同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法和装置

1.本发明涉及通信卫星技术领域，尤其涉及一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法和装置。


背景技术：

2.卫星通信系统是全球通信系统的重要组成部分，具有传输距离远、覆盖范围广、通信方式灵活多样以及不受地理环境影响等优势。相关技术中，小型化终端一般工作在半双工模式下，即在同一时间里只能接收数据或者发送数据，而不能同时接收和发送数据；传统的卫星网络协议采用固定的上下行对称时隙，对于一些侧重上行数据回传的系统而言，造成分配的固定下行时频资源浪费，降低了系统的数据吞吐量。


技术实现要素：

3.本发明提供一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法和装置，用以解决现有技术中卫星通信时频资源浪费率较高的缺陷，实现高效资源分配。
4.本发明提供一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿；基于所述时延预补偿，向所述终端发送用于响应所述第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，所述第一下行数据包括用于指示所述终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；所述时延预补偿用于使所述终端在发送完所述第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收所述第一下行数据。
5.根据本发明提供的一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，所述基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿，包括：计算所述卫星和所述终端之间通信距离；基于所述通信距离，生成卫星与所述终端之间的传播时延；基于所述第一上行数据对应的目标帧的帧长和所述传播时延，生成所述时延预补偿。
6.根据本发明提供的一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，所述速率信息通过如下方式确定：对所述第一上行数据对应的目标帧进行信噪比计算，生成下一个时隙的信道状态的预测结果；基于所述预测结果生成所述速率信息。
7.根据本发明提供的一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，在所述接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧之前，所述方法包括：
广播导频；接收所述终端发送的请求信号，所述请求信号为所述终端基于所述导频生成的；对所述请求信号进行分析，生成应答信号；向所述终端发送所述应答信号；其中，所述应答信号包括用于指示所述终端发送所述第一上行数据的速率信息和帧长信息。
8.根据本发明提供的一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，所述目标帧包括：帧头和数据段，所述数据段的传输速率基于所述速率信息确定；所述数据段包括至少一个目标长度的数据包，所述数据包的数量基于所述帧长信息确定。
9.本发明还提供另一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，包括：接收卫星发送的第一下行数据，所述第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧。
10.根据本发明提供的一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，所述基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧，包括：处理所述第一下行数据，生成所述第二上行数据；在处理完成所述第一下行数据目标时长后，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧。
11.本发明还提供一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，包括：第一接收模块，用于接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；第一生成模块，用于基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿；第一发送模块，用于基于所述时延预补偿，向所述终端发送用于响应所述第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，所述第一下行数据包括用于指示所述终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；所述时延预补偿用于使所述终端在发送完所述第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收所述第一下行数据。
12.本发明还提供另一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，包括：第二接收模块，用于接收卫星发送的第一下行数据，所述第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；第二发送模块，用于基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧。
