卫星的数据传输参数优化方法、装置及通信系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例中，确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度；确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。可见，本发明专利技术能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明专利技术能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。

【技术实现步骤摘要】
卫星的数据传输参数优化方法、装置及通信系统
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统。
技术介绍
随着城区拓展，新建变电站位于偏远地区，该区域大部分未覆盖运营商网络，同时新建站又未连通电网内网，导致新建设备无法连通电网主站进行调试。因此，一般需要通过卫星提供回传途径，把调试数据回传至电网主站。但是，传统卫星通信方法的吞吐量低、丢包率高、稳定性差，无法为变电站中设备调试提供稳定的大带宽通信通道，亟需一种满足电力通信可靠性和大带宽的卫星通信方法。其中，高通量通信卫星，也称高吞吐量通信卫星，可提供比常规通信卫星高出数倍甚至数十倍的容量，为偏远变电站区域的提供大带宽与广覆盖的通信方式。一般高通量卫星的多址接入方案有两种，第一种是基于基站信号和高通量卫星信号的混合接入技术，第二种是基于模拟、数字、混合波束的增强型多址接入方案。这两个传统方法虽然能使通信系统的使用性能有所提高，但这些方法的丢包率和稳定性依然无法满足电网的可靠性要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统，该方法通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本专利技术能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面公开了一种卫星的数据传输参数优化方法，所述方法包括：确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度；确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度，包括：基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；确定信号利用率的计算公式，根据所述信号利用率的最佳值，将所述信号利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系；根据所述信号利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述确定信号利用率的计算公式，根据所述信号利用率的最佳值，将所述信号利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系，包括：确定信道利用率的计算公式为：其中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口；基于所述信号利用率的最佳值为50％，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系为：作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化，包括：基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式，包括：假设为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；如果目标是第f个端口，那么可将所述接收信号的计算方程改写成下列形式：y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新，包括：由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：其中，ζ(j,n)表示端口f′度(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；v表示每个变量节点的度；c表示每个校验节点的度；则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：对所述消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足所述密度函数公式；而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：对所述消息传输关系计算两端期望，当所述计算两端期望的结果满足所述密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：其中：sf表示端口f的第s条消息；对所述更新公式两端取期望，若期望结果满足所述密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。本专利技术第二方面公开了一种卫星的数据传输参数优化装置，所述装置包括：第一确定模块，用于确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度；第二确定模块，用于确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；调整模块，用于调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第二方面中，所述第一确定模块确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度的具体方式，包括：基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；确定信号利用率的计算公式，根据所述信号利用率的最佳值，将所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：/n确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度；/n确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；/n调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：
确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度；
确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。


2.根据权利要求1所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述确定信道利用率，基于确定出的所述信道信用率，确定数据传输帧长的最小长度，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；
确定信号利用率的计算公式，根据所述信号利用率的最佳值，将所述信号利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系；
根据所述信号利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。


3.根据权利要求2所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述确定信号利用率的计算公式，根据所述信号利用率的最佳值，将所述信号利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系，包括：
确定信道利用率的计算公式为：



其中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口；
基于所述信号利用率的最佳值为50％，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信号利用率的误比特率关系为：





4.根据权利要求3所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。


5.根据权利要求3所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式，包括：
假设为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：



其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将所述接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家樑，林柔丹，李科君，
申请(专利权)人：广东省电信规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44