Предпочтительно при упаковке кадра используется заголовок кадра в стандартном формате, и заголовок кадра содержит: синхронизирующий заголовок, поле пилота и поле режима кадра; синхронизирующий заголовок используется для таймирования и восстановления несущей волны, и поле пилота используется для устранения сдвига частоты при приеме сигнала; поле режима кадра является ключевым словом для реализации динамического адаптивного управления, которое указывает параметры динамической передачи кадра информационных данных в унифицированном пакете кадра: режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала. Дополнительно заголовок кадра поддерживает расширение спектра максимум в 1024 раза, длина заголовка синхронизации не должна быть меньше, чем 64*1024 бит, длина пилота не должна быть меньше, чем 128*1024 бит, а длина поля режима кадра не должна быть меньше, чем 16*1024 бит, в соответствии с количеством поддерживаемых режимов передачи.

Предпочтительно в открытых беспроводных каналах, когда каждая передающая терминальная станция передает информацию разным приемным терминальным станциям, она использует унифицированный формат упаковки кадра. При упаковке кадра используется заголовок кадра в стандартном формате, и заголовок кадра содержит: синхронизирующий заголовок, поле пилота, поле режима кадра и идентификационную часть терминальной станции назначения. Синхронизирующий заголовок используется для таймирования и восстановления несущей волны, и поле пилота используется для устранения сдвига частоты при приеме сигнала; поле режима кадра является ключевым словом для реализации динамического адаптивного управления, которое указывает параметры динамической передачи кадра информационных данных в унифицированном пакете кадра: режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала. Идентификационная часть терминальной станции назначения является опцией в заголовке кадра. Использование идентификационной части терминальной станции назначения может обеспечить возможность многим приемным терминальным станциям определять, передан ли им текущий кадр данных, когда они принимают заголовок кадра и не приняли кадр информационных данных. В ином случае они могут отбрасываться для экономии вычислительных ресурсов и потребления мощности; длина идентификационной части терминальной станции назначения находится в диапазоне 4~32 бит. Более длинная идентификационная часть терминальной станции назначения может поддерживать большее адресное пространство, что также означает большие затраты на заголовок кадра и более низкую эффективность передачи.

Предпочтительно идентификационная часть терминальной станции назначения является опцией в заголовке кадра. В области спутниковой связи с открытыми беспроводными каналами идентификационную часть терминальной станции назначения можно использовать в качестве идентификации луча нисходящего канала, соответствующего терминальной станции назначения в сценарии, когда спутник поддерживает много лучей и имеет встроенные средства обработки нагрузок и коммутации. Только путем идентификации заголовка кадра текущий информационный кадр может быть передан на правильный луч нисходящего канала, и нет необходимости демодулировать и декодировать кадр информационных данных, что экономит ценные встроенные вычислительные ресурсы и мощность.

Предпочтительно в открытых беспроводных каналах, когда каждая передающая терминальная станция передает информацию разным приемным терминальным станциям, в способе используется унифицированный формат упаковки кадра для реализации динамического адаптивного согласования и обеспечения совместимости с различиями стороны передачи, включая различия передающих терминальных станций, динамические изменения условий канала стороны передачи и динамические изменения возможностей транзитного узла канала (если в открытых беспроводных каналах транзитные узлы канала отсутствуют, последние два пункта игнорируются), чтобы реализовать согласование между характеристиками стороны передачи и занятыми ресурсами открытого беспроводного канала и обеспечить высокую эффективность использования ресурсов канала.

Если мощность передачи передающей станции равна или больше, чем мощность насыщения текущего канала, все полосы частот выделяются передающей станции.

Если мощность передачи передающей станции меньше, чем мощность насыщения текущего канала, выделяется соответствующая доля ширины полосы частот в общей ширине полосы частот согласно принципу баланса мощности и ширины полосы частот. Выделенная ширина полосы частот не меньше, чем минимальная ширина полосы частот, а отношение минимальной ширины полосы частот к общей ширине полосы частот находится в диапазоне 1/100~1. Нескольким передающим станциям, которые не монополизируют весь канал, выделяются согласующиеся полосы частот, соответствующие факторам комплексного изменения их сторон передачи, чтобы обеспечить совместное использование текущих ресурсов мощности и полосы частот.