13.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的步骤。
14.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的步骤。
15.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的步骤。
16.本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法和装置，通过在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，显著提高数据传输的灵活性和可靠性；并通过设置时延预补偿以控制卫星发射第一下行数据的时间，使得终端能够在恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据，从而有效提高上行时频资源利用率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的流程示意图之一；图2是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的流程示意图之二；图3是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的流程示意图之三；图4是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的原理图之一；图5是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的流程示意图之四；图6是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的原理图之二；图7是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置的结构示意图之一；图8是本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置的结构示意图之二；图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.下面结合图1、图3-图6描述本发明的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法。
21.需要说明的是，该实施例所提出的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信
方法应用于卫星侧，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的执行主体为卫星。
22.该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法主要应用于侧重上行数据回传业务的应用场景。
23.如图1所示，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法包括：步骤110、步骤120和步骤130。
24.步骤110、卫星接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；在该步骤中，可以理解的是，终端可以为地面终端，在卫星通信过程中，一般涉及卫星和其他终端之间的数据交互。其他终端可以为与卫星通信相连的服务器、通信装置或用户的终端等，其中，用户的终端包括台式电脑等非移动终端以及手机、平板电脑、车载终端以及手表等移动终端。
25.上行数据为终端上传的数据，即为终端向卫星发送的数据。其中，上行数据可以包括上行业务信息或上行应答等。
26.第一上行数据用于表征卫星所接收到的上行数据。
27.目标帧为上行数据的帧结构表示。
28.需要说明的是，在本实施例中，卫星隐蔽通信采用短帧猝发体制，通信的基本单位为帧。
29.通过采用短帧猝发体制，有助于提高系统的抗侦测能力，通过下行时隙与上行时隙最大化重叠，可以缩短上下行信号总的空中存续时间，从而提高系统的隐蔽性。
30.如图4所示，在一些实施例中，目标帧可以包括：帧头和数据段。
31.在该实施例中，整个目标帧的帧长为tf。
32.帧头属于目标帧的开销部分，帧头信息传输的准确性决定后续数据信息能否正确接收，帧头长为t
h 。
33.在实际执行过程中，帧头一般以系统允许的最低速率进行传输，以保证高准确性。
34.数据段中包含有终端需上传至卫星的主要信息，数据段长为（tfꢀ‑
th）。
35.其中，帧头可以包括：同步头、帧标识和勤务段；同步头的时长为，帧标识的时长为，勤务段的时长为。
36.同步头用于信号的捕获、跟踪和载波恢复；帧标识用于指示本帧的开始；勤务段用于指示速率档位、帧长以及数据包数等信息。
37.数据段包括一个或多个目标长度的数据包。
38.其中，同一数据段中每个数据包的长度相同，均为目标长度，且目标长度可以基于用户自定义，例如可以将每个数据包的比特长度固定为n bits，其中n＞0。
39.可以理解的是，通过改变数据段中数据包的数量n，即可改变目标帧的帧长tf，其中，n≥0且n为整数。
40.需要说明的是，在传输过程中，数据段的传输速率可以基于传输的速率信息确定；数据包的数量n可以基于目标帧的帧长信息确定。
41.例如，在确定目标帧的帧长信息后，基于帧长信息调整数据段中数据包的数量，从而使目标帧的帧长达到帧长信息所指定的帧长。
42.其中，传输的速率信息以及目标帧的帧长信息的确定方式将在后续实施例中进行说明，在此暂不作赘述。
