空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信息服務(wù)系統(tǒng)及方法，尤其是一種基于時(shí)空基準(zhǔn)的空間互聯(lián)網(wǎng)信 息服務(wù)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 低軌道衛(wèi)星星座是十幾顆至幾十顆低軌道運(yùn)行的小型衛(wèi)星，分若干個(gè)軌道，每軌 道若干顆衛(wèi)星，在若干個(gè)軌道面繞地球旋轉(zhuǎn)，且相鄰兩個(gè)軌道面在經(jīng)度上具有相等的距離。 低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)作為移動(dòng)通信中繼站，這好比把陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)安裝在衛(wèi) 星上，對(duì)地面形成無(wú)線(xiàn)蜂窩覆蓋，把整個(gè)地球表面都覆蓋在內(nèi)，可提供電話(huà)、數(shù)據(jù)和多媒體 等業(yè)務(wù)。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心應(yīng)用向互聯(lián)網(wǎng)變迀， 因此低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)也稱(chēng)作空間互聯(lián)網(wǎng)。
[0003] 在移動(dòng)通信中，多個(gè)用戶(hù)采用提前定義好的技術(shù)方法接入信道共享同一通信資 源，這種技術(shù)稱(chēng)作多址技術(shù)，也稱(chēng)作接入技術(shù)。常見(jiàn)的多址技術(shù)包括時(shí)分多址、頻分多址和 碼分多址。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，通常將這幾種多址技術(shù)混合使用，即先用頻分多址的方式將 可用頻率資源分配為多個(gè)頻道，然后在同一個(gè)頻道內(nèi)，多個(gè)終端又采用時(shí)分多址和碼分多 址接入。從通信架構(gòu)看，最廣泛使用的是有中心的星形通信架構(gòu)，即多個(gè)移動(dòng)通信終端總是 與中心節(jié)點(diǎn)通信，這個(gè)中心通信節(jié)點(diǎn)稱(chēng)作基站，通信鏈路被分為上行鏈路和下行鏈路。上行 鏈路是移動(dòng)通信終端到基站的通信鏈路，下行鏈路是基站到移動(dòng)通信終端的通信鏈路。無(wú) 論采用什么樣的多址技術(shù)，都要解決信道分配問(wèn)題，以保證：（1)多個(gè)終端都在恰當(dāng)時(shí)間點(diǎn) 發(fā)送數(shù)據(jù)給基站，從而充分的利用上行鏈路，并將相互間的通信干擾降到最低甚至徹底消 除；（2)充分的利用下行鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送或者廣播給終端。
[0004] 在低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星相當(dāng)于是一個(gè)放到軌道上的基站，其覆蓋范 圍大，且覆蓋范圍會(huì)隨著衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)而迅速移動(dòng)。比如位于800公里軌道的低軌道移動(dòng)通信 /互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，其覆蓋范圍為2400公里，運(yùn)行速度為7. 5公里每秒，接近第一宇宙速度。在 這種情況下，如何綜合考慮各種因素優(yōu)化信道資源分配和使用，就成為一個(gè)既不同于傳統(tǒng) 地面移動(dòng)通信，又不影響衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)資源使用效率的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0005] 另外，在時(shí)分多址的通信系統(tǒng)里，人們通常將可用通信時(shí)間分為多個(gè)時(shí)隙，每一個(gè) 時(shí)隙就是一個(gè)信道。在頻分多址的通信系統(tǒng)里，人們將可用的頻率分成多份，每一份就是一 個(gè)信道。在碼分多址的系統(tǒng)中，人們通過(guò)不同的擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分不同的用戶(hù)，每一個(gè)擴(kuò)頻碼就 是一個(gè)信道。在實(shí)際系統(tǒng)中，通常頻分、碼分和時(shí)分以不同的方式組合使用，所述的信道資 源就變成了由時(shí)間、頻率和擴(kuò)頻碼所代表的三維空間中的不同形狀的"三維塊兒"。恰當(dāng)?shù)?使用和分配無(wú)線(xiàn)信道是移動(dòng)通信中的一個(gè)基本問(wèn)題。
[0006] 基本的空間移動(dòng)通信系統(tǒng)是由多個(gè)通信衛(wèi)星尤其是低軌通信衛(wèi)星和地面用戶(hù)終 端構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)。為了支持廣播業(yè)務(wù)，還需要一個(gè)地面數(shù)據(jù)中心生成廣播業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并上 傳到衛(wèi)星，讓衛(wèi)星廣播給用戶(hù)。
[0007] 這種空間移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要不同之處包括： (1)移動(dòng)通信基站與用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系不同。在空間移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶(hù)和衛(wèi)星之間的 空間關(guān)系一直處于快速的變化之中，相比于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度和尺度，可以認(rèn)為用戶(hù)是基本 不動(dòng)的，而天上的衛(wèi)星所攜帶的移動(dòng)通信載荷（即衛(wèi)星移動(dòng)通信基站）在快速運(yùn)動(dòng)，這與地 面移動(dòng)通信的情形恰好相反。
