自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星分集單載波傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信【技術(shù)領(lǐng)域】，提出了一種自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星分集單載波傳輸方法，包括：(1)空間段由兩顆共軌衛(wèi)星提供基于處理轉(zhuǎn)發(fā)的信息服務(wù)，地面段衛(wèi)星接收機可以同時接收兩顆衛(wèi)星的信號，獲得空間分集增益；(2)利用基于循環(huán)前綴的單載波傳輸體制，有效對抗衛(wèi)星隨機攝動帶來的接收端幀間信號干擾；(3)衛(wèi)星接收機對接收到的信號進行均衡和后續(xù)信號處理，以特定的統(tǒng)計參數(shù)為指標，將當前循環(huán)前綴長度性能以1bit方式廣播至衛(wèi)星發(fā)送端；(4)衛(wèi)星發(fā)送端依據(jù)反饋信息，以指定的步長調(diào)整循環(huán)前綴長度。本發(fā)明在衛(wèi)星高度不精確可知情形下，實現(xiàn)以較低的復(fù)雜度、低速反饋開銷和較高的傳輸效率，獲得雙星傳輸帶來的信號分集增益。
【專利說明】自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星分集單載波傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種分布式衛(wèi)星通信信號傳輸方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于多顆共軌協(xié)同衛(wèi)星組成的分布式星群網(wǎng)絡(luò)，可以利用星間協(xié)同發(fā)送波束成形 技術(shù)，組成虛擬的分布式多天線傳輸系統(tǒng)，從而在獲得空間分集增益的同時提升網(wǎng)絡(luò)的功 率效率。然而，分布式協(xié)同發(fā)送波束成形技術(shù)對發(fā)送節(jié)點間的定時和載波同步要求較高。衛(wèi) 星10_ 7以上的高穩(wěn)定度頻率源可以保證較小的星間載波頻率差，從而可忽略頻率差引起的 系統(tǒng)性能損失。然而，衛(wèi)星漂移或攝動所帶來不同衛(wèi)星傳輸信號上的時間偏差如果不加以 補償將引入符號間干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)高速傳輸時性能明顯下降。
[0003] 這些時變的時間偏差難以在接收端進行估計后在發(fā)送端進行預(yù)補償。此外，位于 36000Km高空地球同步軌道的星群網(wǎng)絡(luò)中各衛(wèi)星在星地傳輸距離上的模糊度可達公里以上 級別。利用基于循環(huán)前綴的單載波頻域均衡技術(shù)，可以有效的對抗不同定時偏差帶來的符 號間干擾。以100Mbps的傳輸鏈路為例，為對抗兩顆衛(wèi)星2Km的傳輸鏈路上的差距，需要引 入循環(huán)前綴長度668bit，當幀長為1024bit時，傳輸效率僅為61 %。當傳輸速率提高或者 傳輸距離差加大時，傳輸效率將近一步下降。
[0004] 為提高傳輸效率，最直接的方式就是增加幀的長度。然而增加幀長將導(dǎo)致處理復(fù) 雜度和傳輸延時的同步提升。此外，衛(wèi)星之間時變的距離使得在大部分時間段內(nèi)額外長度 的循環(huán)前綴降低了系統(tǒng)的效率。利用星地間的信令信道，可以構(gòu)建具備反饋信道的發(fā)送波 束成形傳輸系統(tǒng)。采用lbit反饋方式，對發(fā)送端的循環(huán)前綴進行自適應(yīng)調(diào)整可以大幅的提 供系統(tǒng)傳輸效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星 分集單載波傳輸方法，降低非必要循環(huán)前綴長度，實現(xiàn)系統(tǒng)傳輸效率的有效提升。
[0006] 本發(fā)明方法的具體步驟如下：
[0007] A1、初始化衛(wèi)星發(fā)送端處理器、緩存以及地面接收端處理器、緩存，根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù) 和信令信息設(shè)置當前用戶的幀長度、循環(huán)前綴長度等數(shù)據(jù)幀參數(shù)，按特定門限值設(shè)定準則 設(shè)置接收端統(tǒng)計參數(shù)的門限值；
[0008] A2、衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)設(shè)置的循環(huán)前綴長度，組幀發(fā)送信號至用戶接收端；
[0009] A3、接收端根據(jù)幀頭信息，判斷當前幀是否為本次通信結(jié)束幀，如果是，則在接收 完本幀后跳轉(zhuǎn)至步驟A6 ;非結(jié)束幀則在正常處理本幀信號后繼續(xù)執(zhí)行步驟A4 ;
[0010] A4、接收端在指定的統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)，依據(jù)指定的統(tǒng)計參數(shù)計算本次區(qū)間內(nèi)統(tǒng)計值；
[0011] A5、當統(tǒng)計值高于門限值時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"1"至衛(wèi)星發(fā)送 端，衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)特定循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，增加循環(huán)前綴的長度，跳轉(zhuǎn)至步驟2 ;當 誤幀率小于或等于門限時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"〇"至衛(wèi)星發(fā)送端，衛(wèi)星發(fā) 送端根據(jù)特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，減小循環(huán)前綴長度，跳轉(zhuǎn)至步驟A2;
[0012] A6、衛(wèi)星發(fā)送端、接收端退出本次通信。
[0013] 優(yōu)選地，所述的特定門限值設(shè)定準則根據(jù)用戶QoS需求設(shè)定或根據(jù)第一個統(tǒng)計區(qū) 間的實測值設(shè)定。
[0014] 優(yōu)選地，所述的指定的統(tǒng)計區(qū)間為一個設(shè)定的時間段或者一個設(shè)定的幀計數(shù)。
[0015] 優(yōu)選地，所述的指定的統(tǒng)計參數(shù)為誤幀率或誤碼率。
[0016] 優(yōu)選地，所述的特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則是固定步長準則。
[0017] 優(yōu)選地，所述的特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則是變長準則。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明依據(jù)接收端統(tǒng)計信息，利用lbit反饋鏈路實現(xiàn)發(fā)送端 循環(huán)前綴的自適應(yīng)調(diào)整，具有算法復(fù)雜度低、收斂速度快、自適應(yīng)能力強的特點，可快速調(diào) 整循環(huán)前綴至最佳長度，從而降低系統(tǒng)額外開銷，提高系統(tǒng)傳輸效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1所示為本發(fā)明雙星分集傳輸方法的流程圖；
[0020] 圖2所示為包含長度L循環(huán)前綴的幀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3所示為接收端接收信號示意圖；
[0022] 圖4所示為本發(fā)明實施例一的循環(huán)前綴自適應(yīng)收斂示意圖；
[0023] 圖5所示為本發(fā)明實施例二的應(yīng)用場景示意圖；
[0024] 圖6所示為本發(fā)明實施例二衛(wèi)星運動軌跡數(shù)學(xué)模型示意圖；
[0025] 圖7所示為本發(fā)明實施例二衛(wèi)星運動軌跡及理想循環(huán)前綴示意圖；
[0026] 圖8所示為本發(fā)明實施例二自適應(yīng)循環(huán)前綴曲線示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0028] 如圖1所示，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星分集單載波傳輸方法，主 要包括：
[0029] A1、初始化衛(wèi)星發(fā)送端處理器、緩存以及地面接收端處理器、緩存，根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù) 和信令信息設(shè)置當前用戶的幀長度、循環(huán)前綴長度等數(shù)據(jù)幀參數(shù)，按特定門限值設(shè)定準則 設(shè)置接收端統(tǒng)計參數(shù)的門限值；
[0030] A2、衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)設(shè)置的循環(huán)前綴長度，組幀發(fā)送信號至用戶接收端；
[0031] A3、接收端根據(jù)幀頭信息，判斷當前幀是否為本次通信結(jié)束幀，如果是，則在接收 完本幀后跳轉(zhuǎn)至步驟A6;非結(jié)束幀則在正常處理本幀信號后繼續(xù)執(zhí)行步驟A4;
[0032] A4、接收端在指定的統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)，依據(jù)指定的統(tǒng)計參數(shù)計算本次區(qū)間內(nèi)統(tǒng)計值；
[0033] A5、當統(tǒng)計值高于門限值時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"1"至衛(wèi)星發(fā)送 端，衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)特定循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，增加循環(huán)前綴的長度，跳轉(zhuǎn)至步驟2;當 誤幀率小于或等于門限時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"〇"至衛(wèi)星發(fā)送端，衛(wèi)星發(fā) 送端根據(jù)特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，減小循環(huán)前綴長度，跳轉(zhuǎn)至步驟A2 ;
