CN117278949A - 一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和*** - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和***。所述方法包括：用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；中心站接收短报文接入帧并进行解析，从而实现时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端；用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。采用本方法能够支持低功耗物联网与可嵌入手机服务，提升低功耗用户终端的接入服务质量，满足用户使用需求。
Description
技术领域
本申请涉及北斗短报文技术领域，特别是涉及一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和***。
背景技术
北斗短报文通信***主要由空间段、地面控制中心和用户段组成，空间段由包含若干颗卫星的卫星星座组成，这些卫星（出站转发器、入站转发器）转发由地面中心站发出的出站信号和用户机发出的入站信号，具备一定的抗干扰能力。地面控制中心完成用户信号收发测量和信息收发处理，并对整个***的运行进行管理控制。用户段接收来自地面控制中心的数据业务以及控制消息，并根据自身业务需求以及出站的控制信令发送入站消息，实现定位、定时、短报文通信等功能。
北斗二号短报文***要求接收机发射功率5W~10W，使得现有RDSS应用大部分集中在船载、车载、地面固定装置的应用，手持应用也是体积和重量较大的专用终端。终端产品的尺寸、功耗、成本居高不下，限制了北斗短报文向大众领域的推广，制约了民用大规模推广应用。北斗三号短报文设计的发射功率最低2W，但仍然无法进入低功耗物联网与消费类手机中。只有采取新的服务体制，北斗短报文服务才能在地面移动通信网进一步快速拓展、卫星通信业务快速发展的情况下争得一席之地。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种面向低功耗物联网与可嵌入手机的一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和***。
一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法，所述方法包括：
用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，短报文接入帧包括同步头和用户标志；
中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端；
用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，短报文通信帧包括同步头和数据段；
中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
在其中一个实施例中，用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送，包括：
中心站持续播发出站信号并通过卫星转发器将出站信号转发至用户终端；
用户终端根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，得到补偿信号，对补偿信号进行直接序列扩频调制，构建得到固定长度的短报文接入帧，并通过时分接入的方式将短报文接入帧随机发送至中心站。
在其中一个实施例中，中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，包括：
中心站根据短报文接入帧中的同步头对短报文接入帧进行捕获和粗同步，根据短报文接入帧中的用户标志对短报文接入帧进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离；其中，用户特征信息包括用户身份和用户类型。
在其中一个实施例中，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端，包括：
中心站按照固定间隔将北斗短报文的时间域和频率域划分为多个时频资源块，对于时间域，根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的空间距离为用户终端分配相应的时间资源块；
对于频率域，根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的时间信息为用户终端分配相应的频率资源块。
在其中一个实施例中，用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，包括：
用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，其中，短报文通信帧中的同步头采用扩频调制得到，短报文通信帧中的数据段采用编码得到。
在其中一个实施例中，数据段包括帧标志、用户地址、信息段、校验位和卷尾，其中，用户地址、信息段、校验位和卷尾采用1/2码率的turbo编码得到。
在其中一个实施例中，中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，包括：
中心站的通信接收设备接收短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将短报文通信帧转化为数字基带信号；
对数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
对抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
根据时域信息和频域信息，对短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***，***包括：
用户终端，用于接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，短报文接入帧包括同步头和用户标志；根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，短报文通信帧包括同步头和数据段；
中心站，用于接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端；通过通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
在其中一个实施例中，用户终端包括：
用户专用模块，用于根据用户特征输入用户控制信息和频点控制信息至基带信号生成模块与射频发射模块；
基带信号生成模块，用于根据用户特征生成短报文接入帧和短报文通信帧；
射频发射模块，用于对短报文接入帧和短报文通信帧进行载波调制并发送至中心站中的通信接收设备。
在其中一个实施例中，中心站中的通信接收设备包括：
采样预处理模块，用于接收短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将短报文通信帧转化为数字基带信号；
抗干扰处理模块，用于对数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
快速捕获模块，用于对抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
