CN102118227A - 基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 - Google Patents
基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102118227A CN102118227A CN2011100086564A CN201110008656A CN102118227A CN 102118227 A CN102118227 A CN 102118227A CN 2011100086564 A CN2011100086564 A CN 2011100086564A CN 201110008656 A CN201110008656 A CN 201110008656A CN 102118227 A CN102118227 A CN 102118227A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rate
- bit error
- modulation system
- code element
- quality control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 58
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 46
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
本发明所属技术领域为星地通信系统，尤其涉及一种基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法。本发明提出了一种变速率方法。该方法保证了不同的信道状况下系统具有较高的吞吐量、频带利用率等通信质量参数。当信道状况较好的时候，采用满足误码要求下的最高进制调制方式，使系统的吞吐量和频带利用率最高；但当信道状况极差、任何一种调制方式下系统都达不到误码要求的时候，可以将发送端的码元速率降低，而接收端仍按照未降低的速率对码元进行抽样判决，这样，一个码元在接收端将被抽样判决多次，以超过一半的判决结果作为该码元的最终判决结果，通过这种方式可以大大降低码元被误判的概率。
Description
所属技术领域
本发明所属技术领域为星地通信系统，尤其涉及一种基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，该发明可应用于星地通信系统中的通信质量控制。
背景技术
随着通信技术的发展，卫星与地面站之间传输的数据越来越多，对通信速率的要求也越来越高，低频段有限的频谱资源导致载波频率由原来的几百MHz变为几GHz甚至几十GHz，使得卫星与地面站传输信息时损耗变得越来越大。
当信道状况变差，系统接收端信噪比降低时，系统误比特率、吞吐量、频带利用率等一系列影响通信质量的因素都将会受到严重影响，导致通信质量下降。如何让卫星传递到地面的信息经特殊环境(如高误码，突发错误多等)传输后，仍能使接收端获得较好的性能是现代卫星通信面临的主要问题。
发明内容
针对上述情况，本发明提出了一种变速率方法。该方法保证了不同的信道状况下系统具有较高的吞吐量、频带利用率等通信质量参数。
本发明所述的一种基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，包括：
a、星地通信系统的初始化包括误比特率要求、调制方式及可变换的码元速率、建立星地传输链路的星地传输链路
b、地面端计算星地传输系统允许使用的各调制方式的误比特率，选择一种符合系统误比特率要求的调制方式，将计算得到的误比特率上传给卫星端；
c、当所述调制方式的误比特率计算步骤得到的数据无法满足系统误比特率要求时，地面端分别计算按设定的码元速率变换后的误比特率，将计算得到的误比特率上传给卫星端；
d、根据步骤c得出的数据、按照系统误比特率要求选择一种变换后的码元速率并选择对应该码元速率的调制方式；
e、将接收到的信号按照发送的调制方式和码元速率进行解调，得到发送的星上原始数据。
所述调制方式包括BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM和256QAM调制方式。
所述码元速率为Rs，降低码元传输速率后的码元速率分别是、Rs/2、Rs/4、Rs/5和Rs/10。
所述步骤e中按照未变换的码元速率解调。
还具有监控信道状况的信道监控步骤，由星上发送数据，地面端测试，将检测的数据反馈给卫星端。
所述码元速率变换与所述调制方式的设定关系为：
0≤[Eb/N0]≤1 码元传输速率降低为原来的1/10，选用64QAM调制方式；
1＜[Eb/N0]≤4.3 码元传输速率降低为原来的1/5，选用16QAM调制方式；
4.3＜[Eb/N0]≤5.1 码元传输速率降低为原来的1/4，选用16QAM调制方式；
5.1＜[Eb/N0]≤8.5 码元传输速率降低为原来的1/5，选用64QAM调制方式；
8.5＜[Eb/N0]≤9.7 码元传输速率降低为原来的1/4，选用64QAM调制方式。
9.7＜[Eb/N0]≤13 码元传输速率保持不变，选用QPSK调制方式；
13＜[Eb/N0]≤13.4 码元传输速率保持不变，选用8PSK调制方式；
13.4＜[Eb/N0]≤17.8码元传输速率保持不变，选用16QAM调制方式；
17.8＜[Eb/N0]≤22.5码元传输速率保持不变，选用64QAM调制方式；
22.5＜[Eb/N0]≤30 码元传输速率保持不变，选用256QAM调制方式。
在星地通信过程中，信息传输损耗与信息传输速率之间的关系为：
[rb]＝[EIRP]+[GR]-[LOSSES]-[k]-[Ts]-[Rb]
