一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置和基于衛(wèi)星授時的無線通信方法。該無線通信裝置包括系統(tǒng)控制模塊、衛(wèi)星定位授時模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線數(shù)傳模塊。該裝置按照衛(wèi)星授時的時序信息進(jìn)行發(fā)射和接收，避免競爭沖突和相互干擾，更有效的利用系統(tǒng)帶寬，實(shí)現(xiàn)在沒有主控節(jié)點(diǎn)或基站信號下的多點(diǎn)有序通信，特別適合在戶外無基站并且無主控節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場景，能實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下的相互通信。
【專利說明】一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)，具體涉及一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]無線通值的發(fā)展歷史可以追溯到19世紀(jì)。1864年壽克斯韋從理論上證明了電磁波的存在；1876年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在；1900年馬可尼等人利用電磁波進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線電通信取得了成功，從此世界進(jìn)入了無線電通信的新時代。
[0003]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)均可提供連續(xù)導(dǎo)航定位與授時服務(wù)。衛(wèi)星授時成功后可提供秒脈沖信號(1PPS/1PPM)輸出，此格式時間信號每秒或每分輸出一個脈沖，該輸出脈沖精度高，授時精度可達(dá)30nS。
[0004]隨之移動電話的發(fā)展，蜂窩網(wǎng)無線通信已經(jīng)歷了 GSM、3G、4G技術(shù)的演變，成為智能手機(jī)的主要通信方式。蜂窩網(wǎng)依賴于事先架設(shè)好的基站，終端之間并不直接通信，而是依賴于基站的轉(zhuǎn)發(fā)，終端在移動過程中會漫游切換，同一個基站下面的終端會共享基站的帶寬資源。終端需要先搜索基站信號并與基站同步后，獲取基站信令及時序信息才能進(jìn)入信息通信狀態(tài)。目前智能手機(jī)依賴于基站信號的覆蓋或WIFI接入熱點(diǎn)，在戶外沒有基站信號覆蓋和WIFI接入熱點(diǎn)的區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。WIFI信號一般工作在2.4GHz頻率或5.8GHz頻率，由于工作頻率高、信號傳輸?shù)睦@射能力差、空間損耗大，WIFI覆蓋一般為短距離覆蓋，覆蓋半徑一般不超過200米。
[0005]還有一些無線通信技術(shù)不依賴于基站架設(shè)，包括無線數(shù)傳電臺、對講機(jī)等，這些通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)終端之間的直接通信。無線數(shù)傳電臺是指借助DSP技術(shù)和無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺。數(shù)傳電臺的使用從最早的按鍵電碼、電報、模擬電臺加無線MODEM，發(fā)展到目前的數(shù)字電臺和迪￡、軟件無線電；傳輸信號也從代碼、低速數(shù)據(jù)(300?19.2kbps)到高速數(shù)據(jù)(64Kbps?20Mbps),可以傳輸包括遙控遙測數(shù)據(jù)、動態(tài)圖像等業(yè)務(wù)。無線數(shù)傳電臺所使用的調(diào)制方式主要包括FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波、正交頻分復(fù)用(OFDM)等，無線數(shù)傳電臺所使用的編碼方式主要包括卷積碼、Reed-S01mon(RS)碼、低密度校驗(yàn)(LDPC)碼、Turbo碼等。無線數(shù)傳電臺一般工作在IGHz以下，包括150MHz、230MHz、433MHz等頻段，由于工作頻率低、信號傳輸?shù)睦@射能力好、空間損耗小，無線數(shù)傳電臺可支持遠(yuǎn)距離傳輸，覆蓋半徑可達(dá)幾公里到幾十公里。
[0006]無線數(shù)傳電臺一般采用分時復(fù)用的方式來共享資源，在任意時刻，通信網(wǎng)絡(luò)里的某一個節(jié)點(diǎn)處于發(fā)射狀態(tài)，其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)，完成發(fā)射節(jié)點(diǎn)到接收節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸，如果同時有兩個或多個節(jié)點(diǎn)處于發(fā)射狀態(tài)，則會導(dǎo)致相互干擾，不能完成正確的通信。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有主控節(jié)點(diǎn)時，可以通過主控節(jié)點(diǎn)來控制所有其它受控節(jié)點(diǎn)的發(fā)射與接收，從而避免競爭產(chǎn)生的干擾和錯誤；受控節(jié)點(diǎn)需要先搜索主控節(jié)點(diǎn)并與主控節(jié)點(diǎn)同步后，獲取主控節(jié)點(diǎn)信令及時序信息才能進(jìn)入信息通信狀態(tài)。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沒有主控節(jié)點(diǎn)時，如果出現(xiàn)競爭導(dǎo)致信息傳輸錯誤，只能通過錯誤重傳等方式來解決，這樣會導(dǎo)致有效帶寬下降，如果通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多，則競爭沖突的概率會增大，導(dǎo)致系統(tǒng)帶寬的顯著下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]至少為了解決上述問題中的一種或多種，本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的無線通信方法可在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下按照衛(wèi)星授時的時序信息進(jìn)行發(fā)射和接收，避免競爭沖突和相互干擾，更有效的利用系統(tǒng)帶寬，該方法特別適合在戶外無基站并且無主控節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場景。本發(fā)明還提出了一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置，可在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下按照衛(wèi)星授時的時序信息進(jìn)行發(fā)射和接收，避免競爭沖突和相互干擾，更有效的利用系統(tǒng)帶寬，該裝置特別適合在戶外無基站并且無主控節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場景，能實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)(蘋果10S平臺手機(jī)、三星Android平臺手機(jī)等)在沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下的相互通信。
[0008]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，在有衛(wèi)星信號的情況下，通過GPS模塊或北斗模塊或GPS北斗雙模模塊進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，根據(jù)授時信號，按照預(yù)先設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)來控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)射和接收，避免相互干擾，最大可能地有效利用系統(tǒng)帶寬。本發(fā)明提出的一種基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，其特征在于它包括以下步驟:
1)初始化系統(tǒng)參數(shù)，包括:幀同步序列、信號幀周期、時隙總數(shù)、發(fā)射時隙、接收時隙、競爭時隙；
2)進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，輸出衛(wèi)星秒脈沖信號，并根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行分頻或倍頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號；
3)進(jìn)行幀同步序列檢測，在檢測完成后，輸出檢測幀脈沖信號；
4)根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)；