Если отношение мощности передачи передающей станции к мощности насыщения канала меньше отношения вышеуказанной минимальной полосы частот к общей ширине полосы частот, передающая терминальная станция не монополизирует минимальную полосу частот, и несколько передающих станций с похожей низкой пропускной способностью совместно используют минимальную полосу частот в режиме выделения ресурсов области мощности.

Для следующего временного интервала согласно этому же принципу осуществляют согласование с факторами комплексного изменения стороны передачи, соответствующее всем передающим станциям во всем канале, и перераспределение ресурсов мощности и частоты.

В режимах выделения ресурсов стороны передачи в каждом временном интервале каждая передающая станция передает кадры данных в унифицированном формате упаковки кадра и передает их в соответствии со способом выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах.

Предпочтительно на большой сигнал несущей волны, монополизирующий одну полосу частот с запасом по мощности, наложены один или более слабых сигналов в форме расширенного спектра области мощности. Если приемная терминальная станция правильно принимает большой сигнал несущей волны, она сначала принимает большой сигнал несущей волны и устраняет его, а затем принимает оставшиеся один или более слабых сигналов. Если приемная терминальная станция находится на низком уровне и не может правильно принять этот большой сигнал несущей волны, она сначала устраняет помеху приема большого сигнала несущей волны, а затем принимает оставшиеся один или более слабых сигналов.

Предпочтительно ширина полосы частот, выделенная в частотной области, находится в диапазоне 250 кГц~2 ГГц.

Дополнительно временной интервал, выделенный во временной области, находится в диапазоне 1 мс~10000 мс.

Дополнительно длина кода расширенного спектра, выделенного в области мощности, находится в диапазоне 1~1024 бит.

Предпочтительно способ выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах использует унифицированный формат упаковки кадра и стандартный заголовок кадра, который может быть надежно принят, так что каждая унифицированная упаковка кадра является сигнальной единицей, которую можно передавать и принимать независимо, которая не нуждается в дополнительной синхронизации сети и в пилот-сигналах, и которая может быть внесена в выделенные полосу частот и временной интервал для реализации правильного приема. В каждом временном интервале полоса частот и выделение мощности могут быть динамически и адаптивно отрегулированы для поддержки динамических адаптивных атрибутов выделения ресурсов в целом и доступа согласно способу. Сторона передачи и сторона приема динамически взаимно соединены на уровне кадра данных независимо от опорной станции или центральной станции. Каналы взаимного соединения могут динамически устанавливаться между различными типами терминальных станций, запрашивающих связь. Форма связанной сети может по мере надобности динамически подстраиваться в прямом режиме в виде односкачкового режима передачи «один к одному», «один ко многим», «многие к одному», «многие ко многим» или в двухскачковом режиме передачи через станцию шлюзового узла, чтобы реализовать динамическую адаптивную настройку формы сетевого подключения.

Предпочтительно в способе используется вспомогательный способ управления в сети из обхода, чтобы предоставить услуги синхронизации на уровне сети для всех терминальных станций в канале.

выбор терминальной станции в качестве опорной в открытых беспроводных каналах и передача пилот-сигнала; занятие всех или некоторых полос частот открытых беспроводных каналов для передачи пилот-сигнала; при этом все или некоторые полосы частот открытых беспроводных каналов, занятые пилот-сигналом, являются пилотными полосами, и доля мощности пилот-сигнала в общей мощности пилотных полос частот составляет 0,1‰~5%; распределение с кодом расширенного спектра и наложение на сигнал связи в пилотных полосах частот в режиме сигнала спектра малой мощности подобно шуму, когда передается пилот-сигнал; при этом влияние на принимаемое отношение сигнал-шум сигнала стороны приема меньше, чем влияние на фоновый тепловой шум стороны приема;

при этом пилот-сигнал предоставляет пилот, несущую волну и тактовую синхронизацию, стандартное таймирование и информацию об индикации для создания сети и взаимной связи множества типов терминальных станций в каналах.