其中，式中[]表示各量为分贝值，rb是二进制信噪比，即接收的每比特能量同噪声功率谱密度之比；EIRP是全向辐射功率，即发送链路的输入功率；GR是接收天线的增益；LOSSES是无线信道总的链路损耗，包括自由空间链路损耗、接收机馈线损耗、天线指向误差损耗、大气吸收损耗等；k是玻耳兹曼常数；Ts是系统噪声温度；Rb是数据比特速率。从式中可以看出，当各种增益和损耗不变时，数据速率Rb和rb之间成反比关系。因而，当信道质量差的时候，误比特率比较高，为了保证系统的通信质量，可以通过降低物理层的传输速率来实现接收信噪比的增加，进而降低系统信道误比特率。因此可见，变速率通信主要是在信道质量好的时候提高传输速率，在信道质量差的时候降低传输速率，以此获得更大的吞吐量。
本发明根据信道状况，选用不同的调制方式和码元速率，使系统获得最大的吞吐量和频带利用率。当信道状况较好的时候，采用满足误码要求下的最高进制调制方式，使系统的吞吐量和频带利用率最高；但当信道状况极差、任何一种调制方式下系统都达不到误码要求的时候，可以将发送端的码元速率降低，即每个码元的宽度将增加，而接收端仍按照未降低的速率对码元进行抽样判决，这样，一个码元在接收端将被抽样判决多次，以超过一半的判决结果作为该码元的最终判决结果，通过这种方式可以大大降低码元被误判的概率。
本发明的有益效果是：本发明的变速率传输方法应用于星地通信系统，能够根据信道的误比特率要求选择不同的调制方式和码元传输速率，提高系统的吞吐量和频带利用率，从而避免了信道变化导致的通信质量大幅降低的现象，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是变速率通信质量控制方法框图；
图2是根据系统要求进行变速率传输的具体选择流程。
具体实施方式
本发明提出了一种适合于星地通信系统的变速率传输方法，该方法针对星地通信信道状况的不同，采用不同的调制方式和码元传输速率进行数据传输，提高了不同信道状况下系统的通信质量。
本发明的变速率通信质量控制方法由软件系统组成，主要包括卫星系统模块、参数计算模块、变速率模块、地面接收系统模块几部分组成，各模块的关系如图1所示。各模块的主要功能如下：
卫星系统模块：该模块首先完成星地通信系统的初始化，建立星地传输链路。
参数计算模块：该模块包括计算各种调制方式的误比特率和码元速率变化后的误比特率两个环节。前者是计算星地传输系统允许使用的每种调制方式的信噪比和误比特率的关系，并根据系统误比特率要求，找到各种调制方式在满足误比特率要求时的最低信噪比；后者是在信噪比较低、各种调制方式均无法满足系统误比特率要求时，降低发送端码元速率，同时计算码元速率降低后的新的误比特率。
变速率模块：该模块实现当信道误比特率不同时，根据参数计算模块的数据选择相应的调制方式和码元速率，同时保证此时系统的吞吐量和频带利用率最高，根据选择的调制方式和码元速率进行数据传输。
地面接收系统模块：该模块将接收到的数据按照发送的调制方式和码元速率进行解调，抽样判决数据，得到发送的原始数据。
假设系统采用的调制方式有5种，分别是QPSK、8PSK、16QAM、64QAM和256QAM，采用的码元传输速率有5种，分别是Rs，Rs/2，Rs/4，Rs/5，Rs/10。假设接收端系统要求误比特率小于10，为既能满足通信系统误比特率的要求，又能有效提高系统吞吐量，根据各种调制方式的误比特率关系，可以计算每种调制方式的边界值，选择调制方式和码元速率的方法如附图2：
具体框图：
0≤[Eb/N0]≤1 码元传输速率降低为原来的1/10，选用64QAM调制方式；
1＜[Eb/N0]≤4.3 码元传输速率降低为原来的1/5，选用16QAM调制方式；
4.3＜[Eb/N0]≤5.1 码元传输速率降低为原来的1/4，选用16QAM调制方式；
5.1＜[Eb/N0]≤8.5 码元传输速率降低为原来的1/5，选用64QAM调制方式；
8.5＜[Eb/N0]≤9.7 码元传输速率降低为原来的1/4，选用64QAM调制方式；
9.7＜[Eb/N0]≤13 码元传输速率保持不变，选用QPSK调制方式；
13＜[Eb/N0]≤13.4 码元传输速率保持不变，选用8PSK调制方式；
13.4＜[Eb/N0]≤17.8码元传输速率保持不变，选用16QAM调制方式；
17.8＜[Eb/N0]≤22.5码元传输速率保持不变，选用64QAM调制方式；
22.5＜[Eb/N0]≤30 码元传输速率保持不变，选用256QAM调制方式。
如假设码元速率改变后系统的误比特率为BER′，一个码元在接收端经过N次判决后误比特率BER″为：三
比如，系统要求误比特率不高于10-5，系统的码元传输速率为Rs，采用BPSK方式调制时，当接收端的信噪比低于9.7dB，BPSK方式传输的误比特率将高于10-5，不满足传输要求，系统的吞吐量为零，采用其它调制方式也将无法满足误比特率要求。此时如果将码元速率降低为Rs/3，则接收端的信噪比将提高4.8dB，此时误比特率减小为8.356e-6，可以选用吞吐量和频带利用率更高的64QAM调制方式，从而获得较高的系统吞吐量和频带利用率。因此，采用本发明的方法将有效地改善系统的通信质量。当接收端的信噪比越低时，码元传输速率也将变得越低。
设系统要求误比特率pe＜10-5，码元速率为Rs，可以得到在最高误比特率情况下各种调制方式的临界信噪比。假设系统当前信道的信噪比为11dB，则可以采用QPSK方式调制；当信道的信噪比降为8.8dB，则采用BPSK也无法满足系统误比特率的要求，所以采用降低码元速率的方式，即将码元发送速率将为Rs/4，而接收端速率还保持Rs不变，此时系统的误比特率可以达到5.13e-6，选择64QAM调制方式即可满足系统要求。
Claims (8)
1.一种基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，包括：
a、星地通信系统的初始化包括误比特率要求、调制方式及可变换的码元速率、建立星地传输链路的星地传输链路
b、地面端计算星地传输系统允许使用的各调制方式的误比特率，选择一种符合系统误比特率要求的调制方式，将计算得到的误比特率上传给卫星端；
c、当所述调制方式的误比特率计算步骤得到的数据无法满足系统误比特率要求时，地面端分别计算按设定的码元速率变换后的误比特率，将计算得到的误比特率上传给卫星端；
d、根据步骤c得出的数据、按照系统误比特率要求选择一种变换后的码元速率并选择对应该码元速率的调制方式；
