通信方法和系统

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信方法和系统。


背景技术：

2.随着海洋及海岛的经济价值、战略意义和军事需求的日益提升，陆上“5g”通信、“万物互联”的逐步发展，海上航行器及海岛驻军驻民对于海上通信、互联网接入的渴求也愈发剧烈。与陆地4g、5g移动通信基站建设不同，海上4g、5g移动通信基站建设耗资巨大、不便于实施且收益较低，而海上用户可能存在的位置变化，以及海上远距离通信的需要，使得适用于海上近远程通信的基站建设长久以来一直是一个难题。
3.随着舰船通信、岛礁通信、海陆数据交互的需求日益增涨，微波通信、散射通信、蒸发波导通信等海上近远程通信技术的逐步发展，用于实现舰船、岛礁、陆地通信连接，以及海上近远程通信手段一体化的岸基通信基站建设也愈发迫切。目前，可用于海上通信的方法有微波通信、散射通信、蒸发波导通信、卫星通信、海底光缆通信等，这些通信手段都存在一定缺点。如：微波通信距离有限，需要架设多个中继基站，无法用于广阔海域、不能进行超视距通信；散射通信设备精度要求高、功耗大、对人体的辐射危害大；蒸发波导通信需要实时监控或预测预报信道状态，对气候气象因素的变化较为敏感，且具有水平不均匀的特性；卫星通信频段有限、通信速率慢、费用昂贵且战时易被摧毁；海底光缆通信造价昂贵、难以维护维修、无法用于舰船移动通信。
4.针对目前相关技术中由于各通信模式都无法满足海上近远程通信的需求的问题，目前尚未得到有效的解决。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种通信方法和系统，以至少解决相关技术中由于各通信模式都无法满足海上近远程通信的需求的问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通信系统，包括：基站塔、基站控制室和地面网络端，其中，基站塔，与基站控制室通过第一线缆连接，基站控制室与地面网络端通过第二线缆连接；其中，基站塔包括：定位模块、天线阵列、远端射频模块、立柱和支撑柱；定位模块设置于基站塔的顶端任意一侧，天线阵列和远端射频模块设置于立柱上，支撑柱用于固定立柱与水平面垂直设置，基站塔中包括至少三组天线阵列和远端射频模块。
7.可选的，天线阵列与水平面呈预设角度，其中，天线阵列包括：抛物面天线和/或板状天线单元。
8.可选的，远端射频模块包括：变频处理器、功率放大器、低噪放及专用射频线。
9.可选的，至少三组天线阵列和远端射频模块中每组由一个天线阵列和远端射频模块组成。
10.可选的，基站塔还包括：接闪器，其中，接闪器位于基站塔的顶端，用于避雷，接地保护基站塔。
11.可选的，基站控制室包括：室内信号处理中心、工控机、服务器和交换机，其中，室内信号处理中心的一端与基站塔连接，室内信号处理中心的另一端与工控机的一端连接，室内信号处理中心包括：基带处理模块和调制解调模块，室内信号处理中心还包括：散射通信信号接口、微波通信信号接口和蒸发波导通信信号接口；工控机的另一端与服务器的一端连接，用于控制天线阵列和远端射频模块搜索信号，并根据用户端与基站的距离及蒸发波导分布，自适应地选择对应的通信方式；服务器的另一端与交换机的一端连接，用于转存用户数据以及系统日志；交换机的另一端与地面网络端连接，用于将信号通过网口传递至地面网络端，或将地面网络端的信号返回服务器。
12.可选的，地面网络端包括：地面核心网，用于连接基站和互联网。
13.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通信方法，应用于上述通信系统，包括：判断定位模块的运行状态是否正常；在判断结果为是的情况下，通过定位模块确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；在判断结果为否的情况下，通过天线阵列和远端射频模块进行扫描，自适应跟踪确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；其中，通信方式包括：散射通信方式、微波通信方式和蒸发波导通信方式。
