CN110098863B - 链路速率自适应传输方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种链路速率自适应传输方法、装置及系统，涉及天基测控的技术领域，该方法包括将链路的传输速率参数设置为最大参数；链路包括前向链路和返向链路；接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令；将设备调度命令发送至地面终端站，以使地面终端站更改配置参数；根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立所述链路。本发明实施例可以实时接收目标终端发送的速率切换申请，自动进行速率配置，确保数据稳定可靠传输。

Description

链路速率自适应传输方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及天基测控技术领域，尤其是涉及一种链路速率自适应传输方法、装置及系统。

背景技术

中继卫星是为中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控服务的系统。中继卫星系统的链路分为前向链路与返回链路。前向链路指地面站经数据中继卫星转发信号向用户航天器发送跟踪、遥测与控制指令。返回链路指用户航天器经数据中继卫星转发信号向地面站回传航天信号。在船平台中继任务中，中继卫星系统的链路速率对数据传输的可靠性及数据传输效率均有较大影响，目前，尚未提出较好的方案以解决合理控制中继卫星系统的链路速率的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种链路速率自适应传输方法、装置及系统，以实现中继卫星系统中链路速率的自适应调整，从而提高数据传输的可靠性及数据传输效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种链路速率自适应传输方法，应用于中继卫星系统，该方法包括：将链路的传输速率参数设置为最大参数；链路包括前向链路和返向链路；接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令；将设备调度命令发送至地面终端站，以使地面终端站更改配置参数；根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，该方法还包括：如果返向链路未在预定时间内建立，且未接收到目标终端发送的返向速率切换申请，向地面终端站发送降低速率指令，以使地面终端站自动更改配置参数；根据地面终端站更新的配置参数进行信号锁定，以重新建立返向链路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令的步骤，包括：接收目标终端发送的速率切换申请，速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数；根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令。

结合第一方面及其第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令的步骤，包括：获取当前速率参数和期望速率参数；判断当前速率参数和期望速率参数进行是否一致；如果不一致，生成相应的设备调度命令。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路的步骤，包括：根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与目标终端进行通信；如果是，判断切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；如果在目标范围内，以切换后的传输速率进行通信，链路重新建立。

第二方面，本发明实施例还提供一种链路速率自适应传输装置，应用于中继卫星系统，该装置包括：速率设置模块，用于将链路的传输速率参数设置为最大参数；链路包括前向链路和返向链路；调度模块，用于接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令；控制模块，用于将设备调度命令发送至地面终端站，以使地面终端站更改配置参数；信号模块，用于根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该装置还包括自动调整模块，用于：如果返向链路未在预定时间内建立，且未接收到目标终端发送的返向速率切换申请，向地面终端站发送降低速率指令，以使地面终端站自动更改配置参数；根据地面终端站更新的配置参数进行信号锁定，以重新建立返向链路。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，调度模块，还用于：接收目标终端发送的速率切换申请，速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数；根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，信号模块，还用于：根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与目标终端进行通信；如果是，判断切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；如果在目标范围内，以切换后的传输速率进行通信，链路重新建立。

第三方面，本发明实施例还提供一种链路速率自适应传输系统，该系统包括中继卫星、地面终端站、目标终端和控制中心，控制中心通过如第一方面任一项中的链路速率自适应传输方法控制地面终端站调整与中继卫星及目标终端间的链路的传输速率。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种链路速率自适应传输方法、装置及系统，先将前向链路和返向链路中的传输速率都设置为最大的速率参数，接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令，通过设备调度命令控制地面终端站，以更改其配置参数，从而实现传输速率的自适应调整，根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，重新建立前向链路或返向链路。本发明实施例可以实时接收目标终端发送的速率切换申请，自动进行速率配置，确保数据稳定可靠传输。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的链路速率自适应传输方法流程图；

图2为本发明实施例提供的链路速率自适应传输装置的一种结构框图；

图3为本发明实施例提供的链路速率自适应传输装置的另一种结构框图；

图4为本发明实施例提供的链路速率自适应传输系统的结构示意图。

图标：

31-速率设置模块；32-调度模块；33-控制模块；34-信号模块；35-自动调整模块；41-中继卫星；42-地面终端站；43-控制中心；44-目标终端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在无线信道上，若不论信道质量如何，都使用恒定的传输速率，可能出现下列问题：如果信道质量较差采用了较高的传输速率，传输可能根本无法继续；如果在信道质量很好的情况下采用了较低的传输速率，就使得传输效率很低，尤其是在需要传输大量数据时。速率自适应的设计思想就是在满足传输质量要求的条件下，选择尽可能高的传输数率，这对提高传输效率是极为有利的。自适应传输协议的基本设计思想是，在收到前方船平台发送的速率切换申请的信息(或地面终端站自主判断信道状态信息)的基础上，对设备的相关参数进行匹配于信道的自适应调整，从而达到提高系统频谱效率和传输可靠性的目的。自适应传输协议主要是通过协议的应用，在实际应用中适应信道变化，自动实现中继终端传输速率的变化。

