采用动态空时编码的卫星移动通信方式制造技术

本发明专利技术公开了一种采用动态空时编码的卫星移动通信方式，首先建立基于莱斯信道的系统模型，基于莱斯信道的系统模型中包括两个地面协同终端用户U1和U2，以及一个卫星S，地面协同终端用户U1和U2分别广播信号，地面协同终端用户U1和U2对收到的对方的信号进行判断，若收到的信号正确，则地面协同终端用户利用D-STC编码算法进行协同转发；最后卫星上的接收机对收到的混合信号采用相应的译码算法实现对收到信号的恢复。本发明专利技术解决衰落信道条件下卫星移动通信高中断概率问题，在相同的通信可靠性前提下节省了发送功率，地面终端通过选择临近用户作为协同用户，D-STC算法可以获得预期的中断性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于协同通信的
，具体涉及一种采用动态空时编码的卫星移动通 信方式。
技术介绍
当前卫星通信受到了大家的广泛关注并且被认为是一种可以提供高效移动通信 服务的有效方式。考虑到无缝覆盖以及平均建设成本低的优点，卫星通信将是未来多媒体 通信的一个重要组成部分。为此，国际电联（InternationalTelecommunicationUnion, ITU)提出了一种面向服务的下一代网络（Next-GenerationNetwork,NGN)。NGN由地面蜂 窝网络以及基于卫星的通信网络构成；二者将组成混合/联合网络，为移动用户提供无处 不在并基于IP的全球宽带通信服务。 在下一代移动通信中，卫星通信由于其自身的特点将成为构成星地混合组网的重 要组成部分。然而对于传统卫星通信来说，还存在覆盖区域上的死角，比如室内以及隧道 等。与此同时，卫星移动信道的衰落特性也对通信的可靠性造成不利影响。在地面瑞利衰落 信道中，通过利用空时编码（Space-TimeCoding，STC)编码协同，可有效降低通信系统发生 中断的概率；然而在卫星的莱斯衰落信道下，传统的STC编码并不能发挥协同通信的优势。 考虑到协同通信具有提高通信可靠性并扩展通信覆盖范围的特性，所以在卫星通信中应用 改进的协同通信技术将有效提升通信的性能。PaillassaB,EscrigB,DhaouR,etal. ,Improvingsatelliteserviceswith cooperativecommunications,''（InternationalJournalofSatelliteCommunications andNetworking,vol. 29,no. 6,pp. 479 - 500, 2011.) 一文提出了一种针对卫星移动通信服 务的协同传输算法。该算法通过参考Μπω传输技术为卫星移动通信服务提供空间分集，并 且扩大了卫星移动通信的有效覆盖范围。但该算法实现较为复杂，在当前卫星通信工程上 应用较为困难。NasserΥ和HelardJF等人在文献"Layeredspace-timeblockcode forhybridsatellite-terrestrialbroadcastingsystems,''（InternationalJournal ofSatelliteCommunicationsandNetworking,vol. 20,no. 3,pp. 113 - 129, 2012.)中基 于NGN系统的混合星地传输ΜΜ0方案提出了一种分层空时块编码技术；该编码基于分层设 计并在卫星遮蔽区域十分有效。尽管该方法的复杂度相对之前Beatrice等人提出的方法 有很大改善，但是其硬件实现复杂度仍然很高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用动态空时编码（DynamicSpace-TimeCoding, D-STC)的卫星移动通信方式，用于解决卫星移动通信由于信道衰落特性而导致的高中断概 率问题，适合应用在协同卫星移动通信系统中，是实现降低该系统中断概率的有效途径。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种采用动态空时编码的卫星移动通信方 式，步骤如下： 步骤1、建立基于莱斯信道的系统模型； 步骤2、基于莱斯信道的系统模型中包括两个地面协同终端用户UjPU2，以及一个 卫星S，地面协同终端用户和U2分别广播信号，地面协同终端用户和U2对收到的对方 的信号进行判断，若收到的信号正确，则地面协同终端用户利用D-STC编码算法进行协同 转发到卫星S; 步骤3、卫星上的接收机对收到的混合信号采用相应的译码算法实现对收到信号 的恢复。 