14.可选的，根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式包括：判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离；在判断结果为是的情况下，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端见的路径损失，在通信系统能力大于基站与用户端之间的路径损失的情况下，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信；在通信系统能力小于或等于基站与用户端见的路径损失的情况下，与用户端建立散射通信链路进行通信；在判断结果为否的情况下，与用户端建立微波通信进行通信；其中，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端之间的路径损失包括：依据气象数据和预设蒸发波导预测模型，计算基站与用户端之间的蒸发波导分布，并结合抛物线方程计算基站与用户端的路径损失；依据基站的发射功率、发射天线增益、接收天线增益、接收机灵敏度、系统裕量和系统损耗计算基站的通信系统能力；判断通信系统能力是否大于路径损失。
15.进一步地，可选的，该方法还包括：判断用户端是否发生移动；在判断结果为是的情况下，判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离，依据判断结果匹配对应的通信方式；在判断结果为否的情况下，维持当前通信方式。
16.本发明实施例中，基站塔，与基站控制室通过第一线缆连接，基站控制室与地面网络端通过第二线缆连接；其中，基站塔包括：定位模块、天线阵列、远端射频模块、立柱和支撑柱；定位模块设置于基站塔的顶端任意一侧，天线阵列和远端射频模块设置于立柱上，支撑柱用于固定立柱与水平面垂直设置，基站塔中包括至少三组天线阵列和远端射频模块。也就是说，本发明实施例能够用于近岸通信网络覆盖、海上通信管理、海陆数据交互、海上互联网接入、跨海通信、舰船通信等方面，属于海陆信息交互、海上通信方式一体化、通信基站建设、近海面蒸发波导、海上信息传输、超视距通信等技术领域，从而满足海上近远程通信的巨大需求的技术效果。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明实施例提供的一种通信系统的示意图；
19.图2为本发明实施例提供的一种通信系统中天线阵列中天线组的示意图；
20.图3为本发明实施例提供的一种通信系统中基站设置实例的示意图；
21.图4为本发明实施例提供的一种通信系统中建设基站的流程示意图；
22.图5为本发明实施例提供的一种通信系统中控制基站的流程示意图；
23.图6为本发明实施例提供的一种通信系统中基站通信的流程示意图；
24.图7为本发明实施例提供的一种通信系统中主机端到用户端在蒸发波导环境下的路径损失的示意图；
25.图8为本发明实施例提供的另一种通信系统中主机端到用户端在标准大气环境下的路径损失的示意图；
26.图9为本发明实施例提供的一种通信系统中在散射环境下不同频率电磁波的路径损失的示意图；
27.图10为本发明实施例提供的一种通信方法的流程示意图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
30.本发明实施例提供一种通信系统，图1为本发明实施例提供的一种通信系统的示意图。如图1所示，本技术实施例提供的通信系统具体包括：
31.基站塔12、基站控制室14和地面网络端16，其中，基站塔12，与基站控制室14通过第一线缆连接，基站控制室14与地面网络端16通过第二线缆连接；其中，基站塔12包括：定位模块121、天线阵列122、远端射频模块123、立柱124和支撑柱125；定位模块121设置于基站塔12的顶端任意一侧，天线阵列122和远端射频模块123设置于立柱124上，支撑柱125用于固定立柱124与水平面垂直设置，基站塔12中包括至少三组天线阵列122和远端射频模块123。
32.其中，在本技术实施例中第一线缆和第二线缆可以为：馈线或光纤。
33.可选的，天线阵列122与水平面呈预设角度，其中，天线阵列122包括：抛物面天线和/或板状天线单元。
34.可选的，远端射频模块123包括：变频处理器、功率放大器、低噪放及专用射频线。
35.可选的，至少三组天线阵列122和远端射频模块123中每组由一个天线阵列122和远端射频模块123组成。
36.可选的，基站塔12还包括：接闪器126，其中，接闪器126位于基站塔12的顶端，用于避雷，接地保护基站塔12。
37.可选的，基站控制室14包括：室内信号处理中心141、工控机142、服务器143和交换机144，其中，室内信号处理中心141的一端与基站塔12连接，室内信号处理中心141的另一端与工控机142的一端连接，室内信号处理中心141包括：基带处理模块和调制解调模块，室内信号处理中心141还包括：散射通信信号接口、微波通信信号接口和蒸发波导通信信号接口；工控机142的另一端与服务器143的一端连接，用于控制天线阵列122和远端射频模块123搜索信号，并根据用户端与基站的距离及蒸发波导分布，自适应地选择对应的通信方式；服务器143的另一端与交换机144的一端连接，用于转存用户数据以及系统日志；交换机144的另一端与地面网络端16连接，用于将信号通过网口传递至地面网络端16，或将地面网络端16的信号返回服务器143。
