[发明专利]一种支持多用户高速卫星激光通信方法及空口协议

说明书

本发明公开了一种支持多用户高速卫星激光通信方法及该方法使用到的空口协议，该空口协议在帧头设置了目的地址、源地址、信道复用、帧计数、有效信息域的信息真实长度等功能区，通过激光链路数据流程可实现不同用户业务数据的解析、重构与复分接，同时便于卫星激光通信协议的统一与扩展。相对于传统单用户PTP传输协议体制，该协议体制设计能够在保证高速数据传输的同时，将用户数量最大化，以解决大量中继用户和地面用户的高数据速率激光通信需求。

技术领域

本发明涉及卫星激光通信技术领域，具体是一种支持多用户高速卫星激光通信方法及该方法使用到的空口协议。

背景技术

随着高、中、低轨航天器和地面重要用户数量的爆发性增长，用户对数据传输速率和信息容量的需求也呈数量级上涨趋势。在空间卫星日益拥挤、频率资源日益枯竭的今天，采用激光进行空间卫星通信是实现高码率通信的最佳方案。例如，国家知识产权局于2018年2月16日公开的发明专利申请公开了一种航空激光通信系统及其通信方法，通过激光通信实现飞机对卫星、卫星对地面的双向通信，建立航空仓内与地面的实时网络互联，实现航空仓与地面的互联网络连接，解决民航客机大量数据传输的要求。

目前，中继卫星激光通信系统仅支持单用户点对点(Point-to-Point，PTP)传输协议体制，例如国家知识产权局2018年9月21日公开的发明专利申请公开了一种基于激光通信终端的卫星通信系统，且尚未形成业内统一标准。

面对未来数百上千甚至更多航天器和地面重要用户，各自为政的单用户PTP传输协议体制已经不能满足卫星激光通信系统的需求。

发明内容

针对目前卫星激光通信系统不支持多用户高速通信的问题，本发明提供一种支持多用户高速卫星激光通信方法及该方法使用到的空口协议。

本发明保护一种支持多用户高速卫星激光通信方法，两个网络节点之间的激光链路通过其配备激光通信终端建立，每个激光通信终端兼具发射和接收功能，系统根据帧头区分激光链路传输的数据业务类型，不同的业务类型采用不同的数据处理流程，对于未明确业务类型的数据，系统默认将其当作位流数据处理；

激光链路的发射端数据流处理包括以下步骤：

步骤A1，一网络节点W1的激光通信终端每次从待发送数据中提取特定字节长度的信息作为有效信息域，当信息不够时插空帧或填充无效信息位，同时对空帧或有效信息位长度进行标识；

步骤A2，在有效信息域的基础上填充帧头和帧尾，形成有效数据区；

步骤A3，对有效数据区进行LDPC信道编码，在其后增加LDPC编码填充的信道监控域和LDPC纠错域，形成初步数据帧；

步骤A4，对初步数据帧进行加扰处理；

步骤A5，为加扰后的初步数据帧添加同步头，形成完整数据帧；

步骤A6，对完整数据帧进行差分编码和调制，再经由激光通信终端向外发射，差分编码为可选项，是否进行差分编码由网络节点W2的激光通信终端接收体制决定；

激光链路的接收端数据流处理包括以下步骤：

步骤B1，另一网络节点W2的激光通信终端接收到网络节点W1的激光通信终端发射的数据流，对其进行解调；

步骤B2，对解调后的数据流进行帧同步，即识别完整数据帧的同步头，提取初步数据帧；

步骤B3，对初步数据帧进行解扰处理；

步骤B4，对解扰后的初步数据帧进行LDPC信道解码并纠错；

步骤B5，识别并提取有效数据区，再将其发送至数据处理单元；