5)根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為信號幀脈沖信號周期除以時隙總數(shù)，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步，根據(jù)發(fā)射時隙參數(shù)配置發(fā)射時隙所占用的時隙，根據(jù)接收時隙參數(shù)配置接收時隙所占用的時隙，根據(jù)競爭時隙參數(shù)配置競爭時隙所占用的時隙；
6)在所配置的發(fā)射時隙進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去；在所配置的接收時隙進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息；在所配置的競爭時隙默認(rèn)處于接收狀態(tài)，進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息，在競爭時隙有相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，切換成發(fā)射狀態(tài)，在競爭時隙對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。
[0009]在上述基于衛(wèi)星授時的無線通信方法中所設(shè)計(jì)的信號幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。衛(wèi)星授時為GPS衛(wèi)星授時或北斗衛(wèi)星授時或GPS北斗雙模衛(wèi)星授時，衛(wèi)星授時成功后可生成秒脈沖信號，秒脈沖信號周期為絕對時間1秒或者1分鐘。上述系統(tǒng)參數(shù)中的幀結(jié)構(gòu)周期T可配置為秒脈沖周期的L倍，L為任意正整數(shù)，對秒脈沖信號進(jìn)行L倍的分頻即可以得到相應(yīng)的幀脈沖信號；上述系統(tǒng)參數(shù)中的幀結(jié)構(gòu)周期T可配置為秒脈沖周期的L分之一，L為任意正整數(shù)，對秒脈沖信號進(jìn)行L倍的倍頻即可以得到相應(yīng)的幀脈沖信號。
[0010]根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)中的時隙總數(shù)K和上述幀脈沖周期T，可以得到時隙周期Ts為幀脈沖周期除以時隙總數(shù)，即T/K，其中時隙總數(shù)K為任意正整數(shù)。
[0011]上述基于衛(wèi)星定位授時的無線通信方法中所述的發(fā)射時隙為不超過時隙總數(shù)的任意0個到多個時隙，且發(fā)射時隙的位置可以任意指定。在發(fā)射時隙內(nèi)系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)，將定義在發(fā)射時隙上發(fā)送的業(yè)務(wù)信息經(jīng)過編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。
[0012]上述基于衛(wèi)星定位授時的無線通信方法中所述的接收時隙為不超過時隙總數(shù)的任意0個到多個時隙，且接收時隙的位置可以任意指定。在接收時隙內(nèi)系統(tǒng)處于接收狀態(tài)，從無線射頻載波接收信號進(jìn)行解調(diào)及解碼并獲取信息。
[0013]上述基于衛(wèi)星定位授時的無線通信方法中所述的競爭時隙為不超過時隙總數(shù)的任意0個到多個時隙，且競爭時隙的位置可以任意指定。競爭時隙是指在該時隙同時可能有多個節(jié)點(diǎn)處于發(fā)射狀態(tài)從而導(dǎo)致競爭和干擾。在競爭時隙內(nèi)系統(tǒng)處于默認(rèn)處于接收狀態(tài)，進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號進(jìn)行解調(diào)及解碼并獲取信息，在競爭時隙有相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，切換成發(fā)射狀態(tài)，在競爭時隙對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。
[0014]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的信息包括音頻、視頻、圖片、對講、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、報警信息的一種或多種。
[0015]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的編碼方式為卷積碼、Reed-solomon(RS)碼、低密度校驗(yàn)(LDPC)碼、Turbo碼中的一種或多種的級聯(lián)組合。
[0016]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的調(diào)制方式為FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波、正交頻分復(fù)用(0FDM)中的一種。
[0017]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的幀同步序列是偽隨機(jī)(PN)序列、Gold序列、hadamard序列、kasami序列、0VSF序列、walsh序列、Barker序列和循環(huán)前綴中的一種。
[0018]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的第3)步中的幀同步序列檢測方法為相關(guān)檢測法。通過將接收信號與本地儲存的幀同步序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，然后通過相關(guān)峰的捕獲來確定接收信號中幀同步序列的位置，從而得到檢測幀同步脈沖。相關(guān)運(yùn)算的相關(guān)函數(shù)α (η)如下式所示:
α (η) = Σ mM = 0r (n_m) *.c (m)
其中，r(n)為接收序列，c(n)為本地存儲的幀同步序列，M為幀同步序列的長度，*代表共軛運(yùn)算，.代表乘法運(yùn)算符。
[0019]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的第4)步中衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)方式為線性濾波、卡爾曼濾波、最小均方誤差(LMS)濾波、最小二乘(LS)濾波中的一種。
[0020]上述的基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，所述的線性濾波方式為:Ρ(η) =Σ mM =iP (n-m).a(m) +PW(n).b+P」(n).c,其中，Pw(n)為第n巾貞的衛(wèi)星巾貞脈沖信號，Ρ」(η)為第η中貞的檢測巾貞脈沖信號，Ρ(η)為第η巾貞的巾貞脈沖信號,且滿足0 < a(m) ^ 1>0 ^ b ^ 1>0彡c彡1、Μ為整數(shù)。當(dāng)Μ關(guān)0、a (m)關(guān)0、b關(guān)0、c關(guān)0時，幀脈沖信號為衛(wèi)星幀脈沖信號、檢測幀脈沖信號和過去幀的幀脈沖信號的線性濾波輸出。當(dāng)M = 0、b = l、c = 0時，幀脈沖信號即為衛(wèi)星幀脈沖信號，與檢測幀脈沖信號和過去幀的幀脈沖信號無關(guān)；iM = 0、b=0, C = I時，幀脈沖信號即為檢測幀脈沖信號，與衛(wèi)星幀脈沖信號和過去幀的幀脈沖信號無關(guān)；當(dāng)M =l、a(l) = l、b = 0、c = O時，幀脈沖信號即為上一幀的幀脈沖信號，與衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號無關(guān)。
[0021]本發(fā)明提出了一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置，它含有:
系統(tǒng)控制模塊:它與衛(wèi)星定位授時模塊相連，獲取衛(wèi)星定位授時模塊所提供的授時信息；它與無線數(shù)傳模塊相連，根據(jù)衛(wèi)星授時信息控制無線數(shù)傳模塊的發(fā)射與接收；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)信息的處理方式；它與數(shù)據(jù)接口模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)接口模塊的工作模式，并且從數(shù)據(jù)接口模塊獲取外部控制信息；
衛(wèi)星定位授時模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，提供系統(tǒng)控制模塊授時信息，它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將定位信息送給數(shù)據(jù)處理模塊；
數(shù)據(jù)接口模塊:它與外部設(shè)備通信進(jìn)行數(shù)據(jù)信息及控制信息的傳輸；它與系統(tǒng)控制模塊相連，將外部控制信息傳送給系統(tǒng)控制模塊；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將外部數(shù)據(jù)信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，并從數(shù)據(jù)處理模塊獲取數(shù)據(jù)信息后傳送給外部設(shè)備；