43.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，通过将目标帧的结构设计为特殊结构，使得目标帧能够更好地与时延预补偿配合，以控制卫星发射第一下行数据的时间，使得终端能够在恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据，从而有效提高上行时频资源利用率；除此之外，通过调节目标帧中数据包的数量，可以调整目标帧的帧长，从而实现在数据传输阶段，能够采用自适应变速率来控制上行数据的传输，以提高数据传输的灵活性和可靠性。
44.步骤120、卫星基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿，时延预补偿用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据；如图5所示，在该步骤中，时延预补偿为卫星在接收到第一上行数据至向终端返回基于第一上行数据生成的第一下行数据这一时间段的时长。
45.时延预补偿用于使终端能够在发送完成第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时，刚好接收到第一下行数据，并处理第一下行数据。
46.其中，第一下行数据为终端接收的数据，也即终端接收的由卫星基于第一上行数据所生成的用于响应第一上行数据的数据。
47.第一下行数据可以为下行业务信息或应答信息等。
48.在该实施例中，卫星在接收到终端发送的第一上行数据后，通过对第一上行数据对应的目标帧进行解析及处理，生成时延预补偿，并确定发起第一下行数据的时刻。
49.下面通过实施例对时延预补偿的生成步骤进行具体说明。
50.如图6所示，在一些实施例中，步骤120可以包括：计算卫星和终端之间通信距离；基于通信距离，生成卫星与终端之间的传播时延；基于第一上行数据对应的目标帧的帧长和传播时延，生成时延预补偿。
51.在该实施例中，通信距离即为卫星和地面终端之间理论最远通信距离。
52.在实际执行过程中，可以通过公式：确定卫星和地面终端之间通信距离，其中为卫星和地面终端之间通信距离，为地球半径，h为卫星轨道高度，为卫星的最小仰角。
53.其中，通过公式：可以确定地心角，其中，为地心角，为地球半径，h为卫星轨道高度，为卫星的最小仰角。
54.通过公式：
可以确定卫星的半视角，其中，为半视角，为地球半径，h为卫星轨道高度，为卫星的最小仰角。
55.在得到地心角和卫星的半视角之后，即可确定卫星的最小仰角，然后基于最小仰角即可得到卫星和地面终端之间通信距离。
56.例如，在同步轨道卫星参数为：轨道高度35786km，卫星的最小仰角为10
°
的情况下，通过上述公式可以计算得到为71
°
，为8.5
°
，从而得到通信距离为40586km。
57.在得到卫星和地面终端之间通信距离之后，基于通信距离，即可生成卫星与终端之间的传播时延。
58.其中，传播时延用于表征卫星和地面终端之间的通信延时。
59.在实际执行过程中，可以通过公式：确定传播时延，其中，1为信号单向传输延迟时间，为卫星和地面终端之间通信距离，c为光速。
60.在一些实施例中，还可以在的基础上，进一步预留终端内部时钟误差和其他传输估算误差时间等裕量时间ε，以增加一定的裕量时间作为传输延迟时隙。
61.其中，裕量时间ε可以基于用户自定义，或可在实际环境中通过测试确定。
62.通过将信号单向传输延迟时间和裕量时间相加求和，即可得到传播时延。
63.在得到传播时延之后，通过计算第一上行数据对应的目标帧的帧长和传播时延的时间差，即可得到时延预补偿。
64.具体可通过公式：确定时延预补偿，其中为时延预补偿，为目标帧的帧长，为同步头的时长，为帧标识的时长，为传播时延。
65.在实际执行过程中，终端向卫星发射帧长为的第一上行数据对应的目标帧，在卫星捕获到第一上行数据对应的目标帧后，在目标帧同步成功后从勤务段开始计数，当接收的第一上行数据对应的目标帧计时到时刻，卫星向终端发射第一下行数据，从而使得终端恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据。
66.例如，在同步轨道卫星参数为：轨道高度35786km，卫星的最小仰角为10
°
的情况下，计算得到通信距离为40586km，从而计算得到信号单向传输延迟时间为135ms，且通过测试确定裕量时间ε为15ms，则可以确定传播时延为150ms。
67.当卫星捕获到第一上行数据对应的目标帧后，在目标帧同步成功后从勤务段开始计数，当到达时刻时，卫星向终端发射第一下行数据，从而使得终端恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据。
68.发明人在研发过程中发现，相关技术中主要依据用户数和上下行业务数量的比率进行上下行时隙切换点的动态调整，来支持非对称业务的信息传输，但在该传输方式中，上下行时隙独立占用，对于侧重上行数据回传业务来说，下行时隙仍然占用一定的开销，从而导致资源利用率不高。
69.在本发明实施例中，通过设置时延预补偿以控制卫星发射第一下行数据的时间，即控制第一下行数据提前时延预补偿t发起，通过控制协议指示第一下行数据的发起时刻，从而实现对传播时延的预补偿，使得终端能够在恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据，实现了上下行时隙的最大化重叠，缩短信号的空中存续时间，从而提高系统隐蔽性；对于侧重上行数据回传业务的数据传输而言，能够有效减少下行时隙占用的开销，提高上行时频资源利用率，从而提高资源分配的灵活性和合理性。
70.步骤130、基于时延预补偿，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息。
