一种卫星网络的自适应高效数据传输方法

本发明属于卫星通信，尤其涉及一种卫星网络的自适应高效数据传输方法。

背景技术：

1、静止轨道卫星通信系统中的卫星始终位于用户终端上方。由于传输损耗巨大，通常只能在传输条件较好的直射场景中工作，因此信道衰落以平衰落为主。低轨卫星移动通信系统中的信道环境中存在多径，因此形成频率选择性衰落信道。另外，由于卫星的移动，信道呈现出一定的时变特性。但由于低轨卫星移动通信系统是由数十颗甚至上千百颗卫星组成的，因此地面终端总是选择对自己覆盖较好的卫星进行通信，所以总体上信道状况的变化区间并不是很大。在这种情况下，尽管地面终端反馈的信道状况可能在抵达卫星时已发生变化，但是并不会变化很大，但需要考虑如何针对频率选择性衰落信道设计高效传输方案。

技术实现思路

1、对于天基卫星网络中卫星对地面数据传输时需要考虑最差的信道条件，即按最低仰角、最远传输距离等进行链路预算。在高仰角传输距离近的条件下，链路损耗降低，相应的链路余量将增大。这些余量在以往的系统设计中并未得到充分利用，存在链路功率资源的浪费，充分利用有限链路功率资源的需求极为迫切。因此，本发明提出高效自适应数据传输方法，使得卫星数据传输速率能够随着仰角的增加而提高，从而最大化卫星过境窗口下传的数据量。

2、本发明公开的一种卫星网络的自适应高效数据传输方法，包括以下步骤：

3、卫星下行发送导频序列；

4、地面终端根据导频序列估计sinr，并通过平滑处理降低噪声干扰对sinr估计影响，提高估计精度；

5、地面终端根据sinr从调制编码方案中选择最佳调制编码方式；

6、地面终端在反向链路中反馈最佳调制编码方式所对应的索引值；

7、卫星结合当前索引值所指示的sinr值及之前所有的sinr估计值，估计下一个发送帧时刻的信道状况；

8、卫星根据预测的信道状况选择最佳的调制编码组合进行下行数据的传输。

9、进一步的，不同仰角时调制编码方案包括：

10、snr在-3.07～-0.71db之间时，最佳传输方案为bpsk调制编码方法和1/3码率，传输效率为1/3bps；

11、snr在-0.71～-0.56db之间时，最佳传输方案为bpsk调制编码方法和1/2码率，传输效率为0.5bps；

12、snr在-0.56～1.8db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和1/3码率，传输效率为2/3bps；

13、snr在1.8～3.09db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和1/2码率，传输效率为1bps；

14、snr在3.09～4.05db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和3/5码率，传输效率为1.2bps；

15、snr在4.05～4.86之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和1/3码率，传输效率为4/3bps；

16、snr在4.86～6.8db之间时，最佳传输方案为8psk调制编码方法和1/2码率，传输效率为1.5bps；

17、snr在6.8～8.6db之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和1/2码率，传输效率为2bps；

18、snr在8.6～11.9db之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和3/5码率，传输效率为2.4bps；

19、snr大于11.9db时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和4/5码率，传输效率为3.2bps。

20、进一步的，不同区间的最佳传输方式及传输效率如下：

21、snr在-3.07～-0.71db之间时，最佳传输方案为bpsk调制编码方法和1/3码率，传输效率为1/3bps；

22、snr在-0.71～-1.8db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和1/3码率，传输效率为2/3bps；

23、snr在1.8～4.05db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和1/2码率，传输效率为1bps；

24、snr在4.05～4.05db之间时，最佳传输方案为qpsk调制编码方法和3/5码率，传输效率为1.2bps；

25、snr在4.05～6.8之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和1/3码率，传输效率为4/3bps；

26、snr在6.8～8.6db之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和1/2码率，传输效率为2bps；

27、snr在8.6～11.9db之间时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和3/5码率，传输效率为2.4bps；

28、snr大于11.9db时，最佳传输方案为16qam调制编码方法和4/5码率，传输效率为3.2bps。

29、本发明的有益效果如下：

30、本发明在天基卫星网络中，卫星对地面数据传输时考虑最差的信道条件，即按最低仰角、最远传输距离进行链路预算，自适应变速率传输的核心思想，即根据当前接收信噪比动态选择最优的编码方式和调制方式的组合，从而达到最高的传输效率目的。

技术特征：

1.一种卫星网络的自适应高效数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的卫星网络的自适应高效数据传输方法，其特征在于，不同仰角时调制编码方案包括：

3.根据权利要求1所述的卫星网络的自适应高效数据传输方法，其特征在于，不同区间的最佳传输方式及传输效率如下：

技术总结
本发明公开了一种卫星网络的自适应高效数据传输方法，包括步骤：卫星下行发送导频序列；地面终端根据导频序列估计SINR，并通过平滑处理降低噪声干扰对SINR估计影响，提高估计精度；地面终端根据SINR从调制编码方案中选择最佳调制编码方式；地面终端在反向链路中反馈最佳调制编码方式所对应的索引值；卫星结合当前索引值所指示的SINR值及之前所有的SINR估计值，估计下一个发送帧时刻的信道状况；卫星根据预测的信道状况选择最佳的调制编码组合进行下行数据的传输。本发明根据最低仰角、最远传输距离进行链路预算，自适应变速率传输，根据当前接收信噪比动态选择最优的编码和调制方式，实现最高的传输效率。

技术研发人员：毛志杰
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12