Предпочтительно унифицированный формат упаковки кадра применяет заголовок кадра стандартного формата и может адаптивно регулировать динамический кадр информационных данных. Адаптивно регулируемые параметры включают коэффициент расширенного спектра, режим кодирования канала, режим модуляции канала, пропускную способность приема при адаптации стороны приема и состояние текущего транзитного узла и беспроводного канала; при этом коэффициент расширенного спектра находится в диапазоне 1~1024 бит, кодирование канала представляет собой код LDPC (с малой плотностью проверок на четность) с длиной кода 8064, кодовая скорость составляет 1/4, 1/2, 3/4, 7/8, 15/16, 31/32, или с длиной кода 1008, кодовая скорость составляет 1/4, 1/2, 3/4, 7/8, а режимы модуляции канала включают BPSK, QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK, 64APSK, 128APSK, 256APSK.

Предпочтительно информация о возможностях передачи и приема каждой терминальной станции и параметры динамического канала открытого беспроводного канала собираются как основание для выделения ресурсов. Каждая терминальная станция должна обнаруживать и заявлять о своих возможностях передачи и приема путем передачи информационных кадров. При установлении соединения связи им также нужно передавать заявку и получать подтверждение системы. Измерение и сбор информации и скоординированное выделение ресурсов выполняются путем обмена информационными кадрами управления сетью или кадрами сигнализации. Путем предварительной настройки полосы частот, временного интервала и ресурсов мощности в открытых беспроводных каналах для передачи этих информационных кадров управления сетью или кадров сигнализации; задания минимальной полосы частот как соответствующей полосы частот сигнализации разные терминальные станции совместно используют эту полосу частот сигнализации с разными кодами расширения спектра или разными фазами кода расширения спектра; выделения более широких полос частот сигнализации, когда имеется много терминальных станций и сигнализаций.

Предпочтительно, чтобы ответ и обработка сетевой сигнализации осуществлялись в централизованном и нецентрализованном режиме.

В централизованном режиме предварительная настройка или выбор терминальной станции в качестве станции управления сетью; каждая терминальная станция выполняет измерение пропускной способности передачи и приема, динамического состояния канала и заявки на связь путем взаимодействия кадров сигнализации со станцией управления сетью, которая собирает и публикует информацию, а также выполняет выделение ресурсов и управление доступом.

В нецентрализованном режиме каждая терминальная станция передает друг другу и принимает кадры сигнализации друг от друга путем спонтанной самопередачи и самоприема кадров сигнализации или динамического выбора соответствующих терминальных станций, выполняет измерение пропускной способности передачи и приема и динамического состояния канала, уведомляет другие терминальные станции путем широковещательной сигнализации, и выполняет информацию пропускной способности передачи и приема каждой терминальной станции в канале, а также сбор и синхронизацию параметров динамического канала открытого беспроводного канала. Каждая терминальная станция передает заявку на связь произвольно и выполняет процесс выделения ресурса и связи согласно унифицированным правилам способа выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах.

Предпочтительно может быть применен вспомогательный способ управления в сети из обхода, чтобы улучшить показатели и эффективность способа выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах. Этапы являются следующими:

(1) выбор терминальной станции в качестве опорной в открытых беспроводных каналах и передача пилот-сигнала; при этом пилот-сигнал из обхода занимает всю полосу частот спутникового транспондера в режиме расширенного спектра, но занимает только малую часть мощности, 1 % от значения мощности насыщения спутникового канала, чтобы предоставить пилот, несущую волну и тактовую синхронизацию и стандартное таймирование для различных типов терминальных станций в канале для создания сетей и связи друг с другом. Коэффициент расширенного спектра пилот-сигнала равен 4000, что имеет сильные характеристики помехоустойчивости сигнала. Он накладывается на сигнал связи в канале транспондера в режиме сигнала спектра малой мощности подобно шуму, и влияние на принимаемое отношение сигнал-шум сигнала на стороне приема намного меньше, чем влияние на тепловой шум на стороне приема. В условии, когда мощность спутникового канала полностью занята другими сигналами (такими, как в сценарии 1), можно также обеспечить надежный прием пилот-сигнала каждой стороной приема в канале.

