本发明专利技术实施例公开了基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法及系统，涉及卫星通信网领域，能够解决多颗卫星交叠覆盖的边界终端数据接收性能较差问题。本发明专利技术包括：将数据流按比例分成n个子流并分别发向n颗卫星，且定期更新n个子流的比例，其中，n为大于或等于2的正整数；各颗卫星将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，并通过星间链路向其它卫星发送；终端从n颗卫星收到传输块TB后进行解码，并对其中的重传分段进行软合并处理；根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送；各颗卫星接收到所述综合应答后，向所述终端进行分段重发。本发明专利技术适用于低轨通信卫星的多星协作传输。
【技术实现步骤摘要】
基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法及系统
本专利技术涉及卫星通信网领域，尤其涉及基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法及系统，尤其是可以应用于对边界终端的性能增强。
技术介绍
目前的低轨通信卫星一般通过电磁波束覆盖地面终端。而由于低轨道卫星的运动速度非常快，一般电磁波束持续覆盖一个地面终端的时间通常在10分钟之内，当终端频繁处于两颗或更多颗卫星电磁波束覆盖区域边界，其接收到的原有卫星通信信号不仅较弱，而且还会受到另一颗卫星发射信号的干扰，严重影响终端数据接收质量。目前提出的一种可能的解决方案是，通过多星协作传输，从两颗或更多颗相邻卫星同时向交叠覆盖的边界终端发送数据信号，终端对两路或多路信号进行分集接收，解调各路数据后进行软合并，从而提高通信性能。但是由于各卫星信道性能不均衡且动态变化，如果各卫星链路发送完全相同的数据流，会超过某颗卫星链路容量导致其出现阻塞，连简单的单路传输也无法完成，更无法完成复杂的多星协作传输。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供的基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法及系统，至少能够解决多颗卫星交叠覆盖的边界终端数据接收性能较差问题。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：第一方面，本专利技术的实施例提供的基于多星协作的低轨卫星通信方法，包括：将数据流按比例分成n个子流并分别发向n颗卫星，且定期更新n个子流的比例，其中，n为大于或等于2的正整数；各卫星将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，并通过星间链路向其它卫星发送；从n颗卫星收到传输块（TB）后进行解码，并对其中的重传分段进行软合并处理；根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送；各颗卫星接收到所述综合应答后，向所述终端进行分段重发。具体的，所述更新n个子流的比例，包括：信关站利用卫星轨迹、用户链路的当前信道数据、用户链路的历史信道数据和卫星的数据缓冲区状态，确定当前所述n个子流的比例。所述确定当前所述n个子流的比例，包括：所述信关站根据卫星轨迹、用户链路的当前信道数据和用户链路的历史信道数据，获取未来的时间段内各颗卫星至地面终端通信链路信道状态的估计结果，并根据所述估计结果确定所述时间段内各条链路承担的流量比例；其中，对于数据缓冲区平均长度持续超过预设门限的卫星，暂停数据传输。所述将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，包括：针对一颗卫星，在MAC层将这一颗卫星所属子流的分段，与协作卫星的待重传分组的一部分分段拼装为传输块，并发向终端；其中，所属子流的分段，包括：首发分组的各分段，或者，重传分组中的部分分段；分段被编码形成编码块（CB），由编码块拼装得到传输块，且每个编码块上添加循环冗余校验字段（CRC）。所述通过星间链路向其它卫星发送，包括：针对一颗卫星，通过星间链路，将首发分组的各分段数据和结构描述，传给协作卫星，作为所述协作卫星的协作子流。在所述终端根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送的过程中，包括：所述终端生成n个综合应答并向所述n颗卫星发送，其中，所述综合应答包括：对一颗卫星所属的子流分组的各分段的应答，和对其他卫星的子流分组的出错分段的应答。所述终端在生成综合应答时，根据传输块的解码成功率，确定卫星链路的信道质量，其中，解码成功率大于预设值或相对最高的卫星链路，则判定为信道质量好；其中，对于信道质量被判定为好的卫星，调整卫星的协作子流包含：其他卫星的子流分组中全部待重传分段；对于信道质量被判定为差的卫星，调整卫星的协作子流包含：一部分卫星的子流分组中的一部分待重传分段。第二方面，本专利技术的实施例提供的基于多星协作的低轨卫星通信系统，包括：信关站、卫星集群和终端，其中，所述卫星集群包括至少2颗卫星（这些卫星位于同一轨道或相邻轨道平面的，在某段时间内其波束都能覆盖到所述终端）；所述信关站，用于将数据流按比例分成n个子流并分别发向n颗卫星，且定期更新n个子流的比例，其中，n为大于或等于2的正整数；所述卫星集群，用于将接收到的数据分组按分段进行编码后发向终端，并通过星间链路向其它卫星发送；所述终端，用于从n颗卫星收到传输块（TB）后进行解码，并对其中的重传分段进行软合并处理；根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送；所述卫星集群，还用于接收到所述综合应答后，向所述终端进行分段重发。