[發(fā)明專利]一種面向信道信息自適應(yīng)的低軌衛(wèi)星間智能協(xié)作傳輸方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111136814.4
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN114050855A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁曉進(jìn);任壯壯;張更新
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 許婉靜

本發(fā)明公開一種面向信道信息自適應(yīng)的低軌衛(wèi)星間智能協(xié)作傳輸方法，包括信道狀態(tài)信息獲取、協(xié)作傳輸狀態(tài)判決、多星協(xié)作傳輸三個部分。信道狀態(tài)信息獲取是通過建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)信息獲取模型，利用歷史信道狀態(tài)信息進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練以預(yù)測信道狀態(tài)信息；協(xié)作傳輸狀態(tài)判決是根據(jù)降雨衰減、自由空間損耗、預(yù)測的信道狀態(tài)信息聯(lián)合計算接收信號信噪比，并將計算得到的接收信號信噪比與信噪比閾值比較，獲得多星協(xié)作傳輸決策值；多星協(xié)作傳輸是根據(jù)多星協(xié)作傳輸決策值自適應(yīng)選擇多顆低軌衛(wèi)星參與協(xié)作傳輸。通過自適應(yīng)多星協(xié)作傳輸，可有效提升系統(tǒng)傳輸容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及認(rèn)知無線電衛(wèi)星通信領(lǐng)域，具體涉及一種面向信道信息自適應(yīng)的低軌衛(wèi)星間智能協(xié)作傳輸方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要組成部分，和地面通信系統(tǒng)相比，衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、中繼傳輸、多路復(fù)用、傳輸性能穩(wěn)定等優(yōu)點。然而在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中存在類似地面通信系統(tǒng)中“邊緣用戶”的情況，即當(dāng)?shù)孛嬲咎幱谛l(wèi)星波束邊緣時，通信質(zhì)量驟降甚至出現(xiàn)中斷通信的情況，導(dǎo)致信號傳輸受到嚴(yán)重影響。

目前，國內(nèi)外針對衛(wèi)星邊緣用戶通信質(zhì)量問題做了深入研究，現(xiàn)有方案有設(shè)計基于子陣列的單波協(xié)作傳輸方案，將發(fā)射端信息分為廣播信息和單播信息，分別預(yù)編碼后疊加傳輸，提高系統(tǒng)的頻譜效率具有較高的魯棒性。其次有設(shè)計多波束覆蓋并保證負(fù)載盡量均衡，從而滿足鏈路余量要求提升覆蓋范圍改善用戶通信質(zhì)量。

近年來，隨著人們對空間資源依賴性和空間探索需要增加，特別是星間鏈路的出現(xiàn)和星上處理功能的日益增強，使得空間節(jié)點間互聯(lián)、天地一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為未來空間信息傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。因此借助星間鏈路和星上處理進(jìn)行低軌衛(wèi)星間協(xié)作傳輸是可行的、合理的。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，公開號CN111464234B的中國專利于2021年08月24日公開了基于多星協(xié)作的低軌衛(wèi)星通信性能增強方法及系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)流按比例分成n個子流并分別發(fā)向n顆衛(wèi)星，且定期更新n個子流的比例，其中，n為大于或等于2的正整數(shù)；各顆衛(wèi)星將接收到的數(shù)據(jù)分組進(jìn)行分段編碼后發(fā)向終端，并通過星間鏈路向其它衛(wèi)星發(fā)送；終端從n顆衛(wèi)星收到傳輸塊TB后進(jìn)行解碼，并對其中的重傳分段進(jìn)行軟合并處理；根據(jù)傳輸塊中各分段解碼的結(jié)果，生成綜合應(yīng)答，并向所述n顆衛(wèi)星發(fā)送；各顆衛(wèi)星接收到所述綜合應(yīng)答后，向所述終端進(jìn)行分段重發(fā)，適用于低軌通信衛(wèi)星的多星協(xié)作傳輸。

但是該專利并沒有對衛(wèi)星是否需要進(jìn)行協(xié)作傳輸進(jìn)行判斷，也沒有對多星協(xié)作傳輸決策值進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，無法根據(jù)多星協(xié)作傳輸決策值選擇多顆低軌衛(wèi)星參與協(xié)作傳輸。因此，根據(jù)協(xié)作傳輸決策值選擇多顆低軌衛(wèi)星參與協(xié)作傳輸，提高低軌衛(wèi)星系統(tǒng)通信質(zhì)量，提升對傳輸環(huán)境的適應(yīng)能力，仍然本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切研究亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種面向信道信息自適應(yīng)的低軌衛(wèi)星間智能協(xié)作傳輸方法，可以根據(jù)實時雨衰、自由空間損耗、預(yù)測信道狀態(tài)等信息，動態(tài)調(diào)整低軌衛(wèi)星間傳輸策略，提高低軌衛(wèi)星系統(tǒng)通信質(zhì)量，提升對傳輸環(huán)境的適應(yīng)能力。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種面向信道信息自適應(yīng)的低軌衛(wèi)星間智能協(xié)作傳輸方法，包括如下步驟：

(1)信道狀態(tài)信息獲取：建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)信息獲取模型，利用歷史信道狀態(tài)信息進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，優(yōu)化模型參數(shù)，根據(jù)訓(xùn)練好的模型預(yù)測信道狀態(tài)信息；(2)協(xié)作傳輸狀態(tài)判決：由降雨衰減、自由空間損耗、預(yù)測的信道狀態(tài)信息聯(lián)合計算接收信號信噪比；將計算得到的接收信號信噪比與信噪比閾值比較，獲得多星協(xié)作傳輸決策值；(3)多星協(xié)作傳輸：根據(jù)多星協(xié)作傳輸決策值判斷是否滿足協(xié)作傳輸條件，若滿足，則選擇多顆低軌衛(wèi)星參與協(xié)作傳輸。