(2) В примере станция 3 с наибольшей пропускной способностью выбрана в качестве опорной станции для передачи пилот-сигнала из обхода с шириной полосы частот 32 МГц, коэффициентом расширенного спектра 4000 и скоростью передачи информации 4 кбит/с. Станция 1 и станция 2 могут принимать пилот-сигнал из обхода, и получать результат приема пилот-сигнала, и комбинировать с информацией динамической индикации в кадре пилот-сигнала, включая информацию о доступе к сети каждой терминальной станции, информацию о рабочем состоянии терминальных станций, информацию мониторинга спутника и спутникового канала, информацию управления сетью, служебную информацию и советы по безопасности. Благодаря приему и обработке пилот-сигнала станция 1 и станция 2 могут выполнять синхронизацию с несущей волной и тактовыми импульсами опорной станции 3, устанавливать привязку по времени, измерять абсолютное расстояние и изменение расстояния между терминальной станцией и опорной станцией и принимать обновление опорной станции о пространственном положении спутника и изменении положения. Синхронизация несущей волны и тактовых импульсов, привязка по времени и расстояние могут существенно улучшить показатели установления связи, техническое обслуживание связи, устранение неисправностей и динамическую настройку станции 1 и станции 2 и других терминальных станций, а также улучшить использование ресурсов и надежность работы всей системы.

(3) Когда станцию 1 или станцию 2 нужно применить для служб передачи ресурсов, они могут применяться для передачи полосы частот, временного интервала h и/или мощности опорной станции 3, что является центральным режимом в способе выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах согласно настоящему изобретению.

Предпочтительно в сценарии 2, когда станция 3 не использует полностью ресурсы мощности, один или более сигналов передачи малых станций, таких как станция 1, могут быть выделены и наложены на сигналы передачи станции 3 в полосе частот 4 МГц в режиме расширенного спектра области мощности, и каждая приемная терминальная станция может устранять сигналы передачи станции 3 посредством подавления помех, а затем принимать один или более сигналов с расширенным спектром малых станций, таких как станция 1.

Предпочтительно, когда выделение ресурсов осуществляется в централизованном режиме, центральная станция управления сетью не является фиксированной, и терминальные станции с определенными возможностями передачи и приема являются альтернативными центральными станциями управления сетью. После того как текущая центральная станция управления сетью вышла из строя или отключилась от системы, другие терминальные станции могут автоматически принять на себя по принципу конкуренции или в заданной последовательности в соответствии с правилами, чтобы стать новой центральной станцией управления сетью, которая отвечает за создание и обслуживание всего сетевого канала связи. Значительно повышается надежность работы и управления всей системой.

Представленное выше содержание представляет собой только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Любые улучшения, дополнения и альтернативные изменения, внесенные в приведенные выше варианты осуществления в соответствии с технической сущностью настоящего изобретения, входят в заявленный объем настоящего изобретения.

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах. Способ включает охват нескольких типов пользовательских терминальных станций в открытых беспроводных каналах; выполнение динамического адаптивного согласования в соответствии с факторами комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи. Факторы стороны передачи означают, что меняются тип и пропускная способность передачи передающей станции, меняется текущее состояние беспроводного канала между передающей станцией и транзитным узлом, меняется рабочее состояние стороны приема транзитного узла и меняются пользовательские службы, которые должны передаваться. Факторы стороны приема означают, что меняются тип и пропускная способность приема приемной станции, меняется текущее состояние канала от транзитного узла до приемной станции и меняется рабочее состояние стороны передачи транзитного узла. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах, включающий:

охват нескольких типов пользовательских терминальных станций в открытых беспроводных каналах;

выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи; при этом факторы комплексного изменения стороны передачи означают, что меняются тип и пропускная способность передачи передающей станции, меняется текущее состояние беспроводного канала между передающей станцией и транзитным узлом, меняется рабочее состояние стороны приема транзитного узла и меняются пользовательские службы, которые должна передавать передающая станция; факторы комплексного изменения стороны приема означают, что меняются тип и пропускная способность приема приемной станции, меняется текущее состояние канала от транзитного узла до приемной станции и меняется рабочее состояние стороны передачи транзитного узла;