所述信关站，具体用于利用卫星轨迹、用户链路的当前信道数据、用户链路的历史信道数据和卫星的数据缓冲区状态，确定当前所述n个子流的比例；所述确定当前所述n个子流的比例，包括：所述信关站根据卫星轨迹、用户链路的当前信道数据和用户链路的历史信道数据，获取未来的时间段内各颗卫星至地面终端通信链路信道状态的估计结果，并根据所述估计结果确定所述时间段内各条链路承担的流量比例；其中，对于数据缓冲区平均长度持续超过预设门限的卫星，暂停数据传输。所述卫星集群中的一颗卫星，具体用于，在MAC层将这一颗卫星所属子流的分段，与协作卫星的待重传分组的一部分分段拼装为传输块，并发向终端；其中，所属子流的分段，包括：首发分组的各分段，或者，重传分组中的部分分段；分段被编码形成编码块（CB），由编码块拼装得到传输块，且每个编码块上添加循环冗余校验字段（CRC）；还包括：通过星间链路，将首发分组的各分段数据和结构描述，传给协作卫星，作为所述协作卫星的协作子流。本实施例中，通过信关站将分组数据流分成n个子流分别发向n颗卫星，n个子流的比例根据卫星信道状态决定并定期更新。卫星用HARQ（混合自动重传请求）协议向终端发送分组，它们之间具体交互过程为：各星将分组分段编码后发向终端（首发分组同时经星间链路发向其他卫星），终端收到后回送n个综合应答给n颗星。给某星的综合应答包含对其子流分组各分段的应答，以及对其他卫星子流分组出错分段按一定比例的选择应答（具体比例由各星信道质量相对优劣决定）。各星根据综合应答拼装综合传输块TB，在规定的时间发向终端；终端收到这些TB后进行各分段解码和软合并处理。通过对多颗卫星通信信号交叠覆盖的边界终端，具体采用多颗卫星协作地向该终端发送重传数据，使边界终端下行数据传输性能得到很大提高，解决了多颗卫星交叠覆盖的边界终端数据接收性能较差问题。并且实现了通过多星对同一边界终端以动态负载均衡方式进行协作传输，解决对多星传输时延差动态变化和信道质量动态变化的自适应等问题，有效提高边界终端通信速率和可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的多星协作传输示意图；图2为本专利技术实施例提供的双星自适应协作传输的基本流程；图3为本专利技术实施例提供的系统协议栈结构和协作传输分工示意图。具体实施方式为使本领域技术人员更好本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法，其特征在于，包括：将数据流按比例分成n个子流并分别发向n颗卫星，且定期更新n个子流的比例，其中，n为大于或等于2的正整数；各卫星将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，并通过星间链路向其它卫星发送；终端从n颗卫星收到传输块TB后进行解码，并对其中的重传分段进行软合并处理；根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送；各颗卫星接收到所述综合应答后，向所述终端进行分段重发。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于多星协作的低轨卫星通信性能增强方法，其特征在于，包括：将数据流按比例分成n个子流并分别发向n颗卫星，且定期更新n个子流的比例，其中，n为大于或等于2的正整数；各卫星将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，并通过星间链路向其它卫星发送；终端从n颗卫星收到传输块TB后进行解码，并对其中的重传分段进行软合并处理；根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送；各颗卫星接收到所述综合应答后，向所述终端进行分段重发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新n个子流的比例，包括：信关站利用卫星轨迹、用户链路的当前信道数据、用户链路的历史信道数据和卫星的数据缓冲区状态，确定当前所述n个子流的比例。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前所述n个子流的比例，包括：所述信关站根据卫星轨迹、用户链路的当前信道数据和用户链路的历史信道数据，获取未来的时间段内各颗卫星至地面终端通信链路信道状态的估计结果，并根据所述估计结果确定所述时间段内各条链路承担的流量比例；其中，对于数据缓冲区平均长度持续超过预设门限的卫星，暂停数据传输。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将接收到的数据分组进行分段编码后发向终端，包括：针对一颗卫星，在MAC层将这一颗卫星所属子流的分段，与协作卫星的待重传分组的一部分分段拼装为传输块，并发向终端；其中，所属子流的分段，包括：首发分组的各分段，或者，重传分组中的部分分段；分段被编码形成编码块CB，由编码块拼装得到传输块，且每个编码块上添加循环冗余校验字段CRC。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过星间链路向其它卫星发送，包括：针对一颗卫星，通过星间链路，将首发分组的各分段数据和结构描述，传给协作卫星，作为所述协作卫星的协作子流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述终端根据传输块中各分段解码的结果，生成综合应答，并向所述n颗卫星发送的过程中，包括：所述终端生成n个综合应答并向所述n颗卫星发送，其中，所述综合应答包括：对一颗卫星所属的子流分组的各分段的应答，和对其他卫星的子流分组的出错分段的应答。
【专利技术属性】
技术研发人员：沈庆国，高西奇，
申请(专利权)人：网络通信与安全紫金山实验室，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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