數(shù)據(jù)處理模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，獲取數(shù)據(jù)信息的處理方式；它與衛(wèi)星定位授時模塊相連，獲取定位信息；它與數(shù)據(jù)接口模塊相連，按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與數(shù)據(jù)接口模塊進(jìn)行信息交互；它與無線數(shù)傳模塊相連，按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與無線數(shù)傳模塊進(jìn)行信息交互；
無線數(shù)傳模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，獲取發(fā)射和接收配置；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，在發(fā)射時隙將來自數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼調(diào)制后發(fā)射到無線載波上去，在接收時隙從無線載波上接收信號并進(jìn)行解調(diào)和解碼還原數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。
[0022]上述的無線通信裝置中所述的衛(wèi)星定位授時模塊為GPS授時模塊或北斗授時模塊或GPS北斗雙模授時模塊。
[0023]上述的無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊為WIFI模塊。
[0024]上述的無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊為藍(lán)牙模塊。
[0025]上述的無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊為以太網(wǎng)模塊。
[0026]上述的無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊為UART模塊。
[0027]上述的無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊為鍵盤和顯示屏模塊。
[0028]上述的無線通信裝置利用WIFI模塊連接智能終端，并獲取智能終端的數(shù)據(jù)信息后上述的無線通信方法進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)智能終端在沒有基站信號覆蓋環(huán)境下的相互通?目。
[0029]上述的無線通信裝置中所述的智能終端為基于1S系統(tǒng)的智能終端，包括但不限于蘋果iphone智能手機(jī)、ipad智能終端。
[0030]上述的無線通信裝置中所述的智能終端為基于Android系統(tǒng)的智能終端，包括但不限于三星galaxy系列智能手機(jī)及智能終端。
[0031]利用上述基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置，通過以下步驟完成節(jié)點(diǎn)間的有序通信:
1)系統(tǒng)控制模塊初始化系統(tǒng)參數(shù)，包括:幀同步序列、信號幀周期、時隙總數(shù)、發(fā)射時隙、接收時隙、競爭時隙；數(shù)據(jù)接口模塊與外部設(shè)備交互信息；
2)衛(wèi)星授時模塊進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，輸出衛(wèi)星秒脈沖信號給系統(tǒng)控制模塊，系統(tǒng)控制模塊根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行分頻或倍頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號；
3)無線數(shù)傳模塊進(jìn)行幀同步序列檢測，在檢測完成后，輸出檢測幀脈沖信號；
4)系統(tǒng)控制模塊根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)；
5)系統(tǒng)控制模塊根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為信號幀脈沖信號周期除以時隙總數(shù)，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步，根據(jù)發(fā)射時隙參數(shù)配置發(fā)射時隙所占用的時隙，根據(jù)接收時隙參數(shù)配置接收時隙所占用的時隙，根據(jù)競爭時隙參數(shù)配置競爭時隙所占用的時隙；
6)無線數(shù)傳模塊在所配置的發(fā)射時隙進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將來自數(shù)據(jù)處理模塊的信息發(fā)送到無線射頻載波上去；無線數(shù)傳模塊在所配置的接收時隙進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息，并將信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊；在所配置的競爭時隙默認(rèn)處于接收狀態(tài)，進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息，并將信息傳輸給數(shù)據(jù)處理模塊，在競爭時隙有來自數(shù)據(jù)處理模塊的信息需要發(fā)送時，切換成發(fā)射狀態(tài)，無線數(shù)傳模塊在競爭時隙對該信息進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。
[0032]通過本發(fā)明提出的無線通信方法，將衛(wèi)星幀脈沖信號、檢測幀脈沖信號和過去幀的幀脈沖信號結(jié)合起來對當(dāng)前幀的幀脈沖信號進(jìn)行估計(jì)，可以大大提高幀脈沖信號的估計(jì)精度。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任意終端有衛(wèi)星授時信號時，衛(wèi)星授時信息可以通過以上方法傳遞給其它終纟而。例如通彳目網(wǎng)絡(luò)中有4個終纟而:終纟而么、終纟而13、終纟而(]、終纟而D,當(dāng)終纟而A有衛(wèi)星授時信號，而其他終端均沒有衛(wèi)星授時信號時，終端A首先通過衛(wèi)星幀脈沖信號進(jìn)行時隙配置并發(fā)送信號，終端B、終端C和終端D接收到來自終端A的發(fā)送信號后，通過幀同步序列檢測得到檢測幀同步脈沖后，即獲得與終端A相同的授時信息，并按照檢測幀同步脈沖進(jìn)行時隙配置并發(fā)送信號，從而實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C和終端D的有序通信，可有效避免干擾。由于衛(wèi)星授時精度高，如果通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有衛(wèi)星授時信號的終端數(shù)量增加，可以進(jìn)一步提高通信網(wǎng)絡(luò)的整體授時精度。通過以上授時方法，通信網(wǎng)絡(luò)中的終端有了統(tǒng)一的授時信息，再通過時隙配置后，進(jìn)行有序的發(fā)送、接收和競爭，可以實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的有序通信，在沒有基站或主控節(jié)點(diǎn)的場景下，相對于純競爭的方式可以有效的避免沖突，提高系統(tǒng)吞吐率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的基于衛(wèi)星授時同步的無線通信方法示意圖；
圖2為本發(fā)明的信號幀結(jié)構(gòu)生成示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所使用的時隙分配示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所使用的時隙分配示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例3所使用的時隙分配示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例4所使用的時隙分配示意圖；
圖7為本發(fā)明的基于衛(wèi)星授時同步的無線通信裝置示意圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例5使用WIFI的無線通信裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明實(shí)施例5使用鍵盤和顯示屏的無線通信裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明實(shí)施例6對應(yīng)的無線通信裝置網(wǎng)絡(luò)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明提出的一種基于衛(wèi)星授時的無線通信方法，現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下?；谛l(wèi)星授時同步的無線通信方法示意圖如圖1所示，基于衛(wèi)星授時同步的無線通信方法的信號幀結(jié)構(gòu)生成示意圖如圖2所示。
[0035]實(shí)施例1
系統(tǒng)共有2個通信終端，即終端A、終端B，系統(tǒng)時隙分配示意圖如圖3所示。通過以下步驟完成終端A、終端B的相互通信:
1)初始化系統(tǒng)參數(shù):幀同步序列為PN序列；秒脈沖周期為I秒；信號幀周期為秒脈沖的4分之一，即0.25秒；時隙總數(shù)為2 ;終端A的發(fā)射時隙為時隙1，接收時隙為時隙2 ;終端B的發(fā)射時隙為時隙2，接收時隙為時隙I ;
2)進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，生成秒脈沖信號，秒脈沖信號周期為I秒；并根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行4倍頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號，周期為0.25秒；
3)進(jìn)行幀同步序列檢測，檢測方法為PN序列相關(guān)檢測法，在檢測完成后，輸出檢測幀脈沖信號；
4)根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方式為線性濾波，線性濾波方式為:P(n) = Σ mM=1P(n-m).a (m) +Pw (η).b+Ρ」(η).c，其中，Pw(n)為第 η幀的衛(wèi)星幀脈沖信號，Pj (η)為第η幀的檢測幀脈沖信號，P (η)為第η幀的幀脈沖信號，且O ( a(m)彡1，0彡b彡1，0彡c彡LM為整數(shù)。如果衛(wèi)星授時成功、幀同步序列檢測不成功，設(shè)定b = UM = 0，c = 0，幀脈沖信號即為衛(wèi)星幀脈沖信號；如果衛(wèi)星授時不成功、幀同步序列檢測成功，設(shè)定b = O,M = O,C= 1，幀脈沖信號即為檢測幀脈沖信號；如果衛(wèi)星授時不成功、巾貞同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0、M = 4、c = 0、a(l) =0.75、a(2) =0.125、a(3) = 0.l、a(4) = 0.025，當(dāng)前幀的幀脈沖信號為最近4幀的幀脈沖信號的濾波輸出；當(dāng)衛(wèi)星授時成功、并且?guī)叫蛄袡z測成功時，a(m)、b、c和M可以是滿足以下條件的任意組合:0<a(m) ^ l,0^b^ l,0^c^ I,M 為整數(shù)。比如:設(shè)定 M= Ua(I) = 0.25、b =
0.5、c = 0.25。
[0036]5)根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為0.125秒，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步；
6)在時隙1，終端A進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，終端B可接收到終端A所發(fā)射的信息；在時隙2，終端B進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，終端A可接收到終端B所發(fā)射的信息。從而實(shí)現(xiàn)在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下終端A、終端B之間的相互通信。
[0037]在上述實(shí)施例1中的步驟2)中，衛(wèi)星授時同步的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一 =GPS衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式二:北斗衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式三=GPS和北斗雙模衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號。
[0038]在上述實(shí)施例1中的步驟4)中，衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)方式為可以是線性濾波、卡爾曼濾波、最小均方誤差(LMS)濾波、最小二乘(LS)濾波中的一種。
[0039]在上述實(shí)施例1中的步驟6)中，所傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢允前ㄒ纛l、視頻、圖片、對講、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、報警信息的一種或多種。當(dāng)所述的信息為音頻時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A和終端B之間的語音通話或?qū)χv；當(dāng)所述的信息為GPS定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A和終端B之間的GPS位置共享；當(dāng)所述的信息為北斗定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A和終端B之間的北斗位置共享；當(dāng)所述的信息為短信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A和終端B之間的短信息收發(fā)；當(dāng)所述的信息為報警信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A和終端B之間的報警通知。
[0040]在上述實(shí)施例1中的步驟6)中，編碼方式可以是卷積碼、Reed-solomon (RS)碼、LDPC碼、Turbo碼中的一種或多種的級聯(lián)組合。
[0041]在上述實(shí)施例1中的步驟6)中，調(diào)制方式可以是為FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波和OFDM中的一種。
[0042]在上述實(shí)施例1中的步驟6)中，由于所有終端處于衛(wèi)星授時同步狀態(tài)后才會發(fā)射信號，任意時隙只有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，不會產(chǎn)生相互干擾。
[0043]本實(shí)施例1中，秒脈沖周期還可以是I分鐘。
[0044]本實(shí)施例1中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的2分之一、八分之一等任意整數(shù)分之一。
[0045]本實(shí)施例1中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的2倍、3倍等任意整數(shù)倍。
[0046]在實(shí)施例1中，終端A和終端B的時隙分配還可以是:終端A的發(fā)射時隙為時隙2，接收時隙為時隙I ;終端B的發(fā)射時隙為時隙1，接收時隙為時隙2。時隙分配的任意選擇均是本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容。
[0047]實(shí)施例2
系統(tǒng)共有6個通信終端，即終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F，系統(tǒng)時隙分配不意圖如圖4所不。通過以下步驟完成終纟而八、終纟而13、終纟而(]、終纟而0、終纟而E和終纟而F的相互通信:
(I)初始化系統(tǒng)參數(shù):幀同步序列為barker序列；秒脈沖周期為I秒；信號幀周期為秒脈沖的4倍，即4秒；時隙總數(shù)為8 ;終端A的發(fā)射時隙為時隙I和時隙3，其余均為接收時隙?’終端B的發(fā)射時隙為時隙2，其余均為接收時隙；終端C的發(fā)射時隙為時隙4和時隙5，其余均為接收時隙；終端D的發(fā)射時隙為時隙7，其余均為接收時隙；終端E的發(fā)射時隙為時隙6，其余均為接收時隙；終端F的發(fā)射時隙為時隙8，其余均為接收時隙；
2)進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，生成秒脈沖信號，秒脈沖信號周期為I秒；并根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行4分頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號，周期為4秒；
3)進(jìn)行幀同步序列檢測，檢測方法為barker序列相關(guān)檢測法，在檢測完成后，輸出檢測中貞脈沖信號；
4)根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方式為線性濾波，線性濾波方式為:P(n) = Σ mM=1P(n-m).a (m) +Pw (η).b+Ρ」(η).c，其中，Pw(n)為第 η幀的衛(wèi)星幀脈沖信號，Pj (η)為第η幀的檢測幀脈沖信號，P (η)為第η幀的幀脈沖信號，且O ( a(m)彡1，0彡b彡1，0彡c彡LM為整數(shù)。如果衛(wèi)星授時成功、幀同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0.7,M= Uc = O、a(l) = 0.3，幀脈沖信號即為衛(wèi)星幀脈沖信號和上一幀的幀脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、幀同步序列檢測成功，設(shè)定b = O、M = 2、c = 0.5, a(l) = 0.3、a(2) = 0.2，幀脈沖信號即為檢測幀脈沖信號和上兩幀的幀脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、巾貞同步序列檢測不成功，設(shè)定b = O、M = 2、c = O、a(l) =0.5、a(2) = 0.5，當(dāng)前幀的幀脈沖信號為最近2幀的幀脈沖信號的濾波輸出；當(dāng)衛(wèi)星授時成功、并且?guī)叫蛄袡z測成功時，a(m)、b、c和M可以是滿足以下條件的任意組合:O ^ a (m) ^ l,0^b^ l,0^c^ I,M 為整數(shù)。比如:M = O、b = 0.6、c = 0.4。