e、将接收到的信号按照发送的调制方式和码元速率进行解调，得到发送的星上原始数据。
2.根据权利要求1所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于所述调制方式包括BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM和256QAM调制方式。
3.根据权利要求1所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于所述码元速率为Rs，降低码元传输速率后的码元速率分别是、Rs/2、Rs/4、Rs/5和Rs/10。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于在所述步骤e中按照未变换的码元速率解调。
5.根据权利要求4所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于一个码元在接收端将被抽样判决多次，以超过一半的判决结果作为该码元的最终判决结果。
6.根据权利要求5所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于还具有监控信道状况的信道监控步骤，由星上发送数据，地面端测试，将检测的数据反馈给卫星端。
7.根据权利要求5所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于所述码元速率变换与所述调制方式的设定关系为：
0≤[Eb/N0]≤1 码元传输速率降低为原来的1/10，选用64QAM调制方式；
1＜[Eb/N0]≤4.3 码元传输速率降低为原来的1/5，选用16QAM调制方式；
4.3＜[Eb/N0]≤5.1 码元传输速率降低为原来的1/4，选用16QAM调制方式；
5.1＜[Eb/N0]≤8.5 码元传输速率降低为原来的1/5，选用64QAM调制方式；
8.5＜[Eb/N0]≤9.7 码元传输速率降低为原来的1/4，选用64QAM调制方式。
8.根据权利要求1或2所述的基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法，其特征在于所述码元速率不变换与所述调制方式的设定关系为：
9.7＜[Eb/N0]≤13 码元传输速率保持不变，选用QPSK调制方式；
13＜[Eb/N0]≤13.4 码元传输速率保持不变，选用8PSK调制方式；
13.4＜[Eb/N0]≤17.8 码元传输速率保持不变，选用16QAM调制方式；
17.8＜[Eb/N0]≤22.5 码元传输速率保持不变，选用64QAM调制方式；
22.5＜[Eb/N0]≤30 码元传输速率保持不变，选用256QAM调制方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110008656 CN102118227B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110008656 CN102118227B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102118227A true CN102118227A (zh) | 2011-07-06 |
| CN102118227B CN102118227B (zh) | 2013-05-08 |
Family
ID=44216840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110008656 Expired - Fee Related CN102118227B (zh) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102118227B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102780877A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 视频数据发送方法及设备 |
| CN105960762A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-09-21 | 华为技术有限公司 | 无源光网络的数据传输方法和相关设备及无源光网络 |
| CN114268358A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-01 | 中国空间技术研究院 | 一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030126536A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-03 | Sridhar Gollamudi | Delay sensitive adapative quality control loop for rate adaptation |
| CN101005335A (zh) * | 2006-01-19 | 2007-07-25 | 中兴通讯股份有限公司 | 多输入多输出正交频分复用系统中的发射天线选择与自适应调制方法 |
| CN101459968A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-17 | 林志华 | 一种远距离无线传输方法 |
-
2011
- 2011-01-14 CN CN 201110008656 patent/CN102118227B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030126536A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-03 | Sridhar Gollamudi | Delay sensitive adapative quality control loop for rate adaptation |