38.可选的，地面网络端16包括：地面核心网，用于连接基站和互联网。
39.具体的，本技术实施例提供的通信系统中基站塔12、基站控制室14和地面网络端16的各部分间使用馈线或光纤连接，基站塔12覆盖范围为距离岸边20-100km内的海域。其中，基站塔12的高度不超过50米，由接闪器126、北斗定位模块(即，本技术实施例提供的定位模块121)、塔体(即，本技术实施例中的立柱124)、天线阵列122、远端射频模块123和支撑柱125组成，基站塔12主要负责收发电磁波信号和定位；基站控制室14占地不超过20平方米，由室内信号处理中心141、工控机142、服务器143和交换机144组成，主要负责电磁波信号的处理与转存；地面网络端16由地面核心网组成，主要负责连接海上近远程通信一体化的岸基基站(即，本技术实施例中的基站塔12)与互联网等网络。
40.其中，岸基基站的位置选择应尽量避开人群密集区、离海岸的距离不超过1km、岸基基站与海岸间无建筑或地形遮挡、电力供应便利、相邻岸基基站间的直线距离不低于20km、地面海拔不超过5m。即，基站塔12的位置选择应尽量避开人群密集区、离海岸的距离不超过1km、基站塔12与海岸间无建筑或地形遮挡、电力供应便利、相邻基站塔12间的直线距离不低于20km、地面海拔不超过5m。
41.如图1所示，在本技术实施例中天线阵列122和远端射频模块123共有三组，分别用于接收散射通信信号、微波通信信号和蒸发波导通信信号，每组分别包含一个天线阵列和远端射频模块(即，本技术实施中的至少三组天线阵列122和远端射频模块123中每组由一个天线阵列122和远端射频模块123组成)，天线阵列122和远端射频模块123距离地面的高度分别在25-30米、20-25米和3-10米范围内。天线阵列122与水平面存在一定的向上倾角(即，本技术实施例中的预设角度)，便于将信号发送至散射层，可根据实际需求更换为增益较大的抛物面天线(即，本技术实施例中的抛物面天线)。
42.根据基站塔12在海岸架设的实际位置处的海域分布情况及网络拥挤度，适应性选择每一个天线阵列122所包含的天线组的数量，参考值：1～6个，且每个天线组包含板状天线单元数量也应做出适应性调整，参考值：12～36个，板状天线单元(即，本技术实施例提供的板状天线单元)可通过工控机142调控侧扫角度，增加信号的搜寻效率，同一个天线阵列122的天线组之间存在一定夹角，参考值：60～120
°
，以扩大天线的信号覆盖范围。远端射频模块123包括：变频处理器、功率放大器、低噪放及专用射频线等组件。
43.室内信号处理中心141包括基带处理模块和调制解调模块，与散射通信、微波通信
和蒸发波导通信三种通信方式对应匹配了三组不同的输入输出接口，微波通信信号接口的频段为300mhz-3ghz，散射通信信号接口的频段为4ghz-8ghz，蒸发波导通信信号接口的频段为6ghz-12ghz。
44.工控机142用于控制天线搜索信号、判断用户端与基站塔12的距离、预报基站塔12覆盖范围内的蒸发波导分布、自适应地选择合适的通信方式。
45.服务器143用于转存用户数据以及系统日志等信息。
46.交换机144用于将基站端处理后的信号通过网口传递至地面网络端16，或将地面网络端16的信号反向传递至服务器143(即，本技术实施例中的将地面网络端16的信号返回服务器143)。
47.本技术实施例仅以上述为例，以实现本技术实施例提供的通信系统为准，具体不做限定。
48.主机端(例如，本技术实施例中的基站塔12)和用户端之间搭建通信链路，北斗定位模块可用时的具体步骤如下：
49.步骤1：主机端与用户端通过北斗定位模块确定双方的相对位置，使天线组自动对准。计算主机端与用户端之间的距离，由下式确定通信距离是否为视距，若是，则继续步骤2；否则，进行步骤4。
[0050][0051]
其中，r
max
是无线电通信视距传播距离，单位m，h
t
是发射天线高度，单位m，hr是接收天线高度，单位m。
[0052]
步骤2：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端，进而建立微波通信链路。
[0053]