[0048]5)根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為0.5秒，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步；
6)在時隙I和時隙3，終端A進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端A所發(fā)射的信息；在時隙2，終端B進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端B所發(fā)射的信息；在時隙4和時隙5，終端C進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端C發(fā)射的信息；在時隙7，終端D進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端D所發(fā)射的信息；在時隙6，終端E進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端E所發(fā)射的信息；在時隙8，終端F進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端E所發(fā)射的信息。從而實(shí)現(xiàn)在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F之間的相互通信。
[0049]在上述實(shí)施例2中的步驟2)中，衛(wèi)星授時同步的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一 =GPS衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式二:北斗衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式三=GPS和北斗雙模衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號。
[0050]在上述實(shí)施例2中的步驟4)中，衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)方式為可以是線性濾波、卡爾曼濾波、最小均方誤差(LMS)濾波、最小二乘(LS)濾波中的一種。
[0051]在上述實(shí)施例2中的步驟6)中，所傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢允前ㄒ纛l、視頻、圖片、對講、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、報警信息的一種或多種。當(dāng)所述的信息為音頻時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F之間的語音通話或?qū)χv；當(dāng)所述的信息為GPS定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F之間的GPS位置共享；當(dāng)所述的信息為北斗定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F之間的北斗位置共享；當(dāng)所述的信息為短信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D、終端E和終端F之間的短信息收發(fā)；當(dāng)所述的信息為報警信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終纟而八、終纟而13、終纟而(]、終纟而0、終纟而E和終纟而F之間的報警通知。
[0052]在上述實(shí)施例2中的步驟6)中，編碼方式可以是卷積碼、Reed-solomon (RS)碼、LDPC碼、Turbo碼中的一種或多種的級聯(lián)組合。
[0053]在上述實(shí)施例2中的步驟6)中，調(diào)制方式可以是為FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波、OFDM中的一種。
[0054]在上述實(shí)施例2中的步驟6)中，由于所有終端處于衛(wèi)星授時同步狀態(tài)后才會發(fā)射信號，任意時隙只有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，不會產(chǎn)生相互干擾。
[0055]本實(shí)施例2中，秒脈沖周期還可以是1分鐘。
[0056]本實(shí)施例2中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的2分之一、3分之一等任意正整數(shù)分之一。
[0057]本實(shí)施例2中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的2倍、8倍等任意正整數(shù)倍。
[0058]在實(shí)施例2中，終端的時隙分配還可以在8個時隙里面任意指定，即任意時隙均可以配置成某個終端的發(fā)射時隙。同時終端數(shù)量還可以是2個、3個、4個、5個、7個、8個等任意正整數(shù)。時隙分配的任意選擇以及其它終端數(shù)量配置均是本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容。
[0059]實(shí)施例3
系統(tǒng)共有5個通信終端，即終端A、終端B、終端C、終端D和終端E，系統(tǒng)時隙分配示意圖如圖5所示。通過以下步驟完成終端A、終端B、終端C、終端D和終端E的相互通信:(1)初始化系統(tǒng)參數(shù):幀同步序列為walsh序列；秒脈沖周期為1秒；信號幀周期為秒脈沖的2分之一，即0.5秒；時隙總數(shù)為8 ;時隙4和時隙8為競爭時隙；終端A的發(fā)射時隙為時隙1和時隙2，接收時隙為時隙3、時隙5、時隙6和時隙7 ;終端B的發(fā)射時隙為時隙6，接收時隙為時隙1、時隙2、時隙3、時隙5和時隙7 ;終端C的發(fā)射時隙為時隙5，接收時隙為時隙1、時隙2、時隙3、時隙6和時隙7 ;終端D的發(fā)射時隙為時隙7，接收時隙為時隙1、時隙2、時隙3、時隙5和時隙6 ;終端E的發(fā)射時隙為時隙3，接收時隙為時隙1、時隙2、時隙5、時隙6和時隙7 ；
2)進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，生成秒脈沖信號，秒脈沖信號周期為1秒；并根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行2倍頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號，周期為0.5秒；
3)進(jìn)行幀同步序列檢測，檢測方法為walsh序列相關(guān)檢測法，在檢測完成后，輸出檢測中貞脈沖信號；
4)根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方式為線性濾波，線性濾波方式為:Ρ(η) = Σ mM=1P(n-m).a (m) +PW (n).b+P」(n).c，其中，Pw(n)為第 n幀的衛(wèi)星幀脈沖信號，Pj(n)為第η幀的檢測幀脈沖信號，Ρ(η)為第η幀的幀脈沖信號，且0 ( a(m)彡1，0彡b彡1，0彡c彡1，M為整數(shù)。如果衛(wèi)星授時成功、幀同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0.6、M= 2、c = 0、a(l) = 0.3、a(2) = 0.1，幀脈沖信號即為衛(wèi)星幀脈沖信號和上兩幀的幀脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、幀同步序列檢測成功，設(shè)定b =0、M = l、c = 0.4、a(l) = 0.6,巾貞脈沖信號即為檢測巾貞脈沖信號和上一巾貞的巾貞脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、巾貞同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0、Μ = 3、c = 0、a(l)=0.5、a(2) = 0.3、a(3) = 0.2，當(dāng)前幀的幀脈沖信號為最近3幀的幀脈沖信號的濾波輸出；當(dāng)衛(wèi)星授時成功、并且?guī)叫蛄袡z測成功時，a(m)、b、c和Μ可以是滿足以下條件的任意組合:0 < a(m) < 1,0 < b < 1,0 ^ c ^ 1, Μ 為整數(shù)。比如:M = 2、b = 0.4、c = 0.2、a (1) =0.3、a(2) =0.1。
[0060]5)根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為0.0625秒，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步；