71.在该步骤中，第一下行数据为终端接收的数据，也即终端接收的由卫星基于第一上行数据所生成的用于响应第一上行数据的数据。
72.第一下行数据可以为下行业务信息或应答信息等。
73.第一下行数据对应的目标帧的帧结构与上述实施例相同，可以包括帧头和数据段，在此不作赘述。
74.需要说明的是，第一下行数据包括用于指示终端生成第二上行数据的指令信息，例如可以包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息、第二上行数据对应的目标帧的帧长信息以及发送第二上行数据的功率信息等。
75.其中，第二上行数据为终端在接收到第一下行数据后，基于第一下行数据所生成的用于发送给卫星的数据。
76.第二上行数据可以为新的业务信息，或者也可以为与之前发射的上行数据对应的业务信息相同的信息。
77.第二上行数据的内容可以基于终端接收到的第一下行数据的内容确定。
78.第二上行数据对应的目标帧的帧结构与上述实施例相同，可以包括帧头和数据段，在此不作赘述。
79.可以理解的是，第一上行数据和第二上行数据为两个连续发射时隙所对应的上行数据，其中，第二上行数据为终端在发送第一上行数据后的下一个发射时隙所发射的上行数据。
80.速率信息为终端向卫星发送第二上行数据时的数据发送速率。
81.在一些实施例中，速率信息可以包括多个档位的速率。
82.帧长信息为终端向卫星发送的第二上行数据的目标帧的帧长。
83.需要说明的是，对于卫星在任一时序接收到的终端发送的上行数据，卫星均会基于该时隙接收到的上行数据，生成在下一时隙接收到的上行数据所对应的速率信息和帧长信息。
84.然后卫星将基于第一上行数据所生成的第二上行数据对应的速率信息和帧长信息存储于第一下行数据中，发送至终端。
85.终端在接收到第一下行数据后，解析得到第二上行数据对应的速率信息和帧长信息，并基于帧长信息调整第二上行数据中数据段中的数据包的数量，以生成满足帧长信息中目标帧长的目标帧，并按照速率信息中的目标速率向卫星发射目标帧长的第二上行数据。
86.下面通过具体实施例，对速率信息的确定方式进行说明。
87.在一些实施例中，速率信息通过如下方式确定：对第一上行数据对应的目标帧进行信噪比计算，生成下一个时隙的信道状态的预测结果；基于预测结果生成速率信息。
88.在该实施例中，信道状态的预测结果用于表征通信质量高低以及通信速率的快慢。
89.信道状态的衡量标准为接收端根据接收到的信号进行信噪比估计，并将估计结果作为下一个时隙的信道状态的预测结果。
90.在实际执行过程中，卫星在接收到第一上行数据后，可以对第一上行数据的信噪比进行预估，并将预估结果作为下一个时隙的信道状态的预测结果，以确定终端发射第二上行数据时的速率信息。
91.例如，在预测结果较好的情况下，则将速率较快的档位确定为第二上行数据对应的速率信息；终端在接收到速率信息后，以较快的速率向卫星发送第二上行数据的速率，从而提高数据传输的速率。
92.或者在预测结果不佳的情况下，则将速率较低的档位确定为第二上行数据对应的速率信息；终端在接收到速率信息后，适当降低向卫星发送第二上行数据的速率，以避免第二上行数据丢失，从而提高数据传输的质量。
93.发明人在研发过程中还发现，相关技术中，主要采用单一固定速率进行数据传输，从而导致数据的传输效果不佳，且无法适应复杂多变的信道状态。
94.在本发明实施例中，在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，依据信道状态灵活调整信息速率和数据帧长，能够适应实时变化的业务的需求和信道的环境以实现时隙的动态分配；在信道环境较好时，尽量多传输信息，以提高数据传输的效率；在信道环境变差时，通过降低信息传输的速率来保障数据传输的准确性和可靠性，从而能够有效提高对信道的适应性，并提高数据传输的质量、效率以及可靠性。
95.例如，如图3所示，在实际执行过程中，卫星接收到终端发送的第一帧，也即在当前时隙发送的第一上行数据。
96.通过计算得到信号单向传输延迟时间为135ms，且通过测试确定裕量时间ε为15ms，则可以确定传播时延为150ms。
97.当卫星捕获到第一帧的目标帧后，在目标帧同步成功后从勤务段开始计数，当到达时刻时，卫星向终端发射第一下行数据，从而使得终端恰好发完第一帧时开始接收并处理第一下行数据。
98.除此之外，卫星还基于当前接收到的第一帧的信噪比，生成下一个时隙的信道状态的预测结果，并基于预测结果生成速率信息。
99.基于当前接收到的第一上行数据的内容，生成用于指示终端生成第二上行数据的指示信息，也即生成用于指示终端生成第二帧的指示信息。
100.卫星将以上信息通过第一下行数据发送至终端，该第一下行数据包括卫星给终端的是否切换传输速率、是否改变发射功率以及是否改变目标帧的帧长等指示信息。
101.终端接收到第一下行数据后，基于第一下行数据的内容，生成下一时隙发送的第
二上行数据，也即第二帧。
102.例如，在第一下行数据包括确定切换传输速率、发射功率或帧长的指示信息的情况下，终端以新的模式完成组帧，并按照第一下行数据中所包括的帧长信息生成第二上行数据，按照一下行数据中所包括的速率信息向卫星发射第二帧。
103.卫星在接收到卫星发射的第二帧后，将该第二帧更新为当前时隙下的第一上行数据，并重复上述步骤，向终端返回基于该第一上行数据生成的第一下行数据。
104.其中，该第一下行数据中还包括对接收到的第一帧中业务信息的确认信息。
105.该确认信息用于指示终端是否需要重传第一帧所发送的第一上行数据。
106.终端在发射第二帧过程中接收到卫星返回的基于第二帧的下行应答，也即卫星基于第二帧所生成的第一下行数据，该第一下行数据包括对第一帧中业务信息的确认，如果需要重传，终端则在第三帧的时隙发送第一帧的重传信息。
