【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，尤其涉及一种面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法及系统。
技术介绍
1、近年来，低功耗广域网技术取得了重大进展，为全球各地数字化创造机会，其中lora由于其具有远程连接并且功耗低的特点而得到了广泛的应用。如图2(a)所示，lora利用啁啾扩频调制(chirp spread spectrum，css)调制，将数据符号映射到一个线性啁啾的初始频率，lora还可以提供灵活的带宽(bandwidth，bw)以及扩频因子(spreadingfactor，sf)配置来满足不同场景下的传输需求。然而lora也存在缺点和限制，lora在复杂环境或者超远距离的传输可靠性不足，并且由于其受到占空比规定的约束，密集部署lora网络受到严重限制。
2、为了应对lora的性能下降和容量不足的问题，现有技术采用一种长距离跳频扩频通信技术(long range-frequency hopping spread spectrum，lr-fhss)，这是一种用于星地通信的无线通信技术，进一步增加了无线覆盖和容量，能够支持范围越来越大、越来越密集的网络部署，使地面上的传感器节点与卫星实现直接连接。与使用css的lora不同，lr-fhss的关键特点是使用跳频扩频通信(fhss)，fhss已被证明能够在干扰下实现可靠的通信。具体来说，lr-fhss将数据划分为多个段，并以不同的频率传输。每个数据包都包含不同跳数中的包头和负载。每一跳都在一个子信道中，带宽为488hz，比带宽为7.81-500khz的lora要小得多。在相同的传输功
3、虽然lr-fhss能够支持更大范围更大容量的网络，但在星地互联时，由于云层遮挡或大气吸收等影响，lr-fhss仍会受到信道动态干扰的严重影响，现有的方法并不适用于解决干扰lr-fhss。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。
2、本专利技术的一个方面提供了一种面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，所述方法的步骤包括：
3、获取各个子信道的信噪比值，并基于子信道的信噪比值计算子信道的误符号率；
4、基于所述子信道的误符号率对子信道进行降序排列，得到第一序列，对所述第一序列进行交织处理，得到第二序列；
5、基于所述第二序列得到候选跳频序列集合，所述候选跳频序列集合中包括子信道个数的候选跳频序列；
6、获取预设的参考信号序列，所述参考信号序列对应候选跳频序列中每个子信道的顺序位置设置有信号序列段，对于每个候选跳频序列基于每个子信道的误符号率将对应的信号序列段进行翻转处理，并对翻转处理后的模拟序列进行解码；
7、基于解码结果计算包接收率，基于所述包接收率从候选跳频序列集合的候选跳频序列中确定最终跳频序列。
8、采用上述方案，本方案首先根据子信道的误符号率得到第一序列，由于数据连续发送在干扰的频率段会导致较大的的传输干扰，采用交织处理，初步避免了将数据连续发送在干扰的频率段导致的传输干扰，进一步地，本方案基于子信道的误符号率从将对应的信号序列段进行翻转处理，并对翻转处理后的模拟序列进行解码，每种候选跳频序列可以进行进行多次的翻转和解码，并最终通过包接收率对多个候选跳频序列进行筛选，进一步解决了信道的干扰问题，得到最优的传输方案。
9、在本专利技术的一些实施方式中，在基于子信道的信噪比值计算子信道的误符号率的步骤中，基于如下公式计算子信道的误符号率：
10、
11、其中，ser′n表示子信道n的误符号率，snrn表示子信道n的信噪比值，α表示预设的计算参数，δ表示预设的偏移量参数，e为自然常数。
12、在本专利技术的一些实施方式中，在对所述第一序列进行交织处理，得到第二序列的步骤中，基于预设的误符号率阈值确定干扰子信道，基于所述干扰子信道的个数确定交织处理的列数，基于交织处理的行数对第一序列进行交织处理，得到第二序列。
13、在本专利技术的一些实施方式中，所述参考信号序列对应子信道个数设置有多个信号序列段，所述获取预设的参考信号序列，所述参考信号序列对应候选跳频序列中每个子信道的顺序位置设置有信号序列段，对于每个候选跳频序列基于每个子信道的误符号率将对应的信号序列段进行翻转处理的步骤包括：
14、基于候选跳频序列中子信道的顺序位置确定子信道对应的信号序列段；
15、基于子信道的误符号率确定对应的信号序列段需要翻转的字符个数；
16、基于信号序列段需要翻转的字符个数将信号序列段中的字符进行翻转。
17、在本专利技术的一些实施方式中，在基于子信道的误符号率确定对应的信号序列段需要翻转的字符个数的步骤中，基于如下公式计算每个信号序列段需要翻转的字符个数：
18、翻转的字符个数＝信号序列段的字符总数*信号序列段对应的子信道的误符号率。
19、在本专利技术的一些实施方式中，在基于信号序列段需要翻转的字符个数将信号序列段中的字符进行翻转的步骤中，从所述信号序列段的字符中随机抽取需要翻转的字符个数个的字符进行翻转。
20、在本专利技术的一些实施方式中，所述基于解码结果计算包接收率的步骤包括：
21、对于每个候选跳频序列进行预设次数的翻转处理得到预设次数个模拟序列，对每个模拟序列进行解码，记录预设次数个模拟序列中成功解码的次数；