| CN101005335A (zh) * | 2006-01-19 | 2007-07-25 | 中兴通讯股份有限公司 | 多输入多输出正交频分复用系统中的发射天线选择与自适应调制方法 |
| CN101459968A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-17 | 林志华 | 一种远距离无线传输方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102780877A (zh) * | 2012-07-06 | 2012-11-14 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 视频数据发送方法及设备 |
| CN102780877B (zh) * | 2012-07-06 | 2015-11-25 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 视频数据发送方法及设备 |
| CN105960762A (zh) * | 2014-10-31 | 2016-09-21 | 华为技术有限公司 | 无源光网络的数据传输方法和相关设备及无源光网络 |
| CN105960762B (zh) * | 2014-10-31 | 2019-04-26 | 华为技术有限公司 | 无源光网络的数据传输方法和相关设备及无源光网络 |
| CN114268358A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-01 | 中国空间技术研究院 | 一种高轨遥感卫星数据传输系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102118227B (zh) | 2013-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10148481B2 (en) | Method and apparatus for data transmission in a multiuser downlink cellular system | |
| US7411935B2 (en) | Selecting the data rate of a wireless network link according to a measure of error vector magnitude | |
| US20120021693A1 (en) | Method and Receiver for Estimating and Reporting a Channel Quality Measure | |
| CN101164270B (zh) | 使用天线场型调制/解调制数据的通信系统及其方法 | |
| US20160013889A1 (en) | System and Method for User Equipment Cooperation | |
| CN104902551B (zh) | 通信设备以及通信设备的传输功率塑形的方法 | |
| CN107046447B (zh) | 一种针对低轨卫星遥感数传的自适应调制编码方法 | |
| JP2009531878A (ja) | 周波数でチャンネル化された信号の復号化 | |
| TW200805944A (en) | Link quality prediction | |
| CN103117970A (zh) | Mimo系统中全双工天线的选择方法 | |
| CN109286426B (zh) | 一种无线携能协作预编码空间调制系统的传输方法 | |
| CN112134602B (zh) | 一种大规模mimo系统中用户状态信息的更新方法 | |
| CN102065518B (zh) | 迭代增强型放大转发协作通信方法 | |
| CN104467938B (zh) | 选择分集接收合并模式的方法和系统 | |
| CN102833046A (zh) | 分布式多天线系统中自适应调制方法 | |
| CN104702557A (zh) | 一种基于不完全csi的分布式天线系统自适应调制方法 | |
| Wang et al. | 0.14 THz high speed data communication over 1.5 kilometers | |
| CN103023619B (zh) | 一种无线通信系统链路自适应传输方法 | |
| CN105471550A (zh) | 自适应信道调整方法 | |
| US20070218863A1 (en) | Wireless communication system, wireless communication method, and signal processing program therefor | |
| CN102118227A (zh) | 基于星地通信系统的变速率通信质量控制方法 | |
| CN104468054B (zh) | 一种基于短波多天线系统的有限反馈预编码方法 | |
| CN103516447B (zh) | 一种多天线信号合并方法和网络侧设备 | |
| CN106059642A (zh) | 一种基于不完全估计信息的分布式天线系统跨层设计方法 | |
| KR20130104370A (ko) | 다중 안테나 통신 시스템에서의 전송 파워 결정 방법 및 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130508 Termination date: 20190114 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |