CN112865853B - 卫星的数据传输参数优化方法、装置及通信系统 - Google Patents

卫星的数据传输参数优化方法、装置及通信系统 Download PDF

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CN112865853B CN202011622240.7A CN202011622240A CN112865853B CN 112865853 B CN112865853 B CN 112865853B CN 202011622240 A CN202011622240 A CN 202011622240A CN 112865853 B CN112865853 B CN 112865853B
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Abstract

本发明实施例中，确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。可见，本发明能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。

Description

卫星的数据传输参数优化方法、装置及通信系统
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统。
背景技术
随着城区拓展，新建变电站位于偏远地区，该区域大部分未覆盖运营商网络，同时新建站又未连通电网内网，导致新建设备无法连通电网主站进行调试。因此，一般需要通过卫星提供回传途径，把调试数据回传至电网主站。
但是，传统卫星通信方法的吞吐量低、丢包率高、稳定性差，无法为变电站中设备调试提供稳定的大带宽通信通道，亟需一种满足电力通信可靠性和大带宽的卫星通信方法。
其中，高通量通信卫星，也称高吞吐量通信卫星，可提供比常规通信卫星高出数倍甚至数十倍的容量，为偏远变电站区域的提供大带宽与广覆盖的通信方式。一般高通量卫星的多址接入方案有两种，第一种是基于基站信号和高通量卫星信号的混合接入技术，第二种是基于模拟、数字、混合波束的增强型多址接入方案。这两个传统方法虽然能使通信系统的使用性能有所提高，但这些方法的丢包率和稳定性依然无法满足电网的可靠性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统，该方法通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种卫星的数据传输参数优化方法，所述方法包括：
确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；
确定信道利用率的计算公式，根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系；
根据所述信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定信道利用率的计算公式，根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系，包括：
确定信道利用率的计算公式为：
Figure GDA0003895319520000021
其中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口；
基于所述信道利用率的最佳值为50％，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系为：
Figure GDA0003895319520000022
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式，包括：
假设
Figure GDA0003895319520000031
为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：
Figure GDA0003895319520000032
其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将所述接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；
其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。
作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新，包括：
由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：
Figure GDA0003895319520000033
其中，ζ(j,n)表示端口f′度(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；v表示每个变量节点的度；c表示每个校验节点的度；
则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：
λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；
更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：
Figure GDA0003895319520000041
对所述消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足所述密度函数公式；
而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：
Figure GDA0003895319520000042
对所述消息传输关系计算两端期望，当所述计算两端期望的结果满足所述密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；
更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：
Figure GDA0003895319520000043
其中：sf表示端口f的第s条消息；
对所述更新公式两端取期望，若期望结果满足所述密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。
本发明第二方面公开了一种卫星的数据传输参数优化装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
第二确定模块，用于确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整模块，用于调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度的具体方式，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；
确定信道利用率的计算公式，根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系；
根据所述信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块确定信道利用率的计算公式，根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系的具体方式，包括：
确定信道利用率的计算公式为：
Figure GDA0003895319520000051
其中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口；
基于所述信道利用率的最佳值为50％，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系为：
Figure GDA0003895319520000052