107.如果不需要重传，终端则在第三帧发送新的业务信息。
108.在本发明的以上实施例中，通过面向同步轨道卫星隐蔽通信的非对称业务需求，引入控制协议对传播时延进行预补偿，以减小时隙资源开销。例如，面向侧重上行数据回传业务的应用场景和数据快速回传需求，控制下行信号发起时间，使得终端发送完上行业务切换到接收状态时下行信号刚好到达终端，从而减少接收下行信号的等待时间，提高了时频资源利用率。
109.除此之外，通过对传输时延进行预补偿使得上下行时隙最大化重叠，可以有效减少上下行信号总的空中存续时间，提高系统隐蔽性。
110.另外，在时隙资源分配阶段，根据信道环境进行业务帧大小的调整来保证数据的传输，引入信噪比估计对信道状态进行估计和预测，相应调整信号的信息速率和帧长，增加了灵活性。
111.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，通过在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，显著提高数据传输灵活性和可靠性；并通过设置时延预补偿以控制卫星发射第一下行数据的时间，使得终端能够在恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据，可使终端适应信道状态调整时隙，灵活地支持非对称业务，从而有效提高时频资源利用率，并能缩短信号空中存续时间，提高抗侦测能力。
112.根据本发明的一些实施例，在步骤110之前，该方法还可以包括：卫星广播导频；卫星接收终端发送的请求信号，请求信号为终端基于导频生成的；对请求信号进行分析，生成应答信号；向终端发送应答信号；其中，应答信号包括用于指示终端发送第一上行数据的速率信息和帧长信息。
113.在该实施例中，导频中包括无干扰频点等信息。
114.请求信号为由终端生成的，用于向卫星发起接入请求的信号。
115.其中，请求信号中携带有业务量等信息。
116.应答信号为由卫星生成的，用于响应接入请求的信号。
117.在卫星接收到请求信号后，对请求信号进行频谱感知和信噪比估计，并对请求信
号中携带的业务量等信息进行分析，生成与业务量适配的用于指示下一时隙终端所发送的上行数据的速率信息和帧长信息。
118.卫星基于上述信息生成应答信号，并将应答信号发送至终端。
119.终端在接收到应答信号后，对应答信号进行解析，基于应答信号中的速率信息和帧长信息生成并向卫星发送第一上行数据。
120.卫星接收第一上行数据，进入业务传输阶段，开始循环执行步骤110和步骤120，直至业务传输完成。
121.可以理解的是，该实施例用于卫星和终端在进行业务数据传输之前的匹配阶段。
122.例如，继续参考图3，在实际执行过程中，卫星周期地广播导频，由于卫星对接收信号进行实时频谱感知，此时导频中携带无干扰频点等信息。
123.终端开机，接收导频，提取无干扰频点发起上行接入请求信号，请求帧中携带业务量等信息。
124.其中，终端可以采用随遇接入或预约接入方式，在接入成功后终端与卫星建立时间同步。
125.需要说明的是，在接入阶段，终端可以采用默认的速率和帧长向卫星发射接入请求信号。
126.卫星收到请求信号后，向终端返回应答信号。在该步骤中，卫星对收到的请求信号进行频谱感知和信噪比估计，并结合业务量作出决策，指示该终端使用哪个速率档位和帧长，应答帧中包含速率信息和帧长信息等调整信息。
127.终端收到接入成功的应答信号，启动发射上行业务信号，也即发射第一上行数据，上发时基于应答信号指示的速率信息和帧长信息等进行匹配以及发射。
128.卫星接收上行回传业务，通过下行信令发送应答或下行业务数据，也即第一下行数据。在这个过程中，卫星将对传播时延进行预补偿，生成时延预补偿，并基于时延预补偿发起下行信号，也即在卫星返回下行数据的同时，终端也在发射上行数据，实现下行时隙与上行时隙最大化重叠，从而使得下行信号到达终端的时刻刚好是终端发送完上行业务切换到接收状态的时刻，缩短了上下行信号总的空中存续时间。
129.终端恰好发送完毕第一上行数据时开始接收并处理第一下行数据，处理延时后预留一定的保护间隔。
130.如卫星发送下行业务数据给终端，则终端视情况决定是否通过信令发送上行应答或继续发送上行业务数据，上发时基于下行信号指示的速率信息和帧长信息等进行匹配。
131.如有必要，重复执行步骤110和步骤120，直至本业务流程结束。
132.需要说明的是，在接入过程中可以采用固定预留时隙，以简化协议控制和帧开销；而在传输业务数据阶段，则可以采用动态时隙分配。
133.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，通过在业务传输之前的匹配阶段，由卫星基于接收的请求信号生成用于指示终端发送第一帧业务信息的第一上行数据的速率信息和帧长信息，能够实现基于实时变化的业务的需求和信道的环境的时隙动态分配，从而提高数据传输的灵活性和可靠性。下面对本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置进行描述，下文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置与上文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时
隙通信方法可相互对应参照。
134.需要说明的是，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置应用于卫星。
135.如图7所示，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，包括：第一接收模块710、第一生成模块720和第一发送模块730。
