信机)。通信架构1的配置如下:
[0046]1、首先，根据系统对数据率的需求选择毫米波的频点和带宽资源；
[0047]2、根据频点、带宽资源以及系统结构、布局、对数据传输的各种指标要求配置收发信机数目(1个或多个)和各收发信机的扇区数目(1个或多个)；
[0048]3、相邻的扇区选择不同的频谱资源，避免干扰；
[0049]4、优化毫米波无线通信系统设计，确定传输方案、小区间干扰协调(确定相邻小区使用不同频点资源避免干扰)，多天线技术、混合ARQ、调制编码方式、信源编码、信道编码以及采用TDD或者H)D方案、帧结构设计等，扇区内利用毫米波的波束赋形的特征提升空间复用，提高频谱资源利用率，优化系统设计，最大化系统吞吐量。
[0050]针对无线通信架构1采用两层通信协议，两层通信协议包括物理层(physicallayer-PHY)和子系统接入层(Subsystem Access layer-SSAC)，物理层负责编码解码、调制解调以及将信号映射到合适的物理时频资源上等。SSAC层主要负责区分各子系统，保证不同子系统和中央处理器之间信息传输的及时正确，且能保证各子系统之间的同步。
[0051]从中央侧收发信机下发到子系统的信息如果是统一的信息则采用广播的方式，其封包参照图4。扇区号用来区分基站各小区，时间戳用来确定信息的同步发送。
[0052]从中央侧收发信机下发到各子系统的信息不一样则封包参照图5，子系统是确定的数目和数据量，因此，根据频谱资源可以配置相应数目的子信道，分配固定的子信道(即时频资源)给固定的子系统，可以有效提高系统的频谱效率，降低调度的复杂度。同时，上行和下行的数据量是确定的，不管是用H)D还是TDD可以根据上下行的数据量来确定上下行的时频资源，降低系统设计的复杂度，提升频谱效率。子系统编号用来区分不同的子系统信息。
[0053]从子系统上传到中央侧收发信机的信息封包参照图6。同理，包中的时间戳用来确保各子系统上行数据信息的同步。
[0054]本发明第二种实施例的系统架构是点对点的传输方案，定义为系统内毫米波通信架构2，同样采用2层通信协议架构，物理层(PHY)和子系统接入层(SSAC)，各层的功能和架构1相同。通信架构2的系统简化图参照图7，在子系统侧配置多个收发信机，每个收发信机管理多个子系统的数据传输(定义为子系统群)，在中央处理器一侧配置相同数目的收发信机，中央侧收发信机与子系统侧收发信机进行配对，实现点对点的高速数据传输。
[0055]各个子系统群通过有线的方式把数据信息传送到子系统侧收发信机，然后通过该收发信机与对应的中央侧收发信机进行点对点的高速数据传输，基本配置同架构1，不同之处在于:
[0056]1、根据子系统的数目、数据率需求、子系统布局架构等确定配置收发信机的数量；
[0057]2、相邻收发信机对采用不同的频谱资源避免干扰；
[0058]3、根据系统需求的数据率确定各对收发信机需要的频谱资源。
[0059]从中央侧收发信机发送到各子系统的信息如果是相同的信息，其封包参照图8。时间戳用来确定信息的同步发送。
[0060]从中央侧收发信机发送到各子系统侧的信息如果不相同，其封包参照图9。
[0061]从子系统侧发送信息到中央侧，首先需要配置好子系统侧收发信机的ID号，不同的子系统侧收发信机管理不同的子系统。上行的SSAC层包中包含收发信机ID号信息，同时，把其管理的多个子系统需要上传的数据信息组成一个包，在每个子系统数据信息前面标记子系统的身份信息，数据信息组成包后，在包头打上时间戳以确保上传数据信息的同步，封包参照图10。
[0062]在上述两种通信架构中，子系统之间的通信也采用无线的方式，子系统之间数据率需求相比于中央系统和子系统之间的要求大大降低，子系统之间统一采用点对点的毫米波通信方式即可。子系统之间的无线链路定义为平行链路。子系统之间数据信息传递的数据包封包格式如图11所示，数据包信息包括时间戳、接收方子系统编号、发送方子系统编号以及数据信息。
[0063]本专利提出毫米波无线通信应用于需要高速数据传输的系统中，诸如外空探测跟踪系统、多目标跟踪系统、地面海陆作战系统以及某些卫星载荷系统等，在这些系统中采用毫米波无线通信的方法传递中央处理器和子系统之间的大流量数据信息，以及用毫米波无线方法传输各子系统之间的数据信息，代替原有的光纤、电缆或高速布线。参照图2，从图中可以看出用无线收发信机代替了原有系统中的光纤、控制模块以及子系统和控制模块之间的走线、子系统之间的布线等有线。通过无线的方式大大减少系统中的布线，降低系统设计难度以及系统的重量，有利于系统的扩展以及多种应用，提升了系统的性能，增加了系统的灵活度。同时，由于毫米波在空中传播时其雨衰、氧衰以及多径衰减都比较大，这些传播的缺陷用于系统中却成为优势，可以大大降低外来信号的干扰，提升系统的性能和保密性。
