[發明專利]基于衛星軌道信息輔助最佳加權信噪比的中繼選擇方法

有效

• 申請號: 201611261492.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106656301B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 李勇朝;穆文靜;郭穎;阮玉晗;張銳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04B7/185
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

本發明提出了一種基于軌道信息輔助最佳加權信噪比的中繼選擇方法，用于解決現有中繼選擇方法存在系統開銷大和中繼節點機會公平性低的技術問題，實現步驟包括：從低軌衛星通信中選取一顆主星，并獲其與地面站通信時間；根據主星通信時間篩選衛星中繼備選集合；初始化衛星中繼備選集合中各衛星收益函數；根據衛星軌道信息計算衛星中繼備選集合中各衛星對地面站的接收端信噪比；根據收益函數計算衛星備選中繼集合中各衛星的加權因子；根據接收端信噪比和加權因子計算加權信噪比，選擇加權信噪比最大的衛星作為中繼衛星。本發明在保證傳輸性能的同時，降低了系統開銷，提高了中繼節點的機會公平性。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種基于衛星軌道信息輔助最佳加權信噪比的中繼選擇方法，可用于在低軌衛星協作通信。

背景技術

協作通信是對抗衰落的有效途徑，其應用最為廣泛的場景為經典的三點中繼模型，其中包括源節點、中繼節點和目的節點，其傳輸過程可分為兩個階段，第一階段，源節點廣播數據，第二階段，僅中繼節點給目的節點發送數據。近些年來，低軌衛星通信由于組網靈活，運行軌道低，星地鏈路傳輸時延較小等特點引起了學者們的廣泛關注。但星地鏈路存在的深度衰落一直是制約衛星通信發展的因素之一，而協作通信技術可以很好的對抗衰落，因此最近幾年學者們開始考慮將協作技術應用到衛星通信中，根據選取協作對象的類型分為兩大類：星地協作通信和星間協作通信，其中星地協作通信是源節點是衛星，中繼節點是地面站，目的節點地面站，星間協作通信是源節點是衛星，中繼節點是衛星，目的節點是地面站。目前現有的中繼選擇方法集中在星地協作通信中，如：S.Sreng在2013年ICC會議上提出一種最大信噪比算法，選取中繼到目的節點鏈路質量最好的中繼節點作為中繼。相比較星地協作通信，星間協作通信中繼節點與目的節點存在較遠的距離和極高的相對運動的特點，導致中繼節點和目的節點之間信道存在反饋時延較大，多普勒效應顯著，此外，衛星還具有能量受限的特點，這些特點會給中繼選擇帶來一定的挑戰。現有的技術在星間協作通信下會存在以下不足：采用實時信道狀態信息反饋會帶來很大的系統開銷；頻繁選擇性能最優的節點會導致節點能量消耗過快，而系統中信道質量較差的節點，由于被選擇次數少，得不到有效的利用，也就是中繼節點機會公平性低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述存在的缺陷，提出了一種基于衛星軌道信息輔助最佳加權信噪比的中繼選擇方法，用于解決現有中繼選擇方法存在的系統開銷大和衛星中繼節點機會公平性低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案包括如下步驟：

(1)從低軌衛星通信系統中選取一顆主星，并獲取該主星在24小時內與地面站通信的起始時刻t₀和終止時刻t₁；

(2)利用主星通信的起始時刻t₀和終止時刻t₁，選取低軌衛星通信系統中與地面站可通信除主星外的其他衛星，得到衛星中繼備選集合，實現步驟為：

(2a)以秒為單位，對主星通信的起始時刻t₀和終止時刻t₁取整化簡，得到取整后主星通信的起始時刻t₀’和終止時刻t₁'；

(2b)獲取低軌衛星通信系統中除主星以外所有衛星通信的起始時刻t_oj和終止時刻t_1j，其中j＝1,2,3…N，N是低軌衛星通信系統中除主星以外其他衛星的個數，同時以秒為單位，對低軌衛星通信系統中除主星以外所有衛星通信的起始時刻t_oj和終止時刻t_1j取整化簡，得到取整后低軌衛星通信系統中除主星以外所有衛星通信的起始時刻t_oj'和終止時刻t_1j'；