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述调整模块调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化的具体方式，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述调整模块基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式的具体方式，包括：
假设
Figure GDA0003895319520000061
为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：
Figure GDA0003895319520000062
其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将所述接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；
其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。
作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新，包括：
由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：
Figure GDA0003895319520000063
其中，ζ(j,n)表示端口f′度(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；v表示每个变量节点的度；c表示每个校验节点的度；
则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：
λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；
更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：
Figure GDA0003895319520000071
对所述消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足所述密度函数公式；
而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：
Figure GDA0003895319520000072
对所述消息传输关系计算两端期望，当所述计算两端期望的结果满足所述密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；
更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：
Figure GDA0003895319520000073
其中：sf表示端口f的第s条消息；
对所述更新公式两端取期望，若期望结果满足所述密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。
本发明第三方面公开了另一种卫星的数据传输参数优化装置，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
本发明实施例第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
本发明实施例第五方面公开了一种卫星的数据传输参数优化系统，所述系统包括数据传输参数优化装置；所述数据传输参数优化装置用于执行本发明实施例第一方面公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。可见，本发明能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例公开的一种卫星的数据传输参数优化方法的流程示意图。
图2是本发明实施例公开的一种卫星的数据传输参数优化装置的结构示意图。
图3是本发明实施例公开的又一种卫星的数据传输参数优化装置的结构示意图。
图4是本发明实施例公开的误码率随帧长变化的分布趋势图。
图5是本发明实施例公开的高通量交织多址接入方案的发射机模型的结构示意图。
图6是本发明实施例公开的高通量交织多址接入方案的接收机模型的结构示意图。
图7是本发明实施例公开的本发明方法与实际仿真结果之间的呑吐量性能对比测试结果图。
图8是本发明实施例公开的本发明方法与实际仿真结果之间的丟包率性能对比测试结果图。
图9是本发明实施例公开的三种方法应用下的呑吐量性能对比测试结果图。
图10是本发明实施例公开的三种方法应用下的丟包率性能对比测试结果图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或端没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或端固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统，能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种卫星的数据传输参数优化方法的流程示意图。如图1所示，该卫星的数据传输参数优化方法可以包括以下操作：
101、确定信道利用率，基于确定出的信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
102、确定数据传输帧长的最大长度，基于数据传输帧长的最大长度和数据传输帧长的最小长度，确定数据传输帧长的最佳长度。
具体的，数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
103、调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。
可见，通过实施本发明实施例，能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。
作为一种可选的实施例，步骤101中的，确定信道利用率，基于确定出的信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值。
确定信道利用率的计算公式，根据信道利用率的最佳值，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系。
根据信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。
具体的，基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值，包括：
确定信道利用率与通信端口使用效果的关系为：
信道利用率与通信端口使用效果成反比，当信道利用率越高时，通信端口使用效果越差，而信道利用率越低时，高通量卫星通信系统的使用效果越差。
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值为50％。
具体的，将信道利用率设为，因为信道利用率与端口使用效果成反比，当值越高时，端口就会越觉得通信系统卡顿；值偏低时，则浪费了高通量卫星通信系统的功能。根据因此将信道利用率控制在50％，即令。
作为一种可选的实施例，确定信道利用率的计算公式，根据信道利用率的最佳值，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系，包括：
确定信道利用率的计算公式为：
Figure GDA0003895319520000111
其中：X表示需要设置的信道利用率近似值。β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1。Lf表示数据传输帧长。Df表示帧头长度。wf表示信道的误比特率。f表示高通量卫星通信系统的端口。
基于信道利用率的最佳值为50％，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系为：
Figure GDA0003895319520000112
具体的，已知高通量卫星通信系统利用Kronecker乘积，重新排列高通量通信信号，设不同数据之间的保护间隔为Jn。假设持续输出时的系统带宽利用率为θ，则实际利用率计算结果为：