步骤3：主机端或用户端发生位置移动时，主机端与用户端的天线组自适应跟踪对准，以减小路径损耗。主机端实时监测双方之间的距离，确定通信距离是否为视距。若通信距离超出视距之外或通信链路中断，则进行步骤4，否则，继续采用微波通信方式。
[0054]
步骤4：主机端利用中尺度气象预报数据或海上实测气象数据，结合蒸发波导预测模型，计算主机端与用户端之间的蒸发波导分布，结合抛物方程模型计算主机端到用户端的路径损失pl；然后，由下式确定对应传输速率i的通信能力ai：
[0055]ai
＝p
t
+g
t
+g
r-m
a-l-si[0056]
其中，p
t
是发射功率，g
t
是发射天线增益，gr是接收天线增益，si是接收机灵敏度，ma是系统裕量，l是系统损耗。
[0057]
步骤5：对比通信系统能力ai与主机端到用户端间的路径损失pl。若通信系统能力大于主机端到用户端间的路径损失，则主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端，建立蒸发波导通信链路；否则，进行步骤6。
[0058]
步骤6：利用散射通信的经验公式计算散射条件下的路径损失，基站将通信模式切换为对流层散射通信，使用散射通信的天线阵列及远端射频模块，主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端；若用户端为舰船，则采取增加发射机发射功率、采用高灵敏度接收机、提高收发天线增益、选取一定倍数功率放大器等措施，建立散射通信链路。
[0059]
其中，通信链路若为舰船与舰船之间所建立，则任一舰船皆可认为是主机端或用户端；通信链路若为舰船与岸基之间所建立，则主机端认定为是指岸基基站。
[0060]
北斗定位模块定位模块若为不可用状态，则用户端采用天线组方位角扫描方案，不断发送握手信号，寻找主机端位置，一旦位置锁定，记录当前位置处的绝对方位角，利用天线自适应跟踪技术，锁定主机端天线位置。若微波通信可用，则判定当前主机端与用户端间的通信距离为视距；否则，当前主机端与用户端间的通信距离为超视距，主机端通过蒸发波导预报判断蒸发波导通信是否可用，进而采取相应的超视距通信方法。
[0061]
其中，微波通信链路发射信号频段可选择300mhz-3ghz，散射通信链路发射信号频段可选择4ghz-8ghz，蒸发波导通信链路发射信号频段可选择6ghz-12ghz。
[0062]
综上，本技术实施例提供的通信系统具体实施如下：
[0063]
采用图1所示的基站，及图2所示天线阵列中天线组，以图3的基站位置(18.93
°
n，110.51
°
e，海岸线最近距离500米)为例，根据本技术实施例的基站塔12位置及所需求的覆盖范围，天线需覆盖海洋方向水平180
°
范围内的海域，且该海域附近无大型港口或海捕区域，舰船较为分散，初步判断网络拥挤度良好，因此，选择12个板状天线单元构成一个天线组，每个板状天线利用三角棱柱型设计扩大覆盖角范围，并采用单独的支撑柱125控制其扫描角的方位，三组天线组构成一个天线阵列122，微波通信、散射通信、蒸发波导通信分别使用一个天线阵列，其距离地面的高度分别为30米、25米和5米。其中，散射通信使用的功率放大器为50dbm，蒸发波导和微波通信使用的功率为40dbm。根据图4建设基站，工控机依据图5逻辑控制基站运行。
[0064]
即，如图4所示，建设基站的过程如下：
[0065]
step1，根据用户需求选择基站安装位置，避开人口密集区，建立基站控制室14；
[0066]
step2，建设垂直铁塔和底部支撑柱，安装接闪器126和北斗定位模块(即，本技术实施例中的定位模块121)，根据用户数量及基站位置设置板状天线数量(即，天线阵列122的设置过程)，设立基站塔12，在基站塔12上安装天线阵列122和远端射频模块123，通过馈线连接，将远端射频模块123接入基站控制室14中的室内信号处理中心141；
[0067]
step3，工控机串口接入室内信号处理中心141、服务器143和交换机144；
[0068]
step4，交换机144通过光纤连接地面网络端16中的地面核心网，基站建立完毕。
[0069]
如图5所示，控制基站的过程如下：
[0070]
step1，判断北斗定位模块的运行状态是否可用，若可用执行step2，若不可用执行step3；
[0071]
step2，通过北斗定位模块确定用户端与基站塔12的相对位置；
[0072]
step3，天线阵列122和远端射频模块123进行方位角扫描，并自适用跟踪，确定与用户端的相对位置；
[0073]
step4，结合step2和step3中得到的与用户端的相对位置，根据蒸发波导状态和相对位置选择通信方式；
[0074]
