一种透过无人机的通讯系统技术方案

本发明专利技术揭露了一套包括一组发射器段，一条具有多组并行传输通道之传递段，以及一组接收器段的通信系统，其中，发射器段从某一发送源位置输入多组传输信号；该多组输入信号被转换为多个波前复用信号，该多个波前复用信号再经由调节器被转换为多个波前复用波形，该多个波前复用波形经由该传递段传输至接收器段。其中，该传递段包括多组并行传输通道以传输该多组波前复用波形，其中第一波前复用波形经由第一传输通道传输，以及第二波前复用波形经由第二传输通道传输，其中，在某一目的地之接收器段接收来自传输通道的该多组波前复用波形，并经由解调器将该多个波前复用波形分别转换为多个波前复用信号，再通过一组波前解复用转换器将该多个波前复用信号还原至应有的信号。

【技术实现步骤摘要】
一种透过无人机的通讯系统
本专利技术是关于一类无人机，特别是涉及一类利用无人机与其他通信基础设施进行通信的架构。
技术介绍
当灾难发生，许多地面基础设施，包括手机和互联网服务变得不那么实用。针对紧急情况和灾难恢复系统，灾区的居民和救援人员有实时通讯的需求。对监视(如视频和图像)数据的存取也很重要。无人机(UAV)对这些平和的任务是非常有用的工具。以下是平和任务系统需要的三个实时功能：为当地居民特设(adhoc)的通讯网络，可在商业手机频段，和/或在WiFi(ISM)无线频段操作；为救援工作着特设的通讯网络，可在紧急频段操作；为空中可移动监测平台至监测中心之视频和图像通信。利用一架大型UAV来执行上述之三功能是一定可行的。但另一执行方式也是可行的；也可以通过一架小型的UAV只执行和/或支持一项功能。在这些实施方案中，一架小型的无人机的通信负载是有限制的,也是可以被分配的：如约20公斤重，200W的功率消耗，以及在至少高于“地面气象”之高度飞行的时间初始设定为12小时。无人机能在高于海拔5公里的高度飞行是一较佳之选择。在这份说明书中，有四种先进通讯技术是紧急服务架构的核心：无人机作为通信节点；前置通讯网络；用于用户和无人机之间，是针对有手持设备之用户,以及利用远程波束形成器(RBFN)与地基波束成形(GBBF)设施；后置通讯网络设施,(是指“背面通道”或“馈线链结”)用于地面基础设施和无人机之间，包括无人机和地基波束成形(GBBF)处理中心之间的背面通道或馈线链结；波前复用/解复用(WF复用/解复用),对远程波束成形器(RBFN)/地基波束成形(GBBF)馈线链结传输之背面通道校准、在接收器中通过来自不同架无人机信道的信号之相干功率合成，通过无人机备援确保安全之传输。多架小型无人机可以被“组合”起来执行某一通讯功能。例如，当手机信号塔不作用时，无人机可以取代信号塔的功能。当地居民可用手机通过取代信号塔的无人机与外界沟通。我们可以快速部署4架小型无人机，通过后置通讯网络把4架无人机组合起来，用以取代替因紧急情况或灾害而受到损坏的本地手机信号塔蜂窝信号塔或基站。这些信号塔或基站的功能是由于目前的紧急情况或灾害而受到损坏的。居民可使用其现有的个人通信设备包括他们自己的手机，通过这些小型无人机所组成之临时通讯网络与外界进行通信。在这种情况下，我们可能对无人机的负载能力加以区分。对用于小型无人机上的通信负载施以尺寸-重量及耗电量(SW&P)的限制：大约小于5公斤重以及小于50W功率消耗。监视平台的负载在白天可用(被动式的)可见光传感器来照成照片或可见光像片。在夜间作业除了可见光传感器外也需可见光照明设备。这些可见光照明设备有可能装在与可见光传感器同组无人机上，或装在别组无人机上。另外，(被动式的)红外传感器也可用于夜视和照成红外光像片。在夜间以及阴天(或下雨)，可见光传感器是无法有效的执行照像任务。但微波传感器可用于夜间以及阴天(或下雨)来执行照像的任务。单基地雷达可以通过单架的无人机部署雷达发射器及雷达接收器。多基地雷达可以通过多架无人机的编队部署成为一被动雷达接收器及其他电波发射平台当做雷达发射器。多架无人机能协调成为有相干功率合成功能的一组射频接收系统，再通过地基波束成形设施根据对各种无人机平台上的所有接收组件的位置/方位的实时信息来处理接收的雷达反射信号。