跟踪解调模块，用于根据时域信息和频域信息，对短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
上述一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和***，通过用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送，实现用户的接入确认与时频资源块的分配，并为后续的短报文通信帧提供通信条件；中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端，不同用户分配到不同的时频资源块，从而有效减轻多用户间的多址干扰，有助于***服务性能提升；用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，从而实现用户终端到中心站之间的信息通信；中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。采用本方法可以支持低功耗物联网与可嵌入手机服务，通过构建北斗短报文接入帧、北斗短报文通信帧结构以及进行时频资源块分配，可以有效提升低功耗用户终端的接入服务质量，支持卫星物联网与手机业务，有效开拓大众应用市场。
附图说明
图1为一个实施例中针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法的应用场景图；
图2为一个实施例中针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法的流程示意图；
图3为一个实施例中短报文接入帧的帧结构示意图；
图4为一个实施例中时频资源分配方法的流程示意图；
图5为一个实施例中短报文通信帧的帧结构示意图；
图6为一个实施例中通信接收设备的接收处理流程示意图；
图7为一个实施例中针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***的结构框架图；
图8为一个实施例中用户终端的原理结构示意图；
图9为一个实施例中通信接收设备的原理结构示意图；
图10为一个实施例中物联网低功耗服务通信业务流程示意图；
图11为一个实施例中可嵌入手机低功耗服务通信业务流程示意图；
图12为一个实施例中接收通信星座图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，地面控制中心和用户段通过由多颗卫星组成的空间段进行通信，地面控制中心沿出站链路将出站信号发送至空间段，经空间段转发演出站链路将出站信号发动至用户段，用户段沿入站链路价格入站信号发送至空间段，经空间段转发演入站链路将入站信号发送至地面控制中心。其中，用户段可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，地面控制中心可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法，以该方法应用于图1所示的应用环境为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，短报文接入帧包括同步头和用户标志。
可以理解，短报文接入帧主要在于实现用户的接入确认与时频资源块的分配，为后续的短报文通信帧提供通信条件，其中的同步头用于短报文接入帧的捕获与粗同步，用户标志用于调制用户身份信息，便于识别用户。
步骤204，中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端。
可以理解，低功耗用户终端的典型特征在于同时接入用户数量庞大，若所有用户均在同一频段接入，存在两个问题：首先，多址干扰将十分严重，为了有效减轻多址干扰，将不同用户分配到不同的时频资源块是有效措施之一；其次，由于北斗短报文通信信号采用相同的接入同步头，若不同用户的信号同时到达中心站，将存在资源冲突，导致用户通信失败，将到达中心站时间接近的用户分配到不同的频率资源块，将有助于***服务性能提升。
步骤206，用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，短报文通信帧包括同步头和数据段。
可以理解，短报文通信帧用于实现信息通信，需要包括两个部分，一部分是同步头，用于实现信号的同步；另一部分是数据段，用于传递信息。
步骤208，中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
上述一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法，通过用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送，实现用户的接入确认与时频资源块的分配，并为后续的短报文通信帧提供通信条件；中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端，不同用户分配到不同的时频资源块，从而有效减轻多用户间的多址干扰，有助于***服务性能提升；用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，从而实现用户终端到中心站之间的信息通信；中心站的通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。采用本方法可以支持低功耗物联网与可嵌入手机服务，通过构建北斗短报文接入帧、北斗短报文通信帧结构以及进行时频资源块分配，可以有效提升低功耗用户终端的接入服务质量，支持卫星物联网与手机业务，有效开拓大众应用市场。
在其中一个实施例中，用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送，包括：
中心站持续播发出站信号并通过卫星转发器将出站信号转发至用户终端；
用户终端根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，得到补偿信号，对补偿信号进行直接序列扩频调制，构建得到固定长度的短报文接入帧，并通过时分接入的方式将短报文接入帧随机发送至中心站。
可以理解，短报文接入帧的帧结构如图3所示，包括同步头和用户标志，其中，同步头采用扩频调制，上面不调制信息，可以提升同步头对短报文接入帧进行捕获与粗同步的灵敏度；用户标志上面调制用户身份信息，用于识别用户，为了最小的占用***资源，短报文接入帧需要用最短的时长实现***的接入确认，其中必须承载的信息为用户身份信息。此外，在构建短报文接入帧时时，采用直接序列扩频调制并采用时分接入的方式随机发射接入帧，可以通过抢占式实现多用户信号的同频接入，提高信号接入效率。
在其中一个实施例中，中心站接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，包括：
中心站根据短报文接入帧中的同步头对短报文接入帧进行捕获和粗同步，根据短报文接入帧中的用户标志对短报文接入帧进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离；其中，用户特征信息包括用户身份和用户类型。
可以理解，中心站通过接收的短报文接入帧可以激活对应的用户终端，并根据短报文接入帧中的同步头和用户标志活用用户相关信息。
在其中一个实施例中，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端，包括：
中心站按照固定间隔将北斗短报文的时间域和频率域划分为多个时频资源块，对于时间域，根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的空间距离为用户终端分配相应的时间资源块；