136.第一接收模块710，用于接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；第一生成模块720，用于基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿信息；第一发送模块730，用于基于时延预补偿信息，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；时延预补偿信息用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据。
137.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，通过在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，显著提高数据传输的灵活性和可靠性；并通过设置时延预补偿以控制卫星发射第一下行数据的时间，使得终端能够在恰好发完第一上行数据对应的目标帧时开始接收并处理第一下行数据，从而有效提高上行时频资源利用率。
138.在一些实施例中，第一生成模块720，还可以用于：计算卫星和终端之间最远通信距离；基于最远通信距离，生成卫星与终端之间的传播时延；基于第一上行数据对应的目标帧的时长和传播时延，生成时延预补偿信息。
139.在一些实施例中，该装置还可以包括第二生成模块，用于：对第一上行数据对应的目标帧进行信噪比计算，生成下一个时隙的信道状态的预测结果；基于预测结果生成速率信息。
140.在一些实施例中，该装置还可以包括：第一广播模块，用于在接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧之前，广播导频；第三接收模块，用于接收终端发送的请求信号，请求信号为终端基于导频生成的；第三生成模块，用于对请求信号进行分析，生成应答信号；第三发送模块，用于向终端发送应答信号；其中，应答信号包括用于指示终端发送第一上行数据的速率信息和帧长信息。
141.在一些实施例中，目标帧包括：帧头和数据段，数据段的传输速率基于速率信息确定；数据段包括至少一个目标长度的数据包，数据包的数量基于帧长信息确定。
142.下面结合图2-图6对本发明提供的另一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法进行描述，下文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法与上文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法可相互对应参照。
143.需要说明的是，下文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，
应用于终端，其执行主体为终端，其中，终端可以为非移动终端，如电脑或服务器等，或者也可以为移动终端，包括但不限于手机、平板电脑、车载终端或手表等。
144.如图2所示，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，包括：步骤210和步骤220。
145.步骤210、终端接收卫星发送的第一下行数据，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；在该步骤中，第一下行数据为终端接收的数据，也即终端接收的由卫星基于第一上行数据所生成的用于响应第一上行数据的数据。
146.第一下行数据可以为下行业务信息或应答信息等。
147.第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息。
148.其中，速率信息和帧长信息的确定方法已在上述实施例中进行说明，在此不作赘述。
149.在一些实施例中，第一下行数据还包括用于指示终端是否需要重传上一时隙所发送的第一上行数据的确认信息。
150.第二上行数据为终端在下一个时隙向卫星发送的数据，该第二上行数据可以为业务信息。
151.基于卫星发送的第一下行数据中的确认信息，该第二上行数据可以为新的业务信息，或者也可以为在当前时隙的上一个时隙，终端向卫星所发送的业务信息。
152.步骤220、终端基于第一下行数据，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
153.在该步骤中，第二上行数据对应的目标帧的帧结构与第一上行数据对应的目标帧的帧结构类似，可以包括帧头和数据段。
154.其中，第二上行数据对应的目标帧的帧长基于第一下行数据中的帧长信息确定。
155.终端向卫星发送第二上行数据时的数据传输速率，基于第一下行数据中的速率信息确定。
156.第二上行数据的具体内容基于终端接收的上一时隙的第一下行数据中的确认信息所确定。
157.例如，在上一时隙所接收到的第一下行数据中的确认信息为需要重传业务信息的情况下，则终端将当前时隙所发送的第二上行数据确定为上个时隙所发送的业务信息。
158.如果确认信息为不需要重传，则终端将当前时隙所发送的第二上行数据确定为新的业务信息。
159.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，通过在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，能够显著提高数据传输的灵活性和可靠性。
160.在一些实施例中，步骤220还可以包括：终端处理第一下行数据，生成第二上行数据；终端在处理完成第一下行数据目标时长后，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