[0064]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，包括系统设备和无线信号通信子系统； 所述无线信号通信子系统包括相匹配的第一毫米波通信设备和第二毫米波通信设备；所述系统设备包括中央处理设备和子系统终端； 所述中央处理设备和所述第一毫米波通信设备相连接，所述第二毫米波通信设备与所述子系统终端相连接，所述中央处理设备与所述子系统终端之间通过所述第一毫米波通信设备和所述第二毫米波通信设备之间的无线网络进行通信。2.根据权利要求1所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述无线通信子系统采用两层通信协议模型，所述通信协议模型包括物理层和子系统接入层，所述物理层用于编码和解码、调制与解调、频率时间的同步、信号映射;所述子系统接入层负责区分各子系统、数据成帧、物理寻址、差错控制、流量控制以及各子系统之间的同步。3.根据权利要求1所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述第一毫米波通信设备设有N个扇区，所述N为大于或等于1的整数;每一个所述扇区配置的频谱资源互不相同。4.根据权利要求3所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述中央处理设备能够控制所述第一毫米波通信设备向所有所述第二毫米波通信设备发送广播信号； 所述广播信号包括扇区号、时间戳、控制信息以及数据信息； 所述控制信息用于控制所述子系统终端运行，所述数据信息为所述中央处理器向所述子系统终端发送的数据。5.根据权利要求3所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述中央处理设备能够控制所述第一毫米波通信设备向所述第二毫米波通信设备发送第一通信信号； 所述第一通信信号包括扇区号、时间戳、子系统终端编号和通信信息； 所述子系统终端编号用于区分所述子系统终端;所述数据信息为所述中央处理器向所述子系统终端发送的数据； 所述子系统终端根据所述子系统终端编号进行匹配，若所述子系统终端与所述第一通信信号中的所述子系统终端编号相吻合，所述子系统终端执行所述第一通信信号中的所述数据信息;若不吻合，则忽略所述第一通信信号。6.根据权利要求3所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述子系统终端能够控制所述第二毫米波通信设备向所述第一毫米波通信设备发送第二通信信号； 所述第二通信信号包括时间戳、信号收发模块编号、子系统终端编号以及与所述子系统终端编号对应的通信信息； 所述信号收发模块编号用于区分所述信号收发模块;所述子系统终端编号用于区分所述子系统终端;所述数据信息为所述子系统终端向所述中央处理器发送的数据。7.根据权利要求3所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述子系统终端能够控制所述第二毫米波通信设备向其他所述第二毫米波通信设备发送第三通信信号； 所述第三通信信号包括时间戳、发送方子系统终端编号、接收方子系统终端编号以及数据信息； 所述数据信息为两个子系统终端之间需要交互的信息。8.根据权利要求1所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述第二毫米波通信设备与N个所述子系统终端相连接，所述N大于或者等于1。9.根据权利要求8所述的基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，其特征在于，所述第一毫米波通信设备的数量与所述第二毫米波通信设备的数量相同； 所述第一毫米波通信设备与所述第二毫米波通信设备一一对应。
【专利摘要】本发明公开了一种基于超宽带毫米波无线通信的宇航系统，利用了毫米波的信道传播特性和超宽带高数据率的优势，提供了毫米波通信一种新的应用，用于需要高速数据传输的系统中，诸如外空探测跟踪系统、多目标跟踪系统、地面海陆作战系统以及某些卫星载荷系统等。超宽带毫米波无线通信方法能提供高速的数据传输，代替系统中原有的有线连接，譬如光纤、电缆或数据线等。同时，结合系统的结构、布局以及性能要求提供了毫米波通信方法的通信架构和通信协议，优化原有系统的结构，提升系统性能，有利于系统扩展和应用。
【IPC分类】H04B7/04
【公开号】CN105490717
【申请号】CN201510868607
【发明人】曾媛, 彭福军, 墨晶岩
【申请人】上海宇航系统工程研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月1日