对于频率域，根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的时间信息为用户终端分配相应的频率资源块。
具体地，时频资源块分配方法如图4所示，中心站按照固定间隔将北斗短报文的时间域和频率域划分为多个时频资源块。
对于时间域，根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的空间距离，给用户分配相应的时间资源块，用户根据分配的时间资源块，减去用户空间距离，即可获得自己的发射时刻。由于北斗短报文的出站信号帧的周期为31.25ms，时间资源块可按照一个出站帧31.25ms进行分格。
对于频率域，将北斗短报文的16.32MHz频率带宽划分为若干频率资源块，中心站根据用户特征信息和用户终端与中心站之间的时间信息来查询资源块的空闲情况，进行不同用户频率资源块的分配。可以理解，频率资源块划分需要考虑***实现的复杂度与用户通信帧信号的信道适应能力。对于短报文接入帧，由于所有用户均采用相同频率资源进行接入，且要求其具备较高精度的测距能力，因此，可选择占用整个频率资源块，如图4所示，频率域按照2.04MHz一个资源块，划分为8个资源块，对于短报文接入帧，分配全部8个资源块。对于短报文通信帧，由于不同用户采用不同频率资源块进行要将不同的用户分配到不同的频率资源块上，资源块可尽量小，同时为了更好的卫星通信信道适应能力，每个资源块的带宽不要太小，因此对于短报文通信帧，分配1个资源块。
在其中一个实施例中，用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，包括：
用户终端根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，其中，短报文通信帧中的同步头采用扩频调制得到，短报文通信帧中的数据段采用编码得到。
具体地，短报文通信帧的帧结构如图5所示，数据段包括帧标志、用户地址28bit、信息段560bit、校验位(CRC)16bit和卷尾6bit，其中，用户地址、信息段、校验位和卷尾采用1/2码率的turbo编码得到。
可以理解，短报文通信帧的同步头同样采用扩频调制得到，上面不调制信息，从而可以提升捕获与粗同步的灵敏度，实现信号同步。数据段用于实现信息传递，其中，具体地，由于北斗三号短报文的最低发射功率为2w，信息速率为2kbps，为了实现用户最低发射功率从现在北斗三号的2w降低至0.5w（天线增益-3dBi），对于数据段，将信息速率降为500bps，为了与北斗三号短报文的兼容性，仍然采用1/2码率的Turbo编码体制。同时，为了扩展用户服务，用户地址从24bit扩展至28bit。
在其中一个实施例中，中心站的通信接收设备的接收处理流程如图6所示，通信接收设备对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，包括：
中心站的通信接收设备接收短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将短报文通信帧转化为数字基带信号；
对数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
对抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
根据时域信息和频域信息，对短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***，包括：用户终端、中心站和卫星转发器，其中：
用户终端，用于接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，短报文接入帧包括同步头和用户标志；根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，短报文通信帧包括同步头和数据段；
中心站，用于接收短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将时频资源块发送至用户终端；通过通信接收设备接收并对短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
在其中一个实施例中，用户终端的原理结构如图8所示，包括：
用户专用模块，用于根据用户特征输入用户控制信息和频点控制信息至基带信号生成模块与射频发射模块；
基带信号生成模块，用于根据用户特征生成短报文接入帧和短报文通信帧；
射频发射模块，用于对短报文接入帧和短报文通信帧进行载波调制并发送至中心站中的通信接收设备。
在其中一个实施例中，中心站中的通信接收设备的结构如图9所示，包括：
采样预处理模块，用于接收短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将短报文通信帧转化为数字基带信号；
抗干扰处理模块，用于对数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
快速捕获模块，用于对抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
跟踪解调模块，用于根据时域信息和频域信息，对短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
关于针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***的具体限定可以参见上文中对于针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法的限定，在此不再赘述。上述针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，根据本发明所提的一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法和***，在北斗短报文通信与位置报告业务基础上，增加低功率物联网与手机业务，满足用户使用需求。
其中，对于物联网低功耗服务，具体业务流程如图10所示，包括：
中心站持续播发出站信号，经卫星转发至物联网用户终端；物联网用户终端接收出站信号，确定响应波束号，补偿多普勒频率；物联网用户终端发射入站信号，经卫星透明转发至中心站；中心站接收该信号，处理完毕后将信息转发给对应的下级行业处理中心，并推送回执信息至物联网用户终端；下级行业处理中心进行相应的物联网信息处理。
对于可嵌入手机低功耗服务，具体业务流程如图11所示，包括：
中心站持续播发出站信号，经卫星转发至手机终端；手机终端接收出站信号，确定响应波束号，补偿多普勒频率；手机终端发射入站信号，经卫星透明转发至中心站；中心站接收该信号，处理完毕后将信息转发给目的用户；目的用户接收成功后，推送确认消息给中心站；中心站将确认消息转发给手机用户。
在一个具体的实施例中，本发明还进行了实验验证，图12是用户机采用1w功放、天线增益为-6dBi条件（该用户机功耗条件下芯片可嵌入手机）下，采用本发明所提的新的通信体制，中心站接收的星座率图，其中仿真中任意选择一个频点发射信号，信号带宽为2.04MHz，用户的信息传输速率为500bps，编码增益为6dB。从图12可以看出，星座图可以分辨，接收性能较好，满足普通短报文业务的通信质量需求。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信方法，其特征在于，所述方法包括：
用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据所述出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，所述短报文接入帧包括同步头和用户标志；