[0034] A6、衛(wèi)星發(fā)送端、接收端退出本次通信。
[0035] 圖2給出了數(shù)據(jù)幀長度為N、循環(huán)前綴長度為L的幀結(jié)構(gòu)示意，即將數(shù)據(jù)幀第 N-L+1到第N個符號搬移至數(shù)據(jù)幀頭前。圖3給出了兩個衛(wèi)星節(jié)點存在傳輸時延情形下接 收端信號的示意，此時由于循環(huán)前綴的保護作用，在圖中所示的接收端采樣窗口內(nèi)采集的N 個符號不包含幀間干擾。
[0036] 實施例一：
[0037] 令兩個衛(wèi)星發(fā)送節(jié)點某個時間段內(nèi)（大于30min)需要補償?shù)膫鬏斁嚯x差為 0. 96Km，當傳輸速率為100Mbps時，需要的循環(huán)前綴長度為320個，基于本發(fā)明的自適應(yīng)循 環(huán)前綴算法步驟為：
[0038] (1)發(fā)送端設(shè)定初始循環(huán)前綴長度為CP=450,步長為N=128,統(tǒng)計區(qū)間為ls，統(tǒng)計 參數(shù)為誤比特率BER，門限值為1(T6 ;
[0039] (2)當?shù)趇個統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)BER小于或等于門限值時，接收端反饋0至發(fā)送端，發(fā)送 端按指定步長減少CP;
[0040] (3)當?shù)趇個統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)BER大門限值時，接收端反饋1至發(fā)送端，發(fā)送端按指定 步長增加CP;
[0041] (4)連續(xù)兩個統(tǒng)計區(qū)間BER變化和第i個區(qū)間CP調(diào)整的方式如表1所示：
[0042] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種自適應(yīng)循環(huán)前綴的雙星分集單載波傳輸方法，其特征在于，包括w下步驟： A1、初始化衛(wèi)星發(fā)送端處理器、緩存W及地面接收端處理器、緩存，根據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)和信 令信息設(shè)置當前用戶的峽長度、循環(huán)前綴長度等數(shù)據(jù)峽參數(shù)，按特定口限值設(shè)定準則設(shè)置 接收端統(tǒng)計參數(shù)的口限值； A2、衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)設(shè)置的循環(huán)前綴長度，組峽發(fā)送信號至用戶接收端； A3、接收端根據(jù)峽頭信息，判斷當前峽是否為本次通信結(jié)束峽，如果是，則在接收完本 峽后跳轉(zhuǎn)至步驟A6 ;非結(jié)束峽則在正常處理本峽信號后繼續(xù)執(zhí)行步驟A4 ; A4、接收端在指定的統(tǒng)計區(qū)間內(nèi)，依據(jù)指定的統(tǒng)計參數(shù)計算本次區(qū)間內(nèi)統(tǒng)計值； A5、當統(tǒng)計值高于口限值時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"1"至衛(wèi)星發(fā)送端， 衛(wèi)星發(fā)送端根據(jù)特定循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，增加循環(huán)前綴的長度，跳轉(zhuǎn)至步驟2 ;當誤峽 率小于或等于口限時，由用戶通過信令信道反饋1比特信息"0"至衛(wèi)星發(fā)送端，衛(wèi)星發(fā)送端 根據(jù)特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則，減小循環(huán)前綴長度，跳轉(zhuǎn)至步驟A2 ; A6、衛(wèi)星發(fā)送端、接收端退出本次通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的特定口限值設(shè)定準則根據(jù)用戶QoS 需求設(shè)定或根據(jù)第一個統(tǒng)計區(qū)間的實測值設(shè)定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的指定的統(tǒng)計區(qū)間為一個設(shè)定的時 間段或者一個設(shè)定的峽計數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的指定的統(tǒng)計參數(shù)為誤峽率或誤碼 率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則是 固定步長準則。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的特定的循環(huán)前綴步長設(shè)定準則是 變長準則。
【文檔編號】H04L1/00GK104467944SQ201310418926
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】黃勤飛, 何元智, 于全, 林 源, 韓寒 申請人:中國人民解放軍總參謀部第六十一研究所