基于此，本发明实施例提供的一种链路速率自适应传输方法、装置及系统，在同样的链路下可以提高带宽的利用率和数据传输效率，同时又能保证传输可靠性，具有很大的应用价值。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种链路速率自适应传输方法进行详细介绍。

实施例1

本发明实施例1提供了一种链路速率自适应传输方法，参见图1所示的链路速率自适应传输方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S102，将链路的传输速率参数设置为最大参数；链路包括前向链路和返向链路。

在任务准备时，需要通过控制中心将前向链路和返向链路的传输速率参数均设置为最大的参数，以保证最大信道利用率。

步骤S104，接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令。

目标终端可以是船平台。当船平台在海上恶劣环境下工作时，确定前向信号的锁定情况，包括确定船平台是否能够收发数据及链路中的传输速率是否能保证数据的稳定及可靠传输。船平台还需根据所处海况和天气情况评估是否需要切换前向链路或返向链路中的链路传输速率。如需要进行前向链路或返向链路传输速率切换，船平台发送速率切换申请给控制中心，其中，速率切换申请包括前向链路速率切换申请或返向链路速率切换申请。控制中心在接收到速率切换申请后根据速率切换申请生成设备调度命令。

步骤S106，将设备调度命令发送至地面终端站，以使地面终端站更改配置参数。

地面终端站包括地面终端设备，地面终端设备是经由通信设施向计算机输入程序和数据或接收计算机输出处理结果的地面设备。控制中心将设备调度命令发送至地面终端站，以控制地面终端站调整相应设备的参数，从而改变链路中的传输速率。

步骤S108，根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路。

信号参数是指描述当前链路传输速率、信道使用情况、信号收发情况和信号质量情况的数据。控制中心可以收到地面终端站更新的信号参数，并根据信号参数进行信号锁定，以重建前向链路或返向链路。

本发明实施例提供了一种链路速率自适应传输方法，先将前向链路和返向链路中的传输速率都设置为最大的速率参数，接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令，通过设备调度命令控制地面终端站，以更改其配置参数，从而实现传输速率的自适应调整，根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，重新建立前向链路或返向链路。本发明实施例可以实时接收目标终端发送的速率切换申请，自动进行速率配置，确保数据稳定可靠传输。

考虑到提高地面终端站的自适应速率调整能力，防止因未接收到速率切换申请或因返向链路不能及时建立而导致工作停滞的情况，如果返向链路未在预定时间内建立，且未接收到目标终端发送的返向速率切换申请，向地面终端站发送降低速率指令，以使地面终端站自动更改配置参数；根据地面终端站更新的配置参数进行信号锁定，以重新建立返向链路。

预定时间可以根据实际工作情况进行设置，例如将预定时间设置为一分钟。如果返向链路没有在预定时间内建立且控制中心未收到目标终端发送的返向速率切换申请，说明当前速率可能过高，需要降低传输速率，控制中心自动通过控制地面终端站更改终端的配置参数来降低传输速率，重复上述步骤，直至返向链路重新建立，信号锁定为止。通过设置时间条件的限制，保证系统中各部分连续工作，自动对传输速率进行调整。

为了提高速率调整的效率，该方法中，接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令的步骤，包括：

(1)接收目标终端发送的速率切换申请，速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数。

控制中心接收目标终端发送的速率切换申请，其中，当前速率参数指链路中当前使用的传输速率，期望速率参数指目标终端根据海况和天气情况以及根据当前速率与信道的匹配情况确定的期望使用的速率。

(2)根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令。

为了提高设备调度命令的准确率，根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令的步骤，包括：获取当前速率参数和期望速率参数；判断当前速率参数和期望速率参数进行是否一致；如果不一致，生成相应的设备调度命令。

为了保证数据传输的可靠性，根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路的步骤，包括：根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与目标终端进行通信；如果是，判断切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；如果在目标范围内，以切换后的传输速率进行通信，链路重新建立。

首先，通过信号参数确定切换后的传输速率是否能保证与目标终端成功进行通信，如果不能成功通信，则需要继续降低当前的速率，在保证能够通信的基础上，判断通信质量是否在目标范围内，如果通信质量过低，仍需要继续降低当前的速率，如果通信质量合格，以切换后的传输速率进行通信，链路重新建立。

本发明实施例针对海上恶劣环境导致的高速信道状态起伏，设计了链路调整控制协议，提出了高速数据回传速率自动化调度方案，可根据船上实时信道状态或地面终端站设备锁定状态，自动达成船星地间链路协同匹配，提升了数据传输的灵活性和整体传输效能。通过精心设计的适用于信道状态起伏的链路控制协议，实时接收船上的“速率切换申请”，自动快速进行系统状态配置更动，完成高速数传链路重建，确保高速数据稳定可靠传输，保障中继信道高效利用。