中心站接收所述短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据所述用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将所述时频资源块发送至用户终端；
用户终端根据所述时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，所述短报文通信帧包括同步头和数据段；
中心站的通信接收设备接收并对所述短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户终端接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据所述出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送，包括：
中心站持续播发出站信号并通过卫星转发器将所述出站信号转发至用户终端；
用户终端根据所述出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，得到补偿信号，对所述补偿信号进行直接序列扩频调制，构建得到固定长度的短报文接入帧，并通过时分接入的方式将所述短报文接入帧随机发送至中心站。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中心站接收所述短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，包括：
中心站根据所述短报文接入帧中的同步头对所述短报文接入帧进行捕获和粗同步，根据所述短报文接入帧中的用户标志对所述短报文接入帧进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离；其中，所述用户特征信息包括用户身份和用户类型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将所述时频资源块发送至用户终端，包括：
中心站按照固定间隔将北斗短报文的时间域和频率域划分为多个时频资源块，对于时间域，根据所述用户特征信息和用户终端与中心站之间的空间距离为用户终端分配相应的时间资源块；
对于频率域，根据所述用户特征信息和用户终端与中心站之间的时间信息为用户终端分配相应的频率资源块。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户终端根据所述时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，包括：
用户终端根据所述时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站，其中，所述短报文通信帧中的同步头采用扩频调制得到，所述短报文通信帧中的数据段采用编码得到。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述数据段包括帧标志、用户地址、信息段、校验位和卷尾，其中，所述用户地址、信息段、校验位和卷尾采用1/2码率的turbo编码得到。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中心站的通信接收设备接收并对所述短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，包括：
中心站的通信接收设备接收所述短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将所述短报文通信帧转化为数字基带信号；
对所述数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
对所述抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
根据所述时域信息和频域信息，对所述短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对所述短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
8.一种针对低功耗用户终端的北斗短报文通信***，其特征在于，所述***包括：
用户终端，用于接收中心站播发并经卫星转发器转发的出站信号，根据所述出站信号确定响应波束并进行多普勒频率补偿，构建得到固定长度的短报文接入帧进行发送；其中，所述短报文接入帧包括同步头和用户标志；根据时频资源块发送固定格式的短报文通信帧至中心站；其中，所述短报文通信帧包括同步头和数据段；
中心站，用于接收所述短报文接入帧并进行解析，获取用户特征信息以及用户终端与中心站之间的时间信息和空间距离，根据所述用户特征信息、时间信息和空间距离进行时频资源块分配，并将所述时频资源块发送至用户终端；通过通信接收设备接收并对所述短报文通信帧依次进行采样预处理、抗干扰处理、快速捕获和跟踪解调得到通信业务信息，并推送回执信息至用户终端，完成信息推送。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述用户终端包括：
用户专用模块，用于根据用户特征输入用户控制信息和频点控制信息至基带信号生成模块与射频发射模块；
基带信号生成模块，用于根据用户特征生成所述短报文接入帧和短报文通信帧；
射频发射模块，用于对所述短报文接入帧和短报文通信帧进行载波调制并发送至中心站中的通信接收设备。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述中心站中的通信接收设备包括：
采样预处理模块，用于接收所述短报文通信帧并依次进行射频处理、数字采样、数字下变频以及滤波处理，将所述短报文通信帧转化为数字基带信号；
抗干扰处理模块，用于对所述数字基带信号依次进行干扰信号检测、参数识别与干扰抑制处理，输出抗干扰后的数字基带信号；
快速捕获模块，用于对所述抗干扰后的数字基带信号进行时频域快速搜索，获取抗干扰后的数字基带信号的时域信息和频域信息；
跟踪解调模块，用于根据所述时域信息和频域信息，对所述短报文通信帧进行载波与码相位跟踪，并对所述短报文通信帧中的数据段进行解调处理，得到通信业务信息。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090029456A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 삼성탈레스 주식회사 | 위성 통신 시스템에서 메시지 충돌을 회피하기 위한 방법 |
| WO2015081552A1 (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 华为技术有限公司 | 一种终端接入基站的方法及装置 |
| CN113115330A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与*** |
| CN113422642A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-09-21 | 长沙海格北斗信息技术有限公司 | 高速动态环境下的北斗三号全球短报文发送方法 |
| CN114362808A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-15 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种北斗民用短报文区域增强*** |