[0008] (2)從基站角度看用戶(hù)的分布不一樣。地面移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶(hù)分布在基站看來(lái) 是連成片的。在空間移動(dòng)通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星的通信業(yè)務(wù)在覆蓋的地面區(qū)域中，用戶(hù)往往是稀 疏分布的；而單向業(yè)務(wù)的用戶(hù)，如廣播地面用戶(hù)，在通信衛(wèi)星看來(lái)是分簇的。因此，衛(wèi)星的移 動(dòng)通信載荷是多波束的，以適應(yīng)這種稀疏和分簇的需要。從用途角度看，所述波束可分為廣 播波束和通信波束，一個(gè)衛(wèi)星可以同時(shí)形成多個(gè)波束，每一個(gè)波束的覆蓋范圍也不同。通信 波束是點(diǎn)波束，對(duì)用戶(hù)凝視；廣播波束是面波束，按照一定的規(guī)律進(jìn)行周期性?huà)呙?，每一?掃描覆蓋星下的特定區(qū)域。
[0009] 空間互聯(lián)網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)包括雙向業(yè)務(wù)如語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，以及單向業(yè)務(wù)如廣播。然而， 衛(wèi)星的能力有限，如何在最少的人為干預(yù)下，根據(jù)運(yùn)行時(shí)變化的業(yè)務(wù)需求，動(dòng)態(tài)地分配和使 用無(wú)線(xiàn)信道，利用衛(wèi)星有限的能力對(duì)用戶(hù)進(jìn)行按需服務(wù)，實(shí)現(xiàn)最大的服務(wù)價(jià)值，這是業(yè)界需 要解決的核心問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 有鑒于此，確有必要提供一種可以利用衛(wèi)星有限的能力對(duì)用戶(hù)進(jìn)行按需服務(wù)的空 間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)及方法。
[0011] 一種空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)方法，包括以下步驟： 提供一種空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)，該空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)包括多個(gè)具有移動(dòng)通 信載荷的通信衛(wèi)星、一地面數(shù)據(jù)中心和多個(gè)地面用戶(hù)終端，所述地面用戶(hù)終端包括至少一 個(gè)地面位置固定數(shù)據(jù)終端、至少一個(gè)通信終端和至少一個(gè)廣播終端； 所述移動(dòng)通信載荷在所述空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)或者復(fù)位后采用缺省設(shè)置分 配無(wú)線(xiàn)信道和使用無(wú)線(xiàn)信道； 所述移動(dòng)通信載荷采集用于優(yōu)化無(wú)線(xiàn)信道分配和使用的有用信息； 所述移動(dòng)通信載荷根據(jù)采集的有用信息分配信道，獲得信道分配結(jié)果，所述移動(dòng)通信 載荷根據(jù)采集的有用信息分配信道的方法包括以下步驟：所述通信衛(wèi)星具有一電池電量， 根據(jù)該通信衛(wèi)星的電池電量設(shè)定允許的信道類(lèi)型；根據(jù)所述允許的信道類(lèi)型和所述電池電 量以外的有用信息分配信道；以及 所述移動(dòng)通信載荷根據(jù)所述信道分配結(jié)果使用信道。
[0012] 一種空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)，包括多個(gè)具有移動(dòng)通信載荷的通信衛(wèi)星、一地面 數(shù)據(jù)中心和多個(gè)地面用戶(hù)終端，所述通信衛(wèi)星與地面數(shù)據(jù)中心、地面用戶(hù)終端均通過(guò)無(wú)線(xiàn) 鏈路連接，所述移動(dòng)通信載荷由一信道分配單元、一信道使用與通信調(diào)制單元、一通信基帶 解調(diào)單元、一無(wú)線(xiàn)電波束收發(fā)單元和一存儲(chǔ)單元組成；所述信道分配單元的輸入與存儲(chǔ)單 元連接，輸出與信道使用與通信調(diào)制單元連接；所述信道使用與通信調(diào)制單元的輸入與信 道分配單元和存儲(chǔ)單元連接，輸出與無(wú)線(xiàn)電波束收發(fā)單元連接；所述通信基帶解調(diào)單元的 輸入與無(wú)線(xiàn)電波束收發(fā)單元連接，輸出與存儲(chǔ)單元連接。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)及方法，充分利用時(shí) 空基準(zhǔn)，根據(jù)通信衛(wèi)星和用戶(hù)運(yùn)行時(shí)的演化狀態(tài)來(lái)動(dòng)態(tài)地分配和使用有限的信道資源，靈 巧地控制所述通信衛(wèi)星的移動(dòng)通信載荷的無(wú)線(xiàn)電波束，實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明提供的基于時(shí)空基準(zhǔn)的空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明提供的通信衛(wèi)星的移動(dòng)通信載荷示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明提供的基于時(shí)空基準(zhǔn)的空間互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)方法流程圖。
[0017] 圖4是本發(fā)明提供的按照缺省設(shè)置分配的無(wú)線(xiàn)信道示意圖。
[0018] 圖5是本發(fā)明提供的電池電量設(shè)定允許的信道類(lèi)型方法的示意圖。
[