一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统技术方案

一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统，属于微纳星群星间通信技术领域，用以解决现有的星间链路通信方法由于不能动态调整通信速率而导致通信效率不高或数据丢失问题。本发明专利技术的技术要点包括：依据微纳星群星间链路通信误码率阈值要求建立星间链路通信信道知识库；根据两个微纳卫星间实时通信距离，选择最大通信速率值作为最佳通信速率值，选择其对应的编码调制方案作为最佳编码调制方案；按照最佳编码调制方案对星间通信数据进行编码和调制处理，并按照最佳通信速率值进行星间链路通信。本发明专利技术实现了遥测数据的高效率和可靠性传输，对于提升微纳星群系统星间链路自适应信号处理具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统
本专利技术涉及微纳星群星间通信
，具体涉及一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统。
技术介绍
微纳星群星间通信过程中，星间距离持续变化，如果星间链路通信按照单一通信速率通信，会造成通信效率不高或者数据丢失问题。那么针对不同的星间通信距离，如何使星间通信具备可靠性和有效性，从而实现微纳星群系统的可靠高速通信，是一个亟待研究解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术提出一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统，用以解决现有的星间链路通信方法由于不能动态调整通信速率而导致通信效率不高或数据丢失问题。根据本专利技术一方面，提出一种微纳星群星间链路自适应通信方法，该方法包括以下步骤：步骤一、根据微纳星群星间链路通信误码率小于通信误码率阈值获得多个编码调制方案对应的多个信噪比阈值；步骤二、根据多个信噪比阈值建立星间链路通信信道知识库；其中，所述星间链路通信信道知识库中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系；步骤三、当微纳星群中任意两个微纳卫星通信时，根据信号传输时间实时获得两个微纳卫星间通信距离；步骤四、在所述星间链路通信信道知识库的多组对应关系中，根据当前两个微纳卫星间通信距离，在对应该通信距离的多个通信速率值中选择最大值作为最佳通信速率值，选择所述最佳通信速率值对应的编码调制方案作为最佳编码调制方案；步骤五、按照最佳编码调制方案对星间通信数据进行编码和调制处理，并按照最佳通信速率值进行星间链路通信；步骤六、在设定的通信时间结束时判断两个微纳卫星是否完成数据传输，如果是，则结束本次星间链路通信；否则循环执行步骤三至步骤六。进一步地，步骤一中所述通信误码率阈值为10-6。进一步地，步骤一中所述编码调制方案包括编译码方案和调制解调方案；其中，所述编译码方案包括采用Turbo码或LDPC码对通信数据进行编码或译码；所述调制解调方案包括采用BPSK、QPSK、8PSK、16PSK、16QAM、32QAM、64QAM或128QAM对通信数据进行调制或解调。进一步地，所述编译码方案中Turbo码码率包括1/3、1/2和1，LDPC码码率包括1/3、1/2和1。进一步地，步骤二中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系的具体步骤包括：步骤二一、根据预设微纳卫星间通信距离和载波频率按照下述公式计算获得自由空间衰减损失Ls：Ls＝-1*(20*log10(d)+20*log10(f)+92.44)其中，d表示微纳卫星间通信距离；f表示通信载波频率；步骤二二、根据所述自由空间衰减损失Ls按照下述公式计算获得总接收信噪谱密度SN0：SN0＝EIRP+Ls+Lspu+Gts-K其中，EIRP表示等效全向辐射功率；Lspu表示接收损失；Gts表示接收系统品质因数；K表示玻尔兹曼常数；步骤二三、根据所述总接收信噪谱密度SN0和信噪比阈值En0按照下述公式计算获得码率分贝值fb_dB：fb_dB＝SN0-R-En0-GM-Gc其中，R表示通信链路余量；GM表示调制增益；Gc表示编码增益；步骤二四、根据码率分贝值fb_dB、调制进制数m和编码码率r按照下述公式计算获得不同编码调制方案对应的通信速率值fb：fb＝10^(fb_dB/10)*m*r进一步地，步骤五中通信双方通过同步码获得最佳编码调制方案。根据本专利技术另一方面，提出一种微纳星群星间链路自适应通信系统，该系统包括：信道知识库建立模块，用于根据微纳星群星间链路通信误码率小于通信误码率阈值获得多个编码调制方案对应的多个信噪比阈值；并根据多个信噪比阈值建立星间链路通信信道知识库；其中，所述星间链路通信信道知识库中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系；星间通信距离获取模块，用于当微纳星群中任意两个微纳卫星通信时，根据信号传输时间实时获得两个微纳卫星间通信距离；最佳通信选择模块，用于在所述星间链路通信信道知识库的多组对应关系中，根据当前两个微纳卫星间通信距离，在对应该通信距离的多个通信速率值中选择最大值作为最佳通信速率值，选择所述最佳通信速率值对应的编码调制方案作为最佳编码调制方案；自适应通信模块，用于按照最佳编码调制方案对星间通信数据进行编码和调制处理，并按照最佳通信速率值进行星间链路通信；在设定的通信时间结束时判断两个微纳卫星是否完成数据传输，如果是，则结束本次星间链路通信；否则继续根据星间通信距离获取模块和最佳通信选择模块输出结果执行自适应通信。进一步地，所述信道知识库建立模块中所述通信误码率阈值为10-6；所述编码调制方案包括编译码方案和调制解调方案，其中，所述编译码方案包括采用Turbo码或LDPC码对通信数据进行编码或译码，Turbo码码率包括1/3、1/2和1，LDPC码码率包括1/3、1/2和1；所述调制解调方案包括采用BPSK、QPSK、8PSK、16PSK、16QAM、32QAM、64QAM或128QAM对通信数据进行调制或解调。进一步地，所述信道知识库建立模块中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系的具体步骤包括：步骤二一、根据预设微纳卫星间通信距离和载波频率按照下述公式计算获得自由空间衰减损失Ls：Ls＝-1*(20*log10(d)+20*log10(f)+92.44)其中，d表示微纳卫星间通信距离；f表示通信载波频率；步骤二二、根据所述自由空间衰减损失Ls按照下述公式计算获得总接收信噪谱密度SN0：SN0＝EIRP+Ls+Lspu+Gts-K其中，EIRP表示等效全向辐射功率；Lspu表示接收损失；Gts表示接收系统品质因数；K表示玻尔兹曼常数；步骤二三、根据所述总接收信噪谱密度SN0和所述信噪比阈值En0按照下述公式计算获得码率分贝值fb_dB：fb_dB＝SN0-R-En0-GM-Gc其中，R表示通信链路余量；GM表示调制增益；Gc表示编码增益；步骤二四、根据码率分贝值fb_dB、调制进制数m和编码码率r按照下述公式计算获得不同编码调制方案对应的通信速率值fb：fb＝10^(fb_dB/10)*m*r进一步地，所述自适应通信模块中通信双方通过同步码获得最佳编码调制方案。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术提出一种微纳星群星间链路自适应通信方法及系统，与传统星间通信方法不同，微纳星群系统星间链路自适应信号处理要求根据在轨卫星系统的当前通信的空间衰减情况，自行调整传输策略，尽可能提高传输效率。即根据通信距离，动态调整编码和调制方案，实现遥测数据的高效率和可靠性传输，即兼顾了传输的可靠性和传输的效率。本专利技术对于提升我国微纳星群系统星间链路自适应信号处理具有重要的理论研究价值和现实意义，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤一、根据微纳星群星间链路通信误码率小于通信误码率阈值获得多个编码调制方案对应的多个信噪比阈值；/n步骤二、根据多个信噪比阈值建立星间链路通信信道知识库；其中，所述星间链路通信信道知识库中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系；/n步骤三、当微纳星群中任意两个微纳卫星通信时，根据信号传输时间实时获得两个微纳卫星间通信距离；/n步骤四、在所述星间链路通信信道知识库的多组对应关系中，根据当前两个微纳卫星间通信距离，在对应该通信距离的多个通信速率值中选择最大值作为最佳通信速率值，选择所述最佳通信速率值对应的编码调制方案作为最佳编码调制方案；/n步骤五、按照最佳编码调制方案对星间通信数据进行编码和调制处理，并按照最佳通信速率值进行星间链路通信；/n步骤六、在设定的通信时间结束时判断两个微纳卫星是否完成数据传输，如果是，则结束本次星间链路通信；否则循环执行步骤三至步骤六。/n