| CN114884537A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-08-09 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与*** |
| CN114900805A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 武汉星辰北斗科技有限公司 | 一种高并发北斗三号短报文收发方法、***和装置 |
| CN115119317A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-09-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与*** |
| WO2023011362A1 (zh) * | 2021-07-31 | 2023-02-09 | 华为技术有限公司 | 一种北斗通信***中出站传输控制方法、***及相关装置 |
| WO2023025075A1 (zh) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 华为技术有限公司 | 北斗通信***中出站数据传输方法、***及相关装置 |
| US20230078666A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-16 | Qualcomm Incorporated | Selective satellite signal measurement |
| WO2023103830A1 (zh) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 华为技术有限公司 | 一种卫星多播短消息的方法及相关装置 |
| CN117040578A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-11-10 | 湖南千寻位置精准感知科学研究院有限公司 | 波束控制方法、装置、用户机及介质 |
-
2023
- 2023-11-17 CN CN202311532875.1A patent/CN117278949B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090029456A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 삼성탈레스 주식회사 | 위성 통신 시스템에서 메시지 충돌을 회피하기 위한 방법 |
| WO2015081552A1 (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 华为技术有限公司 | 一种终端接入基站的方法及装置 |
| CN113115330A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-07-13 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与*** |
| WO2023011362A1 (zh) * | 2021-07-31 | 2023-02-09 | 华为技术有限公司 | 一种北斗通信***中出站传输控制方法、***及相关装置 |
| WO2023025075A1 (zh) * | 2021-08-23 | 2023-03-02 | 华为技术有限公司 | 北斗通信***中出站数据传输方法、***及相关装置 |
| CN113422642A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-09-21 | 长沙海格北斗信息技术有限公司 | 高速动态环境下的北斗三号全球短报文发送方法 |
| US20230078666A1 (en) * | 2021-09-15 | 2023-03-16 | Qualcomm Incorporated | Selective satellite signal measurement |
| WO2023103830A1 (zh) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | 华为技术有限公司 | 一种卫星多播短消息的方法及相关装置 |
| CN114362808A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-15 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种北斗民用短报文区域增强*** |
| CN114900805A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-12 | 武汉星辰北斗科技有限公司 | 一种高并发北斗三号短报文收发方法、***和装置 |
| CN114884537A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-08-09 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种多波束时分接入信号的智能认知联合捕获方法与*** |
| CN115119317A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-09-27 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种卫星组播通信出站资源优化配置的方法与*** |
| CN117040578A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-11-10 | 湖南千寻位置精准感知科学研究院有限公司 | 波束控制方法、装置、用户机及介质 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| SHULIN YAN: "An Efficient Acquisition Strategy for Commercial Beidou-3 Dual-frequency Receivers", 2020 IEEE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL AND IMAGE PROCESSING * |
| SONGYI WANG ET AL.: "Design of Mobile Phone Back Clip for Field Emergency Communication Based on Beidou Short Message", 2023 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONIC ENGINE AND INFORMATICS (EEI) * |
| 陈刘成;胡光明;欧新颖;刘晓萍;苏冉冉;毕嘉鸿;: "提升北斗RDSS完好性和可用性的信息处理设计", 天文学进展, no. 04 * |
| 陈康平, 等: "低轨卫星数据链体系架构及应用前景", 导航定位学报, vol. 11, no. 4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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