实施例2

本发明实施例2提供了一种链路速率自适应传输装置，应用于中继卫星系统，参见图2所示的链路速率自适应传输装置的一种结构框图，该装置包括：

速率设置模块31，用于将链路的传输速率参数设置为最大参数；链路包括前向链路和返向链路；调度模块32，用于接收目标终端发送的速率切换申请，并根据速率切换申请生成设备调度命令；控制模块33，用于将设备调度命令发送至地面终端站，以使地面终端站更改配置参数；信号模块34，用于根据地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立链路。

参见图3所示的链路速率自适应传输装置的另一种结构框图，该装置还包括自动调整模块35，用于：如果返向链路未在预定时间内建立，且未接收到目标终端发送的返向速率切换申请，向地面终端站发送降低速率指令，以使地面终端站自动更改配置参数；根据地面终端站更新的配置参数进行信号锁定，以重新建立返向链路。

调度模块，还用于：接收目标终端发送的速率切换申请，速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数；根据当前速率参数和期望速率参数生成相应的设备调度命令。

信号模块，还用于：根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与目标终端进行通信；如果是，判断切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；如果在目标范围内，以切换后的传输速率进行通信，链路重新建立。

本发明实施例所提供的链路速率自适应传输装置，其实现原理及产生的技术效果和前述链路速率自适应传输方法实施例相同，为简要描述，链路速率自适应传输装置实施例部分未提及之处，可参考前述链路速率自适应传输方法实施例中相应内容。

实施例3

本发明实施例3提供了一种链路速率自适应传输系统，参见图4所示的链路速率自适应传输系统的结构示意图，该系统包括：中继卫星41、地面终端站42、目标终端44和控制中心43，控制中心通过如本发明提供的链路速率自适应传输方法中的任一种方法控制地面终端站调整与中继卫星及目标终端间的链路的传输速率。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种链路速率自适应传输方法，其特征在于，应用于中继卫星系统，包括：

将链路的传输速率参数设置为最大参数；所述链路包括前向链路和返向链路；

接收目标终端发送的速率切换申请，并根据所述速率切换申请生成设备调度命令；

将所述设备调度命令发送至地面终端站，以使所述地面终端站更改配置参数；

根据所述地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立所述链路；

所述接收目标终端发送的速率切换申请，并根据所述速率切换申请生成设备调度命令的步骤，包括：

接收目标终端发送的速率切换申请，所述速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数；

根据所述当前速率参数和所述期望速率参数生成相应的设备调度命令。

2.根据权利要求1所述的链路速率自适应传输方法，其特征在于，还包括：

如果所述返向链路未在预定时间内建立，且未接收到所述目标终端发送的返向速率切换申请，向所述地面终端站发送降低速率指令，以使所述地面终端站自动更改所述配置参数；

根据所述地面终端站更新的所述配置参数进行信号锁定，以重新建立所述返向链路。

3.根据权利要求1所述的链路速率自适应传输方法，其特征在于，所述根据所述当前速率参数和所述期望速率参数生成相应的设备调度命令的步骤，包括：

获取所述当前速率参数和所述期望速率参数；

判断所述当前速率参数和所述期望速率参数进行是否一致；

如果不一致，生成相应的设备调度命令。

4.根据权利要求1所述的链路速率自适应传输方法，其特征在于，所述根据所述地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立所述链路的步骤，包括：

根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与所述目标终端进行通信；

如果是，判断所述切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；

如果在目标范围内，以所述切换后的传输速率进行通信，所述链路重新建立。

5.一种链路速率自适应传输装置，其特征在于，应用于中继卫星系统，所述装置包括：

速率设置模块，用于将链路的传输速率参数设置为最大参数；所述链路包括前向链路和返向链路；

调度模块，用于接收目标终端发送的速率切换申请，并根据所述速率切换申请生成设备调度命令；

控制模块，用于将所述设备调度命令发送至地面终端站，以使所述地面终端站更改配置参数；

信号模块，用于根据所述地面终端站更新的信号参数进行信号锁定，以重新建立所述链路；

所述调度模块，还用于：

接收目标终端发送的速率切换申请，所述速率切换申请包括当前速率参数及期望速率参数；

根据所述当前速率参数和所述期望速率参数生成相应的设备调度命令。

6.根据权利要求5所述的链路速率自适应传输装置，其特征在于，所述装置还包括自动调整模块，用于：

如果所述返向链路未在预定时间内建立，且未接收到所述目标终端发送的返向速率切换申请，向所述地面终端站发送降低速率指令，以使所述地面终端站自动更改所述配置参数；

根据所述地面终端站更新的所述配置参数进行信号锁定，以重新建立所述返向链路。

7.根据权利要求5所述的链路速率自适应传输装置，其特征在于，所述信号模块，还用于：

根据信号参数判断是否能以切换后的传输速率与所述目标终端进行通信；

如果是，判断所述切换后的传输速率对应的通信质量是否在目标范围内；

如果在目标范围内，以所述切换后的传输速率进行通信，所述链路重新建立。

8.一种链路速率自适应传输系统，其特征在于，包括中继卫星、地面终端站、目标终端和控制中心，所述控制中心通过如权利要求1-4任一项所述的链路速率自适应传输方法控制所述地面终端站调整与所述中继卫星及所述目标终端间的链路的传输速率。

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