6)在時隙1和時隙2，終端A進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端A所發(fā)射的信息；在時隙3，終端E進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端E所發(fā)射的信息；在時隙5，終端C進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端C發(fā)射的信息；在時隙6，終端B進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端B所發(fā)射的信息；在時隙7，終端D進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端D所發(fā)射的信息；在競爭時隙(時隙4和時隙8):所有終端默認(rèn)處于接收狀態(tài)，進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息，任意終端有相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，切換成發(fā)射狀態(tài)，對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。從而實(shí)現(xiàn)在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的相互通信。
[0061]在上述實(shí)施例3中的步驟2)中，衛(wèi)星授時同步的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一:GPS衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式二:北斗衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式三:GPS和北斗雙模衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號。
[0062]在上述實(shí)施例3中的步驟4)中，衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)方式為可以是線性濾波、卡爾曼濾波、最小均方誤差(LMS)濾波、最小二乘(LS)濾波中的一種。
[0063]在上述實(shí)施例3中的步驟6)中，所傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢允前ㄒ纛l、視頻、圖片、對講、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、報警信息的一種或多種。當(dāng)所述的信息為音頻時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的語音通話或?qū)χv；當(dāng)所述的信息為GPS定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的GPS位置共享；當(dāng)所述的信息為北斗定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的北斗位置共享；當(dāng)所述的信息為短信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的短信息收發(fā)；當(dāng)所述的信息為報警信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D和終端E之間的報警通知。
[0064]在上述實(shí)施例3中的步驟6)中，編碼方式可以是卷積碼、Reed-solomon (RS)碼、LDPC碼、Turbo碼中的一種或多種的級聯(lián)組合。
[0065]在上述實(shí)施例3中的步驟6)中，調(diào)制方式可以是為FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波、0FDM中的一種。
[0066]在上述實(shí)施例3中的步驟6)中，競爭時隙是指所有終端都有權(quán)限發(fā)射信號的時隙，這時會出現(xiàn)三種情況，第一種情況是在競爭時隙內(nèi)沒有任何終端處于發(fā)射狀態(tài)，此時沒有任何信息的傳輸；第二種情況是僅有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，此時其余終端可以接收到來自該發(fā)射終端的信息；第三種情況是有大于等于2個終端同時處于發(fā)射狀態(tài)，有可能導(dǎo)致相互干擾，不能正確傳遞數(shù)據(jù)信息。而在其它非競爭時隙，由于所有終端處于衛(wèi)星授時同步狀態(tài)后才會發(fā)射信號，任意時隙只有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，不會產(chǎn)生相互干擾。
[0067]本實(shí)施例3中，秒脈沖周期還可以是1分鐘。
[0068]本實(shí)施例3中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的4分之一、6分之一等任意正整數(shù)分之一。
[0069]本實(shí)施例3中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的3倍、5倍等任意正整數(shù)倍。
[0070]在實(shí)施例3中，終端的時隙分配還可以在8個時隙里面任意指定，即任意時隙均可以配置成某個終端的發(fā)射時隙，也可以配置成競爭時隙。同時終端數(shù)量還可以是2個、3個、4個、6個、7個、8個等任意正整數(shù)。時隙分配的任意選擇以及其它終端數(shù)量配置均是本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容。
[0071]實(shí)施例4
系統(tǒng)共有8個通信終％5，即終々、終％5 13、終％5 (]、終％5 0、終％5F和終纟而H，系統(tǒng)時隙分配示意圖如圖6所示。通過以下步驟完成終端A、終端B、終端C、終端D、終端E、終端F和終端H的相互通信:
(I)初始化系統(tǒng)參數(shù):幀同步序列為循環(huán)前綴；秒脈沖周期為I秒；信號幀周期為秒脈沖的I倍，即I秒；時隙總數(shù)為8 ;時隙2、時隙4、時隙6、時隙8、時隙10、時隙12、時隙14和時隙16為競爭時隙；終端A的發(fā)射時隙為時隙1，接收時隙為時隙3、時隙5、時隙7、時隙9、時隙11、時隙13和時隙15 ;終端B的發(fā)射時隙為時隙3，接收時隙為時隙1、時隙5、時隙7、時隙9、時隙11、時隙13和時隙15 ;終端C的發(fā)射時隙為時隙5，接收時隙為時隙1、時隙3、時隙7、時隙9、時隙11、時隙13和時隙15 ;終端D的發(fā)射時隙為時隙7，接收時隙為時隙
1、時隙3、時隙5、時隙9、時隙11、時隙13和時隙15 ;終端E的發(fā)射時隙為時隙9，接收時隙為時隙1、時隙3、時隙5、時隙7、時隙11、時隙13和時隙15 ;終端F的發(fā)射時隙為時隙11，接收時隙為時隙1、時隙3、時隙5、時隙7、時隙9、時隙13和時隙15 ;終端G的發(fā)射時隙為時隙13，接收時隙為時隙1、時隙3、時隙5、時隙7、時隙9、時隙11和時隙15 ;終端H的發(fā)射時隙為時隙15，接收時隙為時隙1、時隙3、時隙5、時隙7、時隙9、時隙11和時隙13 ；
2)進(jìn)行衛(wèi)星授時同步，在衛(wèi)星授時同步完成后，生成秒脈沖信號，秒脈沖信號周期為I秒；并根據(jù)信號幀周期，對衛(wèi)星秒脈沖信號進(jìn)行I倍頻，生成衛(wèi)星幀脈沖信號，周期為I秒；
3)進(jìn)行幀同步序列檢測，檢測方法為循環(huán)前綴相關(guān)檢測法，在檢測完成后，輸出檢測幀脈沖信號；
4)根據(jù)衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方式為線性濾波，線性濾波方式為:P(n) = Σ mM=1P(n-m).a (m) +Pw (η).b+Ρ」(η).c，其中，Pw(n)為第 η幀的衛(wèi)星幀脈沖信號，Pj (η)為第η幀的檢測幀脈沖信號，P (η)為第η幀的幀脈沖信號，且O ( a(m)彡1，0彡b彡1，0彡c彡LM為整數(shù)。如果衛(wèi)星授時成功、幀同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0.4、M = 1、c = O、a(l) = 0.6，幀脈沖信號即為衛(wèi)星幀脈沖信號和上一幀的幀脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、幀同步序列檢測成功，設(shè)定b = 0、M = 2、c=0.3、a(l) = 0.4、a(2) = 0.3，幀脈沖信號即為檢測幀脈沖信號和上兩幀的幀脈沖信號的線性濾波；如果衛(wèi)星授時不成功、巾貞同步序列檢測不成功，設(shè)定b = 0、M= 3、c = 0、a(l)=0.3、a (2) = 0.25、a (3) = 0.45，當(dāng)前幀的幀脈沖信號為最近3幀的幀脈沖信號的濾波輸出；當(dāng)衛(wèi)星授時成功、并且?guī)叫蛄袡z測成功時，a(m)、b、c和M可以是滿足以下條件的任意組合:0<a(m) ^ l,0^b^ l,0^c^ I,M 為整數(shù)。比如:M = 4、b = 0.1、c =0.Ua(I) =0.25、a(2) =0.25、a(3) =0.2、a(4) =0.1。
[0072]5)根據(jù)幀脈沖信號及時隙總數(shù)進(jìn)行時隙配置，每個時隙的周期為0.0625秒，第一個時隙的起始點(diǎn)與信號幀脈沖信號同步；