использование унифицированного формата упаковки кадра, когда каждая передающая терминальная станция передает информацию разным приемным терминальным станциям в открытых беспроводных каналах;

открытие упаковки кадра в соответствии с его собственной пропускной способностью на приемной станции назначения для получения информации в кадре;

регулирование динамически и адаптивно режима расширенного спектра, режима кодирования канала и режима модуляции канала внутреннего информационного кадра на передающей терминальной станции в унифицированном формате упаковки кадра для факторов комплексного изменения разных сторон приема и динамических изменений транзитных узлов и беспроводных каналов;

осуществление адаптации к факторам комплексного изменения соответствующих сторон приема, чтобы обеспечить правильный прием приемной терминальной станцией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют согласование передающей терминальной станции в соответствии с приемной терминальной станцией с наихудшим влиянием факторов комплексного изменения на пропускную способность приема на стороне приема, когда имеются несколько приемных терминальных станций, соответствующих унифицированному формату упаковки кадра;

динамически и адаптивно выбирают режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала внутреннего информационного кадра, чтобы обеспечить правильный прием всеми приемными терминальными станциями.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют одну несущую волну в одной полосе частот или несколько несущих волн в нескольких полосах частот в открытых беспроводных каналах, когда каждая передающая терминальная станция передает информацию разным приемным терминальным станциям; передается унифицированный формат упаковки кадра на каждой несущей волне; при этом при упаковке кадра используют заголовок кадра в стандартном формате, и структура заголовка кадра имеет сильный запас помехоустойчивости, который находится в диапазоне 10~30 дБ.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при упаковке кадра используют заголовок кадра в стандартном формате и заголовок кадра содержит: синхронизирующий заголовок, поле пилота и поле режима кадра; синхронизирующий заголовок выполнен с возможностью таймирования и восстановления несущей волны, и поле пилота выполнено с возможностью устранения сдвига частоты при приеме сигнала; поле режима кадра является ключевым словом для реализации динамического адаптивного управления, которое указывает параметры динамической передачи кадра информационных данных в унифицированном пакете кадра: режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что упаковка кадра также содержит идентификационную часть терминальной станции назначения; длина идентификационной части терминальной станции назначения находится в диапазоне 4~32 бит.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что идентификационная часть терминальной станции назначения находится в области спутниковой связи с открытыми беспроводными каналами; идентификационную часть терминальной станции назначения используют в качестве идентификации луча нисходящего канала, соответствующего терминальной станции назначения в сценарии, когда спутник поддерживает много лучей и имеет встроенные средства обработки нагрузок и коммутации.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что

используют способ многомерного выделения ресурса, объединяющий частотную область, временную область и область мощности, осуществляют согласование факторов комплексного изменения стороны передачи, включая: изменения типа и пропускной способности передачи передающей станции, изменения текущего состояния беспроводных каналов между передающей станцией и транзитным узлом, изменения рабочего состояния стороны приема транзитного узла и изменения пользовательских служб, которые должна передавать передающая станция;

передающей станции выделяют все полосы частот, если мощность передачи передающей станции равна или больше, чем мощность насыщения текущего канала;

выделяют соответствующую долю ширины полосы частот в общей ширине полосы частот согласно принципу баланса мощности и ширины полосы частот, если мощность передачи передающей станции меньше, чем мощность насыщения текущего канала; при этом выделенная ширина полосы частот не меньше, чем минимальная ширина полосы частот, а доля минимальной ширины полосы частот в общей ширине полосы частот находится в диапазоне 1/100~1; выделяют согласующиеся полосы частот нескольким передающим станциям, которые не монополизируют весь канал, в соответствии с факторами комплексного изменения их сторон передачи, чтобы совместно использовать текущие ресурсы мощности и полосы частот;

передающая терминальная станция не монополизирует минимальную полосу частот, и несколько передающих станций с похожей низкой пропускной способностью совместно используют минимальную полосу частот в режиме выделения ресурсов области мощности, если отношение мощности передачи передающей станции к мощности насыщения канала меньше отношения вышеуказанной минимальной полосы частот к общей ширине полосы частот;