上述步骤1中，建立基于莱斯信道的系统模型方法如下： 两个地面协同终端用户Ui和U2，以及一个卫星S，假设地面协同终端用户与卫星之 间的信道υ-s是莱斯衰落的，衰落因子为K;同时地面协同终端用户之间的信道U-U是瑞利 块衰落的；地面协同终端用户U,与A之间的信道衰落系数用表示，它代表了地面协同终 端用户间的路径损失、遮蔽、频率非选择性平坦衰落等造成的影响，并被建模为零均值、独 立、循环对称并以<为方差的复高斯随机变量；上述衰落系数hu在一个周期内保持不变， 而在不同周期内有所变化；此外，通信传输还受到加性高斯白噪声的影响，我们将地面协同 终端用户A，输入端的噪声ηι以及卫星S的接收机输入端在第k时隙的噪声nks建模为零 均值、循环对称、以N。为方差的复高斯随机变量，并假设不同节点输入端的噪声是独立同分 布的；瞬时接收信噪比Yi= |1^|2^，平均接收信噪比其中γ表示没有经过 信道衰落的信噪比，γ:=px/X，px为平均发送功率；假设信道状态信息csi可以被相应的 接收端通过训练序列来准确获得，然而它们并不完全被发送端所掌握，地面协同终端用户 只考虑半双工模式；上述j= 1或2,i= 1或2,当j= 1时，i= 2,当j= 2时，i= 1;k =1，2, 3〇 上述步骤2中，地面协同终端用户对收到的对方的信号进行判断，判断收到的信 号是否正确，若正确，地面协同终端用户利用D-STC编码算法进行协同转发，方法如下： 每一个发送过程被分为两个阶段，共有三个时隙，前两个时隙组成DTP，最后一个 时隙为CDSTCP;在DTP阶段，每一个地面协同终端用户将在分配的一个时隙中发送自己的 信号，并在另一个时隙中接收来自对方的信号；在CDSTCP阶段，各个地面协同终端用户将 对对方的信息进行D-STC编码，之后再将编码后的信号发送给卫星S;在⑶STCP阶段，α是 一个控制发送功率的参数，该参数使得本方案的平均发送功率与未协同方案的平均发送功 率保持一致；在每一个发送过程中，卫星S将在DTP阶段收到各个地面协同终端用户的独立 未编码信号，并在⑶STCP阶段收到D-STC编码的混合信号； 在DTP阶段的第一个时隙，&将信号发送给U2和S，此时U2收到的信号y21和S收 到的信号yls表示如下： y21 =h^+nz(1) yls =hlsX!+nls (2) 式中Xl表示由发送的信号，并取自有限符号集Ax，hls为U「S信道的衰落系数； n2表不来自U2的输入端噪声； U2通过最大似然检测对收到的信号进行处理，得到估计信号禹： U2利用CRC校验对得到的信息序列进行验证：如果解调后估计的信号是正确的， 即，_u2将对这些信号进行STC编码，编码得到的信号为X丨为Xl的共轭，并在 ⑶STCP阶段将编码得到的信号进行协同发送；否则，U2将在⑶STCP阶段什么也不发送； 在DTP阶段的第二个时隙，U2将信号发送给Ui和S，此时Ui收到的信号y12和S收 到的信号y2s表示如下： y12 =h12x2+n1 (4) y2s =h2sx2+n2s (5) 式中x2表示由U2发送的信号，并取自有限符号集Ax，h2s为U2_S信道的衰落系数， 叫表不来自A的输入端噪声； 通过最大似然检测对收到的信号进行处理，得到估计信号毛： &利用CRC校验对得到的信息序列进行验证：如果解调后估计的信号是正确的， 即、A将对这些信号进行STC编码，编码得到的信号为^为知的共轭，并在 ⑶STCP阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用动态空时编码的卫星移动通信方式，其特征在于，步骤如下：步骤1、建立基于莱斯信道的系统模型；步骤2、基于莱斯信道的系统模型中包括两个地面协同终端用户U1和U2，以及一个卫星S，地面协同终端用户U1和U2分别广播信号，地面协同终端用户U1和U2对收到的对方的信号进行判断，若收到的信号正确，则地面协同终端用户利用D‑STC编码算法进行协同转发；步骤3、卫星上的接收机对收到的混合信号采用相应的译码算法实现对收到信号的恢复。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张邦宁，刘爱军，王庚润，
申请(专利权)人：中国人民解放军理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32