一种基于功率评价的信道优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于功率评价的信道优化方法，包括：为数据业务分配初始业务信道的步骤；为数据业务进行业务信道优化的步骤；为数据业务进行业务信道的优化的步骤中，对每一个数据业务按照以下步骤进行业务信道优化：步骤1：按照信道响应将所有业务信道进行排序；步骤2：选择排序最优且处于未分配状态的业务信道作为待分配业务信道；步骤3：若待分配业务信道为排序最优的业务信道，则将待分配业务信道作为数据业务的业务信道；否则，转入步骤4；步骤4：根据待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗为数据业务确定业务信道。本发明专利技术解决了在信道传输环境变化的情况下不能配置通信资源或通信资源分配不均的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
在卫星通信中，不同类型的数据业务通常有不同的传输速率要求，误码率和信噪比指标要求也各不相同，例如话音数据业务通常要求误码率水平在10_3量级，视频数据业务通常要求误码率水平在10_5量级等，误码率水平的不同则对应着信噪比指标要求的不同，误码率越低的数据业务在传输时往往要求越高的发射功率，对应的信噪比指标即传输业务服务质量需求就越高。对于多信道通信系统而言，不同的信道上调制了不同类型的数据业务，而不同的信道经历的空间多径衰落环境的状况也是不同的，这就有可能出现某些个调制了较高信噪比要求的数据业务的子信道经历了具有较严重衰落特性信道的情形，从而造成信噪比达不到要求，误码率升高。而为了克服这种现象，必然要提高系统发射功率来提高信噪比。通常，这里需要做出ー种调整，即希望具有较高信噪比要求的那些数据业务经过相对平坦的子信道来传输，把那些衰落特性比较严重的子信道分配给那些信噪比要求不 高的数据业务使用，这样将有助于实现多个业务子信道和多种数据业务传输质量之间的匹配与均衡，而且还可以有效降低发射功率。因此，需要引入一些先进的资源分配策略，合理为各种数据分配业务子信道资源，并尽可能优化系统发射功率资源，来为更多的数据业务提供高质量和高效率的服务，这就是卫星通信资源优化的问题。近年来，国内外有更多的研究致カ于将智能型算法引入到各种各样的工程应用中来，智能演化算法作为ー种高效快捷的动态搜索寻优算法，以其自身良好的全局化捜索，适应函数评估、迭代寻优等功能，正在受到越来越广泛地关注。目前，对卫星通信资源进行优化有两种基本途径(I)分组业务信道固定分配法，通过事先确定好的分配策略进行分配，即子信道的分配是按照顺序编号进行分组的，而顺序编号又是固定不变的，这种方法计算过程十分简便，且不存在任何反馈迭代环节；但是，这种方法没有考虑空间多径衰落传输信道特征函数hm,n的影响，分配给第m个数据业务的那些个业务子信道未必是最合适的，即它们的hm,n未必都与传输业务服务质量需求SJm)相匹配，可能出现SJm)相对极大，而hm，n却相对极小的情形。因此，这种方法的效率并不高，分配方法也不尽合理，几乎不能保证节省系统功率资源。(2)动态优先级法，这种方法该方法相对方法(I)考虑了信道特征函数hm,n的影响，并且在分配方法中添加了“优先级列表”来对分配方法进行动态调整，在计算过程中存在反馈迭代环节，使得每个数据业务有机会挑选适合的业务子信道；但是这种方法属于ー种贪心(greedy)捜索算法，需要遍历整个搜索空间，特别是在卫星通信信道资源受限，而业务需求量又较大情形下，平均需要遍历的子信道数量很多，捜索效率不高；此外，由于优先级是预先设定好的，这会影响在多径衰落传输环境下根据子信道的实时信道响应特性来为数据业务重配置业务子信道的需求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是针对现有技术的不足，提供了，解决了在信道传输环境变化的情况下不能配置通信资源或通信资源分配不均的问题。本专利技术的技术解决方案是，包括为数据业务分配初始业务信道的步骤，所述数据业务根据类型划分为M类，为同ー类数据业务分配至少ー个业务信道，且每ー个业务信道只能分配给ー个数据业务，已分配的业务信道处于分配状态，未分配的业务信道处于未分配状态；为数据业务进行业务信道优化的步骤； 其中，为数据业务进行业务信道的优化的步骤中，对每ー个数据业务按照以下步骤进行业务信道优化步骤I :按照信道响应将所有业务信道进行排序；步骤2 :选择排序最优且处于未分配状态的业务信道作为待分配业务信道；步骤3 :若待分配业务信道为排序最优的业务信道，则将待分配业务信道作为数据业务的业务信道；否则，转入步骤4 ;步骤4 :根据待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗为数据业务确定业务信道。进ー步的，在步骤I中，所述信道响应为各业务信道传输同一数据业务时的信道响应。