[發(fā)明專利]一種空天地一體化空間信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化傳輸方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911336807.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111130624A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董飛鴻;李毅;和欣;王利利;張弛;周雄林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院網(wǎng)絡(luò)信息研究所
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185;H04W4/90;H04W24/06
• 代理公司: 北京棧橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種空間一體化信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括一種用于應(yīng)急通信的ISHT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述ISHT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要分為三層：空間段、臨近空間段和地面段；

所述空間段主要由一顆在GEO軌道的通信衛(wèi)星組成；

所述臨近空間段主要由數(shù)顆在軌HAP組成；

所述地面段主要由用戶子段和地面核心網(wǎng)絡(luò)子段組成；所述用戶子段主要包含在災(zāi)區(qū)的救援隊(duì)員終端、災(zāi)民用戶終端，以及各類傳感器；所述地面核心網(wǎng)絡(luò)子段主要包含服務(wù)提供商、國(guó)家救援指揮中心以及國(guó)家信息發(fā)布中心。

2.如權(quán)利要求1所述的一種空天地一體化空間信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化傳輸方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1：路徑分析階段：

UE分析所有可以建立信息上傳鏈路的能量損耗，包括最多一條T-S直傳鏈路和N_H條T-H-S中繼路徑，UE將選擇所有可能路徑中能耗最低的一條路徑建立通信鏈路進(jìn)行信息發(fā)送；

S2：能耗計(jì)算階段：

時(shí)間傳輸時(shí)隙k∈T，網(wǎng)絡(luò)中的用戶i需要發(fā)送數(shù)據(jù)data(k)，在能耗計(jì)算階段，UE_i首先解析HAP和衛(wèi)星廣播的LSA信息，計(jì)算UE_i與節(jié)點(diǎn)j∈N_H+1的距離d_i,j；再計(jì)算T-S直傳鏈路在給定BER需求ε和信息速率需求R_b下的最優(yōu)發(fā)送功率接著計(jì)算T-H-S中繼路徑給定BER需求ε和信息速率需求R_b下的最優(yōu)發(fā)送功率其中，j＝1,2,…,N_H為所有可能的中繼HAP；最終分別得到UE_i選擇T-S直傳鏈路和T-H-S中繼路徑的能耗E_d,i和E_r,i,j；

S3：路徑選擇階段：

UE_i判斷所有路徑的能耗，如果T-S直傳路徑能耗較低，就選擇T-S直傳鏈路，即UE_i以發(fā)送功率直接向衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)；如果T-H-S中繼路徑能耗較低，就選擇第j^opt.最優(yōu)中繼HAP，建立T-H-S中繼路徑，即UE_i以最優(yōu)功率向j^opt.中繼HAP發(fā)送信號(hào)，j^opt.中繼HAP以最優(yōu)功率向衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)。

3.如權(quán)利要求2所述的一種空天地一體化空間信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化傳輸方法，其特征在于，所述步驟S2中：

當(dāng)?shù)趇個(gè)UE接收到其可見(jiàn)的第j顆HAP或衛(wèi)星的LSA時(shí)，結(jié)合UE的地理位置(經(jīng)度ψ_i、緯度φ_i和高度l_i)可以計(jì)算得到第i個(gè)UE與節(jié)點(diǎn)j的距離為：

式中R為地球半徑，l_i和l_j為UE_i和節(jié)點(diǎn)j的高度，θ_i＝arccos(cos(90-φ_i)cos(90-φ_j)+sin(90-φ_i)sin(90-φ_j)cos(ψ_i-ψ_j))為UEi至節(jié)點(diǎn)j的方位角。

4.如權(quán)利要求2所述的一種空天地一體化空間信息網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化傳輸方法，其特征在于，所述步驟S2中：

給定最小的BER要求ε，可以通過(guò)梯度下降法進(jìn)行多次迭代計(jì)算得到最優(yōu)發(fā)送功率在給定的迭代步長(zhǎng)ξ₁＞0和ρ_e＝ε條件下，迭代方程可以表示為：

式中表示發(fā)送功率P_s,1的梯度，表示想要得到的UE選擇T-S直傳鏈路進(jìn)行通信時(shí)最小發(fā)送功率，n為迭代次數(shù)。