【技术特征摘要】
1.一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、根据微纳星群星间链路通信误码率小于通信误码率阈值获得多个编码调制方案对应的多个信噪比阈值；
步骤二、根据多个信噪比阈值建立星间链路通信信道知识库；其中，所述星间链路通信信道知识库中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系；
步骤三、当微纳星群中任意两个微纳卫星通信时，根据信号传输时间实时获得两个微纳卫星间通信距离；
步骤四、在所述星间链路通信信道知识库的多组对应关系中，根据当前两个微纳卫星间通信距离，在对应该通信距离的多个通信速率值中选择最大值作为最佳通信速率值，选择所述最佳通信速率值对应的编码调制方案作为最佳编码调制方案；
步骤五、按照最佳编码调制方案对星间通信数据进行编码和调制处理，并按照最佳通信速率值进行星间链路通信；
步骤六、在设定的通信时间结束时判断两个微纳卫星是否完成数据传输，如果是，则结束本次星间链路通信；否则循环执行步骤三至步骤六。


2.根据权利要求1所述的一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，步骤一中所述通信误码率阈值为10-6。


3.根据权利要求2所述的一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，步骤一中所述编码调制方案包括编译码方案和调制解调方案；其中，所述编译码方案包括采用Turbo码或LDPC码对通信数据进行编码或译码；所述调制解调方案包括采用BPSK、QPSK、8PSK、16PSK、16QAM、32QAM、64QAM或128QAM对通信数据进行调制或解调。


4.根据权利要求3所述的一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，所述编译码方案中Turbo码码率包括1/3、1/2和1，LDPC码码率包括1/3、1/2和1。


5.根据权利要求4所述的一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，步骤二中建立预设微纳卫星间通信距离、编码调制方案及通信速率值之间的多组对应关系的具体步骤包括：
步骤二一、根据预设微纳卫星间通信距离和载波频率按照下述公式计算获得自由空间衰减损失Ls：
Ls＝-1*(20*log10(d)+20*log10(f)+92.44)
其中，d表示微纳卫星间通信距离；f表示通信载波频率；
步骤二二、根据所述自由空间衰减损失Ls按照下述公式计算获得总接收信噪谱密度SN0：
SN0＝EIRP+Ls+Lspu+Gts-K
其中，EIRP表示等效全向辐射功率；Lspu表示接收损失；Gts表示接收系统品质因数；K表示玻尔兹曼常数；
步骤二三、根据所述总接收信噪谱密度SN0和信噪比阈值En0按照下述公式计算获得码率分贝值fb_dB：
fb_dB＝SN0-R-En0-GM-Gc
其中，R表示通信链路余量；GM表示调制增益；Gc表示编码增益；
步骤二四、根据码率分贝值fb_dB、调制进制数m和编码码率r按照下述公式计算获得不同编码调制方案对应的通信速率值fb：
fb＝10^(fb_dB/10)*m*r。


6.根据权利要求5所述的一种微纳星群星间链路自适应通信方法，其特征在于，步骤五中通...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗清华，焉晓贞，周志权，王晨旭，李琪，石雷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37