6)在時隙1，終端A進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端A所發(fā)射的信息；在時隙3，終端B進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端B所發(fā)射的信息；在時隙5，終端C進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端c所發(fā)射的信息；在時隙7，終端D進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端D所發(fā)射的信息；在時隙9，終端E進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端E發(fā)射的信息；在時隙11，終端F進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端F所發(fā)射的信息；在時隙13，終端G進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它終端均可接收到終端G所發(fā)射的信息；在時隙15，終端Η進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列，將信息發(fā)送到無線射頻載波上去，其它均可接收到終端Η所發(fā)射的信息；在競爭時隙(時隙2、時隙4、時隙6、時隙8、時隙10、時隙12、時隙14和時隙16):所有終端默認(rèn)處于接收狀態(tài)，進(jìn)行解調(diào)及解碼，從無線射頻載波接收信號并獲取信息，任意終端有相應(yīng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，切換成發(fā)射狀態(tài)，對該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制和插入幀同步序列后發(fā)送到無線射頻載波上去。從而實(shí)現(xiàn)在沒有主控節(jié)點(diǎn)的情況下終端Α、終端Β、終端C、終端D、終端Ε、終端F、終端G和終端Η之間的相互通信。
[0073]在上述實(shí)施例4中的步驟2)中，衛(wèi)星授時同步的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一:GPS衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式二:北斗衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號；
實(shí)施方式三:GPS和北斗雙模衛(wèi)星授時同步，生成秒脈沖信號。
[0074]在上述實(shí)施例4中的步驟4)中，衛(wèi)星幀脈沖信號和檢測幀脈沖信號對幀脈沖信號進(jìn)行校準(zhǔn)方式為可以是線性濾波、卡爾曼濾波、最小均方誤差(LMS)濾波、最小二乘(LS)濾波中的一種。
[0075]在上述實(shí)施例4中的步驟6)中，所傳輸?shù)男畔㈩愋涂梢允前ㄒ纛l、視頻、圖片、對講、GPS定位信息、北斗定位信息、短信息、報警信息的一種或多種。當(dāng)所述的信息為音頻時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端A、終端B、終端C、終端D、終端E、終端F、終端G和終端Η之間的語音通話或?qū)χv；當(dāng)所述的信息為GPS定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端Α、終端Β、終端C、終端D、終端Ε、終端F、終端G和終端Η之間的GPS位置共享；當(dāng)所述的信息為北斗定位信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終纟而八、終纟而13、終纟而(]、終纟而0、終纟而G和終纟而Η之間的北斗似直共孚；當(dāng)所述的信息為短信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端Α、終端Β、終端C、終端D、終端Ε、終端F、終端G和終端Η之間的短信息收發(fā)；當(dāng)所述的信息為報警信息時，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)終端Α、終端Β、終端C、終立而0、終纟而G和終纟而Η之間的報警通知。
[0076]在上述實(shí)施例4中的步驟6)中，編碼方式可以是卷積碼、Reed-solomon (RS)碼、LDPC碼、Turbo碼中的一種或多種的級聯(lián)組合。
[0077]在上述實(shí)施例4中的步驟6)中，調(diào)制方式可以是為FSK、MSK、GMSK、PSK、ASK、單載波、0FDM中的一種。
[0078]在上述實(shí)施例4中的步驟6)中，競爭時隙是指所有終端都有權(quán)限發(fā)射信號的時隙，這時會出現(xiàn)三種情況，第一種情況是在競爭時隙內(nèi)沒有任何終端處于發(fā)射狀態(tài)，此時沒有任何信息的傳輸；第二種情況是僅有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，此時其余終端可以接收到來自該發(fā)射終端的信息；第三種情況是有大于等于2個終端同時處于發(fā)射狀態(tài)，有可能導(dǎo)致相互干擾，不能正確傳遞數(shù)據(jù)信息。而在其它非競爭時隙，由于所有終端處于衛(wèi)星授時同步狀態(tài)后才會發(fā)射信號，任意時隙只有一個終端處于發(fā)射狀態(tài)，不會產(chǎn)生相互干擾。
[0079]本實(shí)施例4中，秒脈沖周期還可以是I分鐘。
[0080]本實(shí)施例4中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的5分之一、9分之一等任意正整數(shù)分之一。
[0081]本實(shí)施例4中，信號幀周期還可以是秒脈沖周期的6倍、7倍等任意正整數(shù)倍。
[0082]在實(shí)施例4中，終端的時隙分配還可以在16個時隙里面任意指定，即任意時隙均可以配置成某個終端的發(fā)射時隙，也可以配置成競爭時隙。同時終端數(shù)量還可以是2個、3個、4個、5個、6個、7個、9個、10個、16個等任意正整數(shù)。時隙分配的任意選擇以及其它終端數(shù)量配置均是本發(fā)明所保護(hù)的內(nèi)容。
[0083]實(shí)施例5
本發(fā)明提出的基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置如圖7所示。一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置，它含有:
系統(tǒng)控制模塊:它與衛(wèi)星定位授時模塊相連，獲取衛(wèi)星定位授時模塊所提供的授時信息；它與無線數(shù)傳模塊相連，根據(jù)衛(wèi)星授時信息控制無線數(shù)傳模塊的發(fā)射與接收；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)信息的處理方式；它與數(shù)據(jù)接口模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)接口模塊的工作模式，并且從數(shù)據(jù)接口模塊獲取外部控制信息；
衛(wèi)星定位授時模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，提供系統(tǒng)控制模塊授時信息，它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將定位信息送給數(shù)據(jù)處理模塊；
數(shù)據(jù)接口模塊:它與外部設(shè)備通信進(jìn)行數(shù)據(jù)信息及控制信息的傳輸；它與系統(tǒng)控制模塊相連，將外部控制信息傳送給系統(tǒng)控制模塊；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將外部數(shù)據(jù)信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，并從數(shù)據(jù)處理模塊獲取數(shù)據(jù)信息后傳送給外部設(shè)備；
數(shù)據(jù)處理模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，獲取數(shù)據(jù)信息的處理方式；它與衛(wèi)星定位授時模塊相連，獲取定位信息；它與數(shù)據(jù)接口模塊相連，按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與數(shù)據(jù)接口模塊進(jìn)行信息交互；它與無線數(shù)傳模塊相連，按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與無線數(shù)傳模塊進(jìn)行信息交互；
無線數(shù)傳模塊:它與系統(tǒng)控制模塊相連，獲取發(fā)射和接收配置；它與數(shù)據(jù)處理模塊相連，在發(fā)射時隙將來自數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼調(diào)制后發(fā)射到無線載波上去，在接收時隙從無線載波上接收信號并進(jìn)行解調(diào)和解碼還原數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。
[0084]在上述無線通信裝置中所述的衛(wèi)星定位授時模塊的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一:GPS授時模塊；
實(shí)施方式二:北斗授時模塊；
實(shí)施方式三=GPS和北斗雙模授時模塊。
[0085]在上述無線通信裝置中所述的數(shù)據(jù)接口模塊的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一 =WIFI模塊；
實(shí)施方式二:藍(lán)牙模塊；