此一被动雷达接收系统可配合现在已知的射频电波发射平台之地面反射电波。这些电波发射平台包括来自全球定位系统(GPS)在L波段的导航卫星，或来自许多其他全球导航卫星系统(GNSS)在L波段的卫星。此一组可移动的被动雷达接收系统也能够利用许多直播卫星作为雷达电波发射平台。因为直播卫星对某覆盖区域的高功率辐射以及电波之地面反射都已有了，所以只要布署一组可移动的被动雷达接收系统就能组成了一套有效的雷达系统。许多高功率辐射直接广播卫星(DBS)对其陆地覆盖区域都具有高EIRP或在S,或在Ku及Ka频带。这些发射的射频电波大都具有超过500MHz的瞬时带宽，可视为照亮覆盖区“地表”之“已知的信号”。一组由多架无人机组成的被动雷达接收系统可通过直接的路径接收某一直播星辐射之“已知的信号”.同时也接收其陆地覆盖区地表反射之“已知的信号”。此外，最近在静止或非静止轨道上部署之卫星有许多Ka高功率辐射波束。这些卫星也可以视为可能的雷达射频电波发射平台。UHF、L、S、C、X、KU以及Ka波段频谱如下表美国IEEE标准定义。TableofIEEEbandBandFrequencyrangeOriginofname]HFband3to30MHzHighFrequencyVHFband30to300MHzVeryHighFrequencyUHFband300to1000MHzUltraHighFrequencyLband1to2GHzLongwaveSband2to4GHzShortwaveCband4to8GHzCompromisebetweenSandXXband8to12GHzUsedinWWIIforfirecontrol,Xforcross(asincrosshair)Kuband12to18GHzKurz-underKband18to27GHzGermanKurz(short)Kaband27to40GHzKurz-aboveVband40to75GHzWband75to110GHzWfollowsVinthealphabetmmband110to300GHz图1示出了救援任务无人机的情景。三种由无人机提供重要的任务：通讯网络部署：以供灾区之当地居民利用其现有的手机通讯，通讯机(M1)取代在轴辐式通讯架构中受损之基地台，以及居民可以用自己的手机在需要的时候寻求帮助；通讯网络部署以供救援队利用其特殊的手机通讯，无人机(M2)成为快速部署之基地台以作为抢险队员和他们的调度员间的通讯桥梁，并可使用分开的紧急频段以及轴辐式通讯架构；可供视觉观察之监控平台，其中，无人机(M3)可于瞬间取得灾区的视频并转发至通信枢纽；并可使用专用之高数据速率链接。所有这三个主要的任务都会透过相同并具有传达紧急信息能力的通信枢纽。用户可以通过位于同一通信枢纽之网关在两个网络间进行通讯，通信枢纽应是电信服务供货商所支持的标准移动通信枢纽。以下是相关于本揭露之通信功能之一个设计的例子，其要求概括如下：在空中段包括使用16位元素的天线数组为前景通讯网络服务，每一组4元素之子数组都具有多波束能力并且每一波束都能保持数据速率在10Mbps，以及组成一组在S/L波段和C波段的稀疏数组；此稀疏数组是由4个具有之多波束能力并保持数据速率在10Mbps的子数组组成的；所设计Ku频段的馈线链路需160MHz之频宽在用户段包括被服务小区之居民可使用普通手机，以及公共救援任务设备在4.9GHz操作；在地面段使用三台Ku波段天线同时各别跟踪3架无人机，同时保持双向链路，每向以150MHz之数据速率传输。地基波束成形(GBBF)设施有跟踪无人机上各子数组方向不断变化之能力。
技术实现思路