step5，基于step4中确定的通信方式调用地面核心网、工控机142、服务器143、交换机144、基带处理模块、调制解调模块、功率放大器/低噪放、远端射频模块123和天线阵列122进行交互实现主机端与用户端之间的通信过程。
[0075]
按照微波、蒸发波导、散射三种通信模式，进行海上近远程通信方法具体如下：
[0076]
1.微波通信模式：假定北斗卫星(即，定位系统，在本技术实施例中北斗卫星包括：北斗卫星，基站塔12中的北斗定位模块和用户端的北斗定位客户端)可用，岸基基站作为主机端，测得用户端与主机端的距离为20km，微波通信设备的天线高度均为20m。
[0077]
步骤1：主机端与用户端通过北斗定位模块确定双方的相对位置，使天线组(即，天线阵列122和远端射频模块123)自动对准。计算主机端与用户端之间的距离，由下式确定通信距离为视距(即，本技术实施例中的预设距离)。
[0078][0079]
步骤2：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端，进而建立微波通信链路。
[0080]
2.蒸发波导通信模式：假定北斗卫星可用，测得用户端与主机端的距离为50km，蒸发波导通信设备的天线高度均为5m，发射功率40dbm，发射天线增益20dbi，接收天线增益20dbi，接收机灵敏度-110dbm，系统裕量5db，系统损耗5db。
[0081]
步骤1：主机端与用户端通过北斗定位模块确定双方的相对位置，使天线组自动对准。计算主机端与用户端之间的距离，由下式确定通信距离为超视距。
[0082][0083]
步骤2：主机端利用中尺度气象预报数据和蒸发波导预测模型，计算主机端与用户端之间的蒸发波导分布，结合抛物方程模型计算主机端到用户端的路径损失，如图7所示，蒸发波导环境下的路径损耗约为145db，由下式确定对应的通信能力ai：
[0084]ai
＝40+20+20-5-5-(-110)＝200
[0085]
步骤3：计算结果表明，系统的通信能力大于路径损耗，当前蒸发波导环境适宜进行蒸发波导通信，主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端，建立蒸发波导通信链路。
[0086]
3.散射通信模式：假定北斗卫星可用，测得用户端与主机端的距离为50km，蒸发波导通信设备的天线高度均为5m，发射功率40dbm，发射天线增益30dbi，接收天线增益20dbi，接收机灵敏度-110dbm，系统裕量5db，系统损耗5db。
[0087]
步骤1：主机端与用户端通过北斗卫星确定双方的相对位置，使天线组自动对准。计算主机端与用户端之间的距离，由下式确定通信距离为超视距。
[0088][0089]
步骤2：主机端利用中尺度气象预报数据和蒸发波导预测模型，计算主机端与用户端之间的蒸发波导分布，结合抛物方程模型计算主机端到用户端的路径损失，如图8所示，路径损耗约为204db，由下式确定对应的通信能力ai：
[0090]ai
＝40+20+20-5-5-(-110)＝200
[0091]
步骤3：计算结果表明，系统的通信能力小于路径损失，当前蒸发波导环境不适宜进行蒸发波导通信，而图9得到散射条件下的路径损失为192～198db，系统能力大于散射条件下的路径损失，主机端向用户端发送通信握手信号，用户端收到通信握手信号后回应主机端，收发信号频率设置为4ghz，用户端发射机的发射功率调整到50dbm、收发天线采用增益为35dbi的抛物面天线，天线高度为30m，建立散射通信链路。
[0092]
如图6所示，海上近远程通信方法具体如下：
[0093]
step1，在基站侧，判断定位模块的运行状态是否可用，若是，则执行step2(即，本技术实施例中的步骤s1004)，若否，则执行step3(即，本技术实施例中的步骤s1006)；
[0094]
step2，通过定位模块确定基站与用户端的相对位置；
[0095]
step3，通过天线阵列和远端射频模块进行扫描，自适应跟踪确定用户端的相对位置；
[0096]
step4，判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离；若是，则执行step5；若否，则执行step8；
[0097]
step5，在判断结果为是的情况下，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端见的路径损失；若是，则执行step6；若否，则执行step7。
[0098]