Figure GDA0003895319520000113
公式(1)中：θ′表示系统带宽实际利用率；N表示并行的子数据流；K表示扩频因子；M表示每一路子载波上，一次传输的数据个数。而高通量卫星通信系统的使用环境，也不是完全稳定的，一些突发噪声或者起伏噪声，都会导致数据帧传输错误。因此才需要高通量卫星通信系统交织，在数据链路层，利用不同的信道，防止噪声对传输信号的限制。根据信道利用率基本概念，不考虑信道的数据传输与处理时延、协议开销等问题，对于点对点数据链路层，将信道利用率控制在下列计算结果附近：
Figure GDA0003895319520000121
公式(2)中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口。根据公式(2)可知，当Df与wf给定时，可以利用一个合适的帧长，将信道利用率控制在最大极限值附近。但因为信道利用率与端口使用效果成反比，当X值越高时，端口就会越觉得通信系统卡顿；X值偏低时，则浪费了高通量卫星通信系统的功能。根据因此将信道利用率控制在50％，即令X＝50％，则信道的误比特率可调整为：
Figure GDA0003895319520000122
作为一种可选的实施例，根据信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度，包括：
确定帧头长度与数据传输帧长的比例为预设的经验比例值，并根据信道利用率的误比特率关系以及帧头长度与数据传输帧长的比例，确定误码率随帧长变化的趋势关系。
确定误码率随帧长变化的趋势关系中的敏感度变化分界值，将敏感度变化分界值所对应的数据传输帧长，确定为数据传输帧长的最小长度。
具体的，将帧头长度和帧长两个参数的比例，根据经验取较小值的比例10％以及经验取比例较大值20％，调整到10％和20％，则其帧长与误码率的关系，即误码率随帧长变化的分布趋势图为如图4所示的结果。
根据图4可知，即使帧头和帧长度的比例不同，但在合理较大值和较小值区间内，其变化趋势非常类似：①当帧长度的绝对长度越长，误码率越低；②当帧长度的绝对长度小于某个字节(此处基于信道误码率取50％时，敏感度变化分界值为帧长度取6位)，误码率的变化敏感度逐渐变高，帧长度的绝对长度小于某个字节，误码率的变化敏感度开始变小，且变化趋势平缓。
由于帧长度小于敏感度变化分界值对应的帧长度时，误码率变化平缓，所以帧长度的最小值可以取敏感度变化分界值对应帧长度，设为Lfmin，即数据传输帧长的最小长度。
作为一种可选的实施例，确定数据传输帧长的最大长度，基于数据传输帧长的最大长度和数据传输帧长的最小长度，确定数据传输帧长的最佳长度包括：
确定信道利用率与发送时间的关系为：信道利用率＝数据传输帧长/(数据传输帧长+信道空闲时间)。
基于信道利用率与发送时间的关系，以及信道利用率的最佳值，确定数据传输帧长的最大长度。
确定频率利用率与数据传输帧长的关系为：当数据传输帧长越长，保护间隔越少，可以传输的信息越多，则同一宽度的频谱利用率越高。
根据频率利用率与数据传输帧长的关系，将数据传输帧长的最大长度确定为数据传输帧长的最佳长度。
具体的，由于信道利用率＝发送帧的时间/(发送帧的时间+信道空闲时间)，因为发送周期一般固定，所以当信道利用率固定时，则发送时间固定。
而发送帧需满足某几种长度，才可满足固定的发送时间。
一旦发送帧只可取某几种长度时，即发送帧可取的最大长度固定了。
综上所述，当信道利用率固定时，发送帧长度小于一个具体值Lfmax，即确定出数据传输帧长的最大长度。
进一步的，在取值范围Lfmin≤Lf≤Lfmax内，确定帧长度，使频频谱利用率最高。当帧长度越长，保护间隔越少，因此可以传输的信息越多，则同一宽度的频谱，利用率越高。所以，当帧长度取Lf＝Lfmax时，其频谱利用率最高。
作为一种可选的实施例，步骤103中的，调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。
作为一种可选的实施例，基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式，包括：
假设
Figure GDA0003895319520000141
为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：
Figure GDA0003895319520000142
其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；
其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。
作为一种可选的实施例，根据中心极限理论，对发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新，包括：
由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：
Figure GDA0003895319520000143
其中，ζ(j,n)表示端口f′度(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；v表示每个变量节点的度；c表示每个校验节点的度；
则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：
λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；
更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：
Figure GDA0003895319520000151
对消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足密度函数公式；
而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：
Figure GDA0003895319520000152
对消息传输关系计算两端期望，当计算两端期望的结果满足密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；
更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：
Figure GDA0003895319520000153
其中：sf表示端口f的第s条消息；
对更新公式两端取期望，若期望结果满足密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。
进一步的，根据上述调整结构，设计高通量交织多址接入方案。将交织多址接入技术引入CDMA中，图5为设计的发射机模型。根据图5可知，发射端包含两类多址接入目标。其中第一组端口是正交码分用户，他们采用不同的正交扩频码，区分自己的通信信号。第二组端口则利用不同的随机交织，区分各个端口之间的信号。为避免第一组扩频干扰交织用户，将第一组使用交织器，但交织规则保持无差异；后一组同样使用交织器，采用同样的重复码。按照上述设计方式，得到图5所示的模型，应用该模型，完成高通量卫星通信系统，交织多址接入的发射模式。
在通信系统中，要想保证接入方法的应用效果，关键工作就是确保反馈过程的收敛性，并让该过程尽量缩短，即令收敛因子尽可能变小。需要注意，由于迭代检测接收机的公式推导，均依靠中心极限理论，因此需要保证总干扰满足高斯近似特性的假设。因为该接入方法是在交织的基础上进行的，因此可以保证这一要求。设计的接收机模型，如图6所示。基于前面对信道利用率、LDPC码的优化，将每个端口的有用信号功率，归置为1，则每个端口的干扰来自其他个端口，当较大时，其他用户的功率之和，会大于有用信号功率，大的干扰信号使系统缓慢收敛，造成信息不可靠，按照图6的模型解决该问题。将设计的接入方案投入到高通量卫星通信系统，至此高通量卫星通信系统交织多址接入方法研究完成。
进行仿真实验，测试此次研究的接入方法的性能，验证研究的接入方案是否可行。再将该接入方法，与传统的两种方法进行对比测试，测试三种方法的吞吐量性能和丢包率性能。此次仿真实验，采用高通量卫星通信系统接收数