进ー步的，在步骤4中，根据待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗为数据业务确定业务信道的方法为步骤41 :计算待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗；步骤42 :若待分配业务信道的功率损耗大于最优业务信道的功率损耗，且待分配业务信道的功率损耗与发射功率之和大于最优业务信道的功率损耗与发射功率之和，则将待分配业务信道分配给数据业务；反之，将排序最优业务信道分配给数据业务；步骤43 :根据下式确定对当前所有数据业务的总发射功率进行评价；^W=rn<M-l<'=° =° |\ |其中，X(m)表示第m个数据业务及其之前的所有数据业务已占用的总发射功率；Sr (m)表示对第m个数据业务的传输业务服务质量需求；步骤44 :若X(m)小于步骤3确定的业务信道的总发射功率，则分配成功；否则，在设定的有限次迭代次数内，返回步骤2选择排序次优且处于未分配状态的业务信道作为待分配业务信道。本专利技术与现有技术相比具有如下优点本专利技术使得数据业务和业务信道逐一配对，从而有效优化多信道通信系统的信道资源，并最终显著节省系统的总功率资源。(I)本专利技术在分配卫星通信资源的过程中，在分配初始化时采用随机方式，而不是按优先级大小排序，这样更显公平；此外，计算过程中设计有限次迭代次数可以有效避免多次迭代的发生并实现算法的快速收敛，降低算法复杂度，是ー种有效的防死锁的机制。(2)本专利技术在分配通信资源的过程中，考虑了信道特征函数hm,n的影响，按照hm,n与总发射功率X(m)相匹配的原则，最大程度地优化了每个数据业务的信道资源；在相同的系统运行时长(Imin)条件下，仿真数据统计研究表明，本专利技术的方法比传统方法在功率资源节省方面平均提升了近ldB，显著节省了系统功率资源。(3)本专利技术还使得系统传输误码率BER性能也在一定程度上获得了提升，在相同的信噪比(SNR = 10 20dB)条件下，仿真数据统计研究表明，采用本法所述方法使得系统 BER平均降低了 10%左右，说明它根据信道的传输特性更加合理地为数据业务分配了信道资源，使每个子信道的可靠传输性能得到了提升。附图说明图I为本专利技术流程图；图2为业务信道优化流程图；图3为总功率效果示意图；图4为误比特率效果示意图。具体实施例方式下面就结合附图对本专利技术做进ー步介绍。如图I所示，为本专利技术流程图。将多信道系统通信业务划分为M个数据业务类，共配置有N个业务信道。在分配初始业务信道时，首先数据业务和业务信道的编码方案时，将其编码成如下式所示的ー个MXN阶矩阵，记作KMXN，形如 b-IrIrJrIr ル0，07vOsI^0,2 ^0,^-3^0,^-27vOjN-I た1,0 众1，1 允 1,2 … た1ル3N-I Irkkk Ir^ ^2,0^2,1^2,2 . ^2,^-3N-2N-\■'kkkk kIr7vAZ-S5O ル从~3，1 ^M-3,2.aAf-3,A^-2 tvM-IiN-XJcIrJrJcIcIr fvM-IfO ^M-2,1 ルM-2，2 ntM-I,N-^ ^M-2,N-2N-\IrIrIrIrJrflM-IiI ^M-ly2^-3 riM-XtN-I riM-IiN-X __上式是ー个M行N列的长方阵，行代表数据业务，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率评价的信道优化方法，包括：为数据业务分配初始业务信道的步骤，所述数据业务根据类型划分为M类，为同一类数据业务分配至少一个业务信道，且每一个业务信道只能分配给一个数据业务，已分配的业务信道处于分配状态，未分配的业务信道处于未分配状态；为数据业务进行业务信道优化的步骤；其特征在于，为数据业务进行业务信道的优化的步骤中，对每一个数据业务按照以下步骤进行业务信道优化：步骤1：按照信道响应将所有业务信道进行排序；步骤2：选择排序最优且处于未分配状态的业务信道作为待分配业务信道；步骤3：若待分配业务信道为排序最优的业务信道，则将待分配业务信道作为数据业务的业务信道；否则，转入步骤4；步骤4：根据待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗为数据业务确定业务信道。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率评价的信道优化方法，包括 为数据业务分配初始业务信道的步骤，所述数据业务根据类型划分为M类，为同一类数据业务分配至少ー个业务信道，且每ー个业务信道只能分配给ー个数据业务，已分配的业务信道处于分配状态，未分配的业务信道处于未分配状态； 为数据业务进行业务信道优化的步骤； 其特征在干，为数据业务进行业务信道的优化的步骤中，对每ー个数据业务按照以下步骤进行业务信道优化 步骤I :按照信道响应将所有业务信道进行排序； 步骤2 :选择排序最优且处于未分配状态的业务信道作为待分配业务信道； 步骤3 :若待分配业务信道为排序最优的业务信道，则将待分配业务信道作为数据业务的业务信道；否则，转入步骤4 ; 步骤4 :根据待分配业务信道与排序最优业务信道的发射功率和功率损耗为数据业务确定业务信道。2.如权利要求I所述的ー种基于功率评价的信道优化方法，其特征在于，在步骤I中，所述信道响应为各业务信道传输同一数据业务时的信道响应。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨童，牛俊，李明峰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：