其中，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端之间的路径损失包括：依据气象数据和预设蒸发波导预测模型，计算基站与用户端之间的蒸发波导分布，并结合抛物线方程计算基站与用户端的路径损失；依据基站的发射功率、发射天线增益、接收天线增益、接收机灵敏度、系统裕量和系统损耗计算基站的通信系统能力；判断通信系统能力是否大于路径损失。
[0099]
step6，在通信系统能力大于基站与用户端之间的路径损失的情况下，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信；
[0100]
其中，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，建立蒸发波导通信链路。
[0101]
step7，在通信系统能力小于或等于基站与用户端见的路径损失的情况下，与用户端建立散射通信链路进行通信；
[0102]
其中，与用户端建立散射通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，增加发射机辐射功率、采用高灵敏度接收机、提高收发天线增益、选取一定背书功率放大器，建立散射通信链路。
[0103]
step8，在判断结果为否的情况下，与用户端建立微波通信进行通信。
[0104]
其中，与用户端建立微波通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，建立微波通信链路。
[0105]
step9，判断用户端是否发生移动，若是，则执行step4；若否，则维持当前通信方式。
[0106]
本技术实施例提供的通信系统通过联合微波通信设备、散射通信设备和蒸发波导通信设备，构建室外基站塔和基站控制室，在各种通信方式发挥优点、规避缺点、节约资源、通信不中断的基础上，自适应地选择通信方式，保障海上近远程舰船与岸基、舰船与舰船、岛礁与岸基、岛礁与岛礁间的基础通信需求；并且通过连接外部网络端，实现与地面互联网的数据互通，从而实现海上通信联网，弥补海上无线通信的空缺；以及，通过对天线间距离的判断，结合蒸发波导预测模型、抛物方程模型、蒸发波导通信辅助决策技术、自适应天线切换技术、天线跟踪对准技术等方法，自适应地选择海上通信方式，保证通信持续不中断的同时，利用最佳通信频段，提升通信速率，选择最优的海上通信方式。
[0107]
本发明实施例中，基站塔，与基站控制室通过第一线缆连接，基站控制室与地面网络端通过第二线缆连接；其中，基站塔包括：定位模块、天线阵列、远端射频模块、立柱和支撑柱；定位模块设置于基站塔的顶端任意一侧，天线阵列和远端射频模块设置于立柱上，支
撑柱用于固定立柱与水平面垂直设置，基站塔中包括至少三组天线阵列和远端射频模块。也就是说，本发明实施例能够用于近岸通信网络覆盖、海上通信管理、海陆数据交互、海上互联网接入、跨海通信、舰船通信等方面，属于海陆信息交互、海上通信方式一体化、通信基站建设、近海面蒸发波导、海上信息传输、超视距通信等技术领域，从而满足海上近远程通信的巨大需求的技术效果。
[0108]
本发明实施例提供一种通信方法，图10为本发明实施例提供的一种通信方法的流程示意图。
[0109]
如图10所示，应用于上述图1至9中所示的通信系统，本技术实施例提供的通信方法包括以下步骤：
[0110]
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通信方法，包括：
[0111]
步骤s1002，判断定位模块的运行状态是否正常；
[0112]
步骤s1004，在判断结果为是的情况下，通过定位模块确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；
[0113]
步骤s1006，在判断结果为否的情况下，通过天线阵列和远端射频模块进行扫描，自适应跟踪确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；其中，通信方式包括：散射通信方式、微波通信方式和蒸发波导通信方式。
[0114]