161.在该实施例中，目标时长为保护间隔。
162.目标时长可以基于实测结果确定。
163.在实际执行过程中，在终端处理完第一下行数据后，可以预留一定的保护间隔，也即在目标时长后，再向卫星发送第二上行数据。
164.卫星接收第二上行数据，开始执行步骤120，具体实现步骤已在上述实施例中进行说明，在此不作赘述。
165.在该实施例中，通过设置保护间隔，可以避免数据丢失，提高数据传输的可靠性。
166.下面对本发明提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置进行描述，下文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置与上文描述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法可相互对应参照。
167.需要说明的是，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置应用于终端。
168.如图8所示，该同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，包括：第二接收模块810和第二发送模块820。
169.第二接收模块810，用于接收卫星发送的第一下行数据，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；第二发送模块820，用于基于第一下行数据，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
170.根据本发明实施例提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，通过在数据传输阶段，采用自适应变速率来控制上行数据的传输，能够显著提高数据传输的灵活性和可靠性。
171.在一些实施例中，该装置还可以包括：第四生成模块，用于处理第一下行数据，生成第二上行数据；第二发送模块820，还可以用于在处理完成第一下行数据目标时长后，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
172.图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(communications interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，该方法包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿信息；基于时延预补偿信息，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；时延预补偿信息用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据，或者，该方法包括：接收卫星发送的第一下行数据，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；基于第一下行数据，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
173.此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施
例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
174.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，该方法包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿信息；基于时延预补偿信息，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；时延预补偿信息用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据，或者，该方法包括：接收卫星发送的第一下行数据，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；基于第一下行数据，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
175.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，该方法包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿信息；基于时延预补偿信息，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；时延预补偿信息用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据，或者，该方法包括：接收卫星发送的第一下行数据，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；基于第一下行数据，向卫星发送第二上行数据对应的目标帧。
176.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
177.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