22、基于预设次数个模拟序列中成功解码的次数计算包接收率。
23、在本专利技术的一些实施方式中，在基于预设次数个模拟序列中成功解码的次数计算包接收率的步骤中，基于如下公式计算每个候选跳频序列的包接收率：
24、包接收率＝预设个数的模拟序列中成功解码的次数/预设次数。
25、在本专利技术的一些实施方式中，在基于所述包接收率从候选跳频序列集合的候选跳频序列中确定最终跳频序列的步骤中，将包接收率最高的候选跳频序列作为最终跳频序列。
26、本专利技术的第二方面还提供一种面向星地通信的lr-fhss动态跳频系统，该系统包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如前所述方法所实现的步骤。
27、本专利技术的第三方面还提供一种计算机可读存储介质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在基于子信道的信噪比值计算子信道的误符号率的步骤中，基于如下公式计算子信道的误符号率：
3.根据权利要求1所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在对所述第一序列进行交织处理，得到第二序列的步骤中，基于预设的误符号率阈值确定干扰子信道，基于所述干扰子信道的个数确定交织处理的列数，基于交织处理的行数对第一序列进行交织处理，得到第二序列。
4.根据权利要求1～3任一项所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，所述参考信号序列对应子信道个数设置有多个信号序列段，所述获取预设的参考信号序列，所述参考信号序列对应候选跳频序列中每个子信道的顺序位置设置有信号序列段，对于每个候选跳频序列基于每个子信道的误符号率将对应的信号序列段进行翻转处理的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在基于子信道的误符号
6.根据权利要求4所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在基于信号序列段需要翻转的字符个数将信号序列段中的字符进行翻转的步骤中，从所述信号序列段的字符中随机抽取需要翻转的字符个数个的字符进行翻转。
7.根据权利要求1所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，所述基于解码结果计算包接收率的步骤包括：
8.根据权利要求7所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在基于预设次数个模拟序列中成功解码的次数计算包接收率的步骤中，基于如下公式计算每个候选跳频序列的包接收率：
9.根据权利要求1所述的面向星地通信的LR-FHSS动态跳频方法，其特征在于，在基于所述包接收率从候选跳频序列集合的候选跳频序列中确定最终跳频序列的步骤中，将包接收率最高的候选跳频序列作为最终跳频序列。
10.一种面向星地通信的LR-FHSS动态跳频系统，其特征在于，该系统包括计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该系统实现如权利要求1～9任一项所述方法所实现的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
2.根据权利要求1所述的面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，其特征在于，在基于子信道的信噪比值计算子信道的误符号率的步骤中，基于如下公式计算子信道的误符号率：
3.根据权利要求1所述的面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，其特征在于，在对所述第一序列进行交织处理，得到第二序列的步骤中，基于预设的误符号率阈值确定干扰子信道，基于所述干扰子信道的个数确定交织处理的列数，基于交织处理的行数对第一序列进行交织处理，得到第二序列。
4.根据权利要求1～3任一项所述的面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，其特征在于，所述参考信号序列对应子信道个数设置有多个信号序列段，所述获取预设的参考信号序列，所述参考信号序列对应候选跳频序列中每个子信道的顺序位置设置有信号序列段，对于每个候选跳频序列基于每个子信道的误符号率将对应的信号序列段进行翻转处理的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的面向星地通信的lr-fhss动态跳频方法，其特征在于，在基于子信道的误符号率确定对应的信号序列段需要翻转的字符个数的步骤中，基于如下公式计算每个信号序列段需要翻转的...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑霄龙，刘亮，马华东，于夫，张樊昊，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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