實(shí)施方式三:以太網(wǎng)模塊；
實(shí)施方式四=UART模塊；
實(shí)施方式五:鍵盤和顯示屏模塊。
[0086]當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為WIFI模塊時，本發(fā)明提出的基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置示意圖如圖8所示。本裝置可以實(shí)現(xiàn)具有WIFI接口終端的遠(yuǎn)程無線通信。
[0087]當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為藍(lán)牙模塊時，本裝置可以實(shí)現(xiàn)具有藍(lán)牙接口終端的遠(yuǎn)程無線通?目。
[0088]當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為以太網(wǎng)模塊時，本裝置可以實(shí)現(xiàn)具有以太網(wǎng)接口終端的遠(yuǎn)程無線通信。
[0089]當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為UART模塊時，本裝置可以實(shí)現(xiàn)具有UART接口終端的遠(yuǎn)程無線通信。
[0090]當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為鍵盤和顯示屏模塊時，本發(fā)明提出的基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置示意圖如圖9所示。本裝置可以通過鍵盤和顯示屏模塊進(jìn)行人機(jī)信息提取、顯示和交換。
[0091]實(shí)施例6
在實(shí)施例5中，當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為WIFI模塊時，本發(fā)明提出的基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置示意圖如圖8所示。本裝置可以實(shí)現(xiàn)具有WIFI接口終端的遠(yuǎn)程無線通信，本實(shí)施例6就如何利用本發(fā)明提出的無線通信裝置實(shí)現(xiàn)具有WIFI接口終端的遠(yuǎn)程無線通信來進(jìn)行說明。
[0092]圖10為本發(fā)明提出的無線通信裝置所組成的通信網(wǎng)絡(luò)示意圖，本裝置的數(shù)據(jù)接口為WIFI模塊。如圖10所示，通信網(wǎng)絡(luò)中有采用本發(fā)明提出無線通信裝置的裝置Α、裝置Β、裝置C，以及具有WIFI功能的智能終端Α、智能終端Β1、智能終端Β2、智能終端C1、智能終端C2、智能終端C3。本裝置通過衛(wèi)星信號進(jìn)行衛(wèi)星定位和授時。本裝置通過WIFI信號來連接具有WIFI功能的智能終端，本裝置可以同時連接1個到多個WIFI智能終端額，裝置A連接了 1個智能終端，即智能終端A ;裝置B連接了 2個智能終端，分別是智能終端B1和智能終端B2 ;裝置C連接了 3個智能終端，分別是智能終端C1、智能終端C2和智能終端C3。本裝置通過無線數(shù)傳信號網(wǎng)絡(luò)完成裝置之間的遠(yuǎn)程無線傳輸，及裝置A、裝置B和裝置C的相互通信。這樣智能終端A、智能終端B1、智能終端B2、智能終端C1、智能終端C2、智能終端C3通過與本裝置的WIFI信號連接，再通過本裝置形成的無線數(shù)傳信號網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，實(shí)現(xiàn)智能終端在沒有基站信號覆蓋環(huán)境下的相互通信。
[0093]本實(shí)施例6中所述的智能終端的實(shí)施方式可以是:
實(shí)施方式一:基于10S系統(tǒng)的智能終端，包括但不限于蘋果iphone智能手機(jī)、ipad智能終端。
[0094]實(shí)施方式二:基于Android系統(tǒng)的智能終端，包括但不限于三星galaxy系列智能手機(jī)及智能終端。
[0095]本實(shí)施例無線通信網(wǎng)絡(luò)中的裝置數(shù)量還可以是2、4、6、7、8、16等任意正整數(shù)。本實(shí)施例無線通信網(wǎng)絡(luò)中的裝置通過WIFI連接智能終端的數(shù)量還可以是1、2、3、4、5、6、7、8等任意正整數(shù)。
[0096]同時，本實(shí)施例為數(shù)據(jù)接口模塊為WIFI模塊的無線通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)施例。當(dāng)數(shù)據(jù)接口模塊為藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)模塊或UART模塊時，亦可形成與本實(shí)施例類似的通信網(wǎng)絡(luò)，均在本實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0097]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種基于衛(wèi)星授時的無線通信裝置，其特征在于，該無線通信裝置包括系統(tǒng)控制模塊、衛(wèi)星定位授時模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線數(shù)傳模塊，其中: 所述系統(tǒng)控制模塊與衛(wèi)星定位授時模塊相連，以獲取衛(wèi)星定位授時模塊所提供的授時信息；并且所述系統(tǒng)控制模塊與無線數(shù)傳模塊相連，根據(jù)衛(wèi)星授時信息控制無線數(shù)傳模塊的發(fā)射與接收；并且所述系統(tǒng)控制模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)信息的處理方式；并且所述系統(tǒng)控制模塊與數(shù)據(jù)接口模塊相連，用于控制數(shù)據(jù)接口模塊的工作模式，并從數(shù)據(jù)接口模塊獲取外部控制信息； 所述衛(wèi)星定位授時模塊與系統(tǒng)控制模塊相連，以提供系統(tǒng)控制模塊授時信息，所述衛(wèi)星定位授時模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將定位信息送給數(shù)據(jù)處理模塊； 所述數(shù)據(jù)接口模塊與外部設(shè)備通信進(jìn)行數(shù)據(jù)信息及控制信息的傳輸；并且所述數(shù)據(jù)接口模塊與系統(tǒng)控制模塊相連，以將外部控制信息傳送給系統(tǒng)控制模塊；并且所述數(shù)據(jù)接口模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，以將外部數(shù)據(jù)信息傳送給數(shù)據(jù)處理模塊，并從數(shù)據(jù)處理模塊獲取數(shù)據(jù)信息后傳送給外部設(shè)備； 所述數(shù)據(jù)處理模塊與系統(tǒng)控制模塊相連，以獲取數(shù)據(jù)信息的處理方式；并且所述數(shù)據(jù)處理模塊與衛(wèi)星定位授時模塊相連，以獲取定位信息；并且所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)接口模塊相連，以按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與數(shù)據(jù)接口模塊進(jìn)行信息交互；并且所述數(shù)據(jù)處理模塊與無線數(shù)傳模塊相連，以按照系統(tǒng)控制模塊所配置的方式與無線數(shù)傳模塊進(jìn)行信息交互； 所述無線數(shù)傳模塊與系統(tǒng)控制模塊相連，獲取發(fā)射和接收配置；并且所述無線數(shù)傳模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，在發(fā)射時隙將來自數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼調(diào)制后發(fā)射到無線載波上去，在接收時隙從無線載波上接收信號并進(jìn)行解調(diào)和解碼還原數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于，所述的衛(wèi)星定位授時模塊為GPS授時模塊或北斗授時模塊或GPS北斗雙模授時模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口模塊為WIFI模塊、藍(lán)牙模塊、以太網(wǎng)模塊、UART模塊、或者鍵盤和顯示屏模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于，所述的無線通信裝置利用WIFI模塊連接智能終端，并獲取智能終端的數(shù)據(jù)信息后通過無線數(shù)傳模塊進(jìn)行無線傳輸，實(shí)現(xiàn)智能終端在沒有基站信號覆蓋環(huán)境下的相互通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線通信裝置，其特征在于，所述的智能終端為基于1S系統(tǒng)的智能終端或基于Android系統(tǒng)的智能終端。
6.一種用權(quán)利要求1-5之一所述的無線通信裝置進(jìn)行通信的方法。
【文檔編號】H04W56/00GK104270809SQ201410547427
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】符劍 申請人:成都微址科技有限公司