178.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿；基于所述时延预补偿，向所述终端发送用于响应所述第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，所述第一下行数据包括用于指示所述终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；所述时延预补偿用于使所述终端在发送完所述第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收所述第一下行数据。2.根据权利要求1所述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，所述基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿，包括：计算所述卫星和所述终端之间通信距离；基于所述通信距离，生成卫星与所述终端之间的传播时延；基于所述第一上行数据对应的目标帧的帧长和所述传播时延，生成所述时延预补偿。3.根据权利要求1或2所述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，所述速率信息通过如下方式确定：对所述第一上行数据对应的目标帧进行信噪比计算，生成下一个时隙的信道状态的预测结果；基于所述预测结果生成所述速率信息。4.根据权利要求1或2所述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，在所述接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧之前，所述方法包括：广播导频；接收所述终端发送的请求信号，所述请求信号为所述终端基于所述导频生成的；对所述请求信号进行分析，生成应答信号；向所述终端发送所述应答信号；其中，所述应答信号包括用于指示所述终端发送所述第一上行数据的速率信息和帧长信息。5.根据权利要求1或2所述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，所述目标帧包括：帧头和数据段，所述数据段的传输速率基于所述速率信息确定；所述数据段包括至少一个目标长度的数据包，所述数据包的数量基于所述帧长信息确定。6.一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，包括：接收卫星发送的第一下行数据，所述第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧。7.根据权利要求6所述的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，其特征在于，所述基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧，包括：处理所述第一下行数据，生成所述第二上行数据；在处理完成所述第一下行数据目标时长后，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的
目标帧。8.一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，其特征在于，包括：第一接收模块，用于接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；第一生成模块，用于基于所述第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿；第一发送模块，用于基于所述时延预补偿，向所述终端发送用于响应所述第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，所述第一下行数据包括用于指示所述终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；所述时延预补偿用于使所述终端在发送完所述第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收所述第一下行数据。9.一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信装置，其特征在于，包括：第二接收模块，用于接收卫星发送的第一下行数据，所述第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；第二发送模块，用于基于所述第一下行数据，向所述卫星发送所述第二上行数据对应的目标帧。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法和装置，所述同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法包括：接收终端发送的第一上行数据对应的目标帧；基于第一上行数据对应的目标帧，生成时延预补偿；基于时延预补偿，向终端发送用于响应第一上行数据对应的目标帧的第一下行数据；其中，第一下行数据包括用于指示终端发送第二上行数据的速率信息和帧长信息；时延预补偿用于使终端在发送完第一上行数据对应的目标帧并切换至接收状态时接收第一下行数据。本发明的同步轨道卫星隐蔽通信的非对称动态时隙通信方法，可灵活地支持非对称业务，提高时频资源利用率，并能缩短信号空中存续时间，提高抗侦测能力。能力。能力。


技术研发人员：闵紫薇 张瑞 王帅 王嘉钰 卢琨 宋金鹏 乔舒琦
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/3/8