для следующего временного интервала согласно этому же принципу осуществляют согласование с факторами комплексного изменения стороны передачи, соответствующее всем передающим станциям во всем канале, и перераспределение ресурсов мощности и частоты;

в режиме выделения ресурсов стороны передачи в каждом временном интервале каждая передающая станция передает кадры данных в унифицированном формате упаковки кадра и передает их в соответствии со способом выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что

осуществляют наложение одного или более слабых сигналов на большой сигнал несущей волны, монополизирующий одну полосу частот с запасом по мощности в форме расширенного спектра области мощности;

осуществляют прием большого сигнала несущей волны и его устранение, и осуществляют прием оставшихся одного или более слабых сигналов, если приемная терминальная станция правильно принимает большой сигнал несущей волны;

осуществляют устранение помех принятого большого сигнала несущей волны, и осуществляют прием оставшихся одного или более слабых сигналов, если приемная терминальная станция находится на низком уровне и не может правильно принять большой сигнал несущей волны.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что ширина полосы частот, выделенная в частотной области, находится в диапазоне 250 кГц~2 ГГц; временной интервал, выделенный во временной области, находится в диапазоне 1 мс~10000 мс; длина кода расширенного спектра, выделенного в области мощности, находится в диапазоне 1~1024 бит.

10. Способ выделения ресурса и доступа в открытых беспроводных каналах, включающий:

охват нескольких типов пользовательских терминальных станций в открытых беспроводных каналах;

выполнение динамического адаптивного согласования в отношении факторов комплексного изменения стороны передачи и стороны приема в каждом процессе осуществления связи; при этом факторы комплексного изменения стороны передачи означают, что меняются тип и пропускная способность передачи передающей станции, меняется текущее состояние беспроводного канала между передающей станцией и транзитным узлом, меняется рабочее состояние стороны приема транзитного узла, и меняются пользовательские службы, которые должна передавать передающая станция; факторы комплексного изменения стороны приема означают, что меняются тип и пропускная способность приема приемной станции, меняется текущее состояние канала от транзитного узла до приемной станции, и меняется рабочее состояние стороны передачи транзитного узла;

при этом динамическое адаптивное согласование означает, что:

передающей станции выделяют все полосы частот, если мощность передачи передающей станции равна или больше, чем мощность насыщения текущего канала;

выделяют соответствующую долю ширины полосы частот в общей ширине полосы частот согласно принципу баланса мощности и ширины полосы частот, если мощность передачи передающей станции меньше, чем мощность насыщения текущего канала; при этом выделенная ширина полосы частот не меньше, чем минимальная ширина полосы частот, а доля минимальной ширины полосы частот в общей ширине полосы частот находится в диапазоне 1/100~1; выделяют согласующиеся полосы частот нескольким передающим станциям, которые не монополизируют весь канал, в соответствии с факторами комплексного изменения их сторон передачи, чтобы совместно использовать текущие ресурсы мощности и полосы частот;

передающая терминальная станция не монополизирует минимальную полосу частот, и несколько передающих станций с похожей низкой пропускной способностью совместно используют минимальную полосу частот в режиме выделения ресурсов области мощности, если отношение мощности передачи передающей станции к мощности насыщения канала меньше отношения вышеуказанной минимальной полосы частот к общей ширине полосы частот;

выбирают режимы передачи информации адаптивно в соответствии с пропускной способностью приема приемной станции назначения после определения занятых ресурсов спутникового канала в соответствии со стороной передачи; выполняют упаковку и адаптацию информации; определяют режим передачи кадров информационных данных в соответствии с пропускной способностью приема приемной станции, при этом пропускная способность приема приемной станции включает EIRP нисходящего канала, состояние нисходящего спутникового канала и значение отношения коэффициента усиления к шумовой температуре приемной станции; режимы передачи кадров информационных данных включают: режим расширенного спектра, режим кодирования канала и режим модуляции канала; указание динамических изменений режимов передачи стабильным и надежным заголовком кадра данных, при этом приемная станция определяет режим передачи, принятый последующим кадром информационных данных в соответствии с частью режима в заголовке кадра, и определяет, сможет ли она правильно принять текущий кадр данных; когда условия приема удовлетворены, принимают кадр данных.