本专利技术揭露一套通讯系统，该通讯系统包含：某一发射器段，具有多条并行传输通道之某一传递段，以及某一接收器段；其中该发射器段在某一来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一套通讯系统，系包含：一组发射器段，具有一复数个传输通道之一条传递段，以及一组接收器段；其中该发射器段在一来源位置输入将被传输之一复数个输入讯号，执行一波前复用转换将该输入讯号转换成一波前复用讯号，在经由该传递段以传送该波前复用波形至该接收器段之前，利用调变器调变该波前复用讯号成该波前复用波形；其中该传递段包含该复数个传输通道之一部份以传送该波前复用波形；其中一第一波前复用波形系传输在一第一传输通道上；以及一第二波前复用波形系传输在一第二传输通道上；其中位于一目的地之该接收器段系从该传输通道接收该波前复用波形；其中由一解调器在该被接收之波前复用波形上执行一解调，以分别转换该被接收之波前复用波形为一被接收之波前复用讯号，再对该被接收之波前复用讯号执行一波前解复用转换以复原该被接收之波前复用讯号为多个独立之讯号。

【技术特征摘要】
1.一套通讯系统，系包含：一组发射器段，具有一传递段，以及一组接收器段；其中该发射器段在一来源位置输入将被传输之一复数个输入讯号，执行一波前复用转换将该输入讯号转换成一波前复用讯号，在经由该传递段以传送该波前复用波形至该接收器段之前，利用调变器调变该波前复用讯号成该波前复用波形；其中该传递段包含复数个传输通道的一部分以传送该波前复用波形；其中一第一波前复用波形系传输在一第一传输通道上；以及一第二波前复用波形系传输在一第二传输通道上；其中位于一目的地之该接收器段系从该传输通道接收该波前复用波形；其中由一解调器在该被接收之波前复用波形上执行一解调，以分别转换该被接收之波前复用波形为一被接收之波前复用讯号，再对该被接收之波前复用讯号执行一波前解复用转换以复原该被接收之波前复用讯号为多个独立之讯号，其中，该输入讯号包括数字讯号，模拟讯号，数字与模拟混合讯号，以及欲被传送至使用一共同频槽的多个频道上之一复数个数字讯号串流，其中该多个频道之数目至少与被接收之数字讯号串流数目一样多，该系统进一步包含下列操作：在由不同方向传送该波前复用波形至该传递段上的多个转发平台之前，在传送器区段中变频该波前复用波形至传递频带的一相同频槽；该传递段上的多个转发平台接收并将该波前复用波形变频至该传递频带之该共同频槽，且在重传该被变频后之波前复用波形至该接收器段之前，放大该被变频后之波前复用波形；以及在利用解调器进行解调之前，在一客户端接收从多个方向的多个转发平台所转发的该波前复用波形且将在该接收器段中所接收之波前复用波形变频至一基带频率，从而产生一多通道的基带波前复用波形，并且在使用一波前解复用处理器前，该解调器将所接收之该基带波前复用波形转换成基带波前复用讯号。2.如权利要求1所述的一套通讯系统，其中该输入讯号包含数字讯号，模拟讯号，数字模拟混合讯号，以及欲被传送至一复数个频率上操作之多个频道之一复数个数字讯号串流，其中该多个频道之数目至少与被接收之数字讯号串流数目一样多，该通讯系统进一步包含下列操作：在传送该波前复用波形至一传递段前，将该波前复用波形变频为一传递频带；以及在该接收器段的一客户端接收并变频从多种信道频率所接收之该波前复用波形至一基带频率，从而产生一基频波前复用波形。3.如权利要求1所述的通讯系统，其中在该波前复用转换之N个输入中至少有一个输入被设为接地讯号，且对应于该波前解复用之端口被用来作认证，其中N>2。4.如权利要求1所述的通讯系统，其中该波前复用转换之N个输入讯号中有M个输入讯号系设定为接地讯号，其中M>0以及N>2，其中该通讯系统经由N个自一传送器段通过该传递段以至该接收器段之并行信道以传递(N-M)个独立讯号串流。5.如权利要求4所述的通讯系统，其中该传送器段仅传送N1个独立讯号串流至该接收器段，其中N1<(N-M)，其中该接收器段经由从该传递段中之(N-M)个频道中所接收的任一N1个频道之波前复用波形重组该N1个独立讯号串流。6.一无线通信系统，包含：一传送器段，具有一复数个传输通道之传递段以及一接收器段；其中该传送器段在一来源位置输入将被传输之一复数个输入讯号，执行一波前复用转换将该输入讯号转换成一波前复用讯号，利用一调变器调变该波前复用讯号成一波前复用波形，经由连接该传送器段及该接收器段之该传递段传送该波前复用波形；...

【专利技术属性】
技术研发人员：章成栋，
申请(专利权)人：空间数码系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US