可选的，根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式包括：判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离；在判断结果为是的情况下，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端见的路径损失，在通信系统能力大于基站与用户端之间的路径损失的情况下，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信；在通信系统能力小于或等于基站与用户端见的路径损失的情况下，与用户端建立散射通信链路进行通信；在判断结果为否的情况下，与用户端建立微波通信进行通信；其中，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端之间的路径损失包括：依据气象数据和预设蒸发波导预测模型，计算基站与用户端之间的蒸发波导分布，并结合抛物线方程计算基站与用户端的路径损失；依据基站的发射功率、发射天线增益、接收天线增益、接收机灵敏度、系统裕量和系统损耗计算基站的通信系统能力；判断通信系统能力是否大于路径损失。
[0115]
进一步地，可选的，本技术实施例提供的通信方法还包括：判断用户端是否发生移动；在判断结果为是的情况下，判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离，依据判断结果匹配对应的通信方式；在判断结果为否的情况下，维持当前通信方式。
[0116]
具体的，结合步骤s1002至步骤s1006，本技术实施例提供的通信方法具体实现过程可以为图6所示，具体如下：
[0117]
step1，在基站侧，判断定位模块的运行状态是否可用，若是，则执行step2(即，本技术实施例中的步骤s1004)，若否，则执行step3(即，本技术实施例中的步骤s1006)；
[0118]
step2，通过定位模块确定基站与用户端的相对位置；
[0119]
step3，通过天线阵列和远端射频模块进行扫描，自适应跟踪确定用户端的相对位置；
[0120]
step4，判断与用户端的相对位置是否大于或等于预设距离；若是，则执行step5；若否，则执行step8；
[0121]
step5，在判断结果为是的情况下，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端见的路径损失；若是，则执行step6；若否，则执行step7。
[0122]
其中，依据气象数据和蒸发波导状态判断通信系统能力是否大于基站与用户端之间的路径损失包括：依据气象数据和预设蒸发波导预测模型，计算基站与用户端之间的蒸发波导分布，并结合抛物线方程计算基站与用户端的路径损失；依据基站的发射功率、发射天线增益、接收天线增益、接收机灵敏度、系统裕量和系统损耗计算基站的通信系统能力；判断通信系统能力是否大于路径损失。
[0123]
step6，在通信系统能力大于基站与用户端之间的路径损失的情况下，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信；
[0124]
其中，与用户端建立蒸发波导通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，建立蒸发波导通信链路。
[0125]
step7，在通信系统能力小于或等于基站与用户端见的路径损失的情况下，与用户端建立散射通信链路进行通信；
[0126]
其中，与用户端建立散射通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，增加发射机辐射功率、采用高灵敏度接收机、提高收发天线增益、选取一定背书功率放大器，建立散射通信链路。
[0127]
step8，在判断结果为否的情况下，与用户端建立微波通信进行通信。
[0128]
其中，与用户端建立微波通信链路进行通信的过程如下：主机端向用户端发送通信握手信号，用户端回应主机端，建立微波通信链路。
[0129]
step9，判断用户端是否发生移动，若是，则执行step4；若否，则维持当前通信方式。
[0130]
本发明实施例中，判断定位模块的运行状态是否正常；在判断结果为是的情况下，通过定位模块确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；在判断结果为否的情况下，通过天线阵列和远端射频模块进行扫描，自适应跟踪确定用户端的相对位置，并根据蒸发波导状态与用户端的相对位置确定对应的通信方式；其中，通信方式包括：散射通信方式、微波通信方式和蒸发波导通信方式。也就是说，本发明实施例能够用于近岸通信网络覆盖、海上通信管理、海陆数据交互、海上互联网接入、跨海通信、舰船通信等方面，属于海陆信息交互、海上通信方式一体化、通信基站建设、近海面蒸发波导、海上信息传输、超视距通信等技术领域，从而满足海上近远程通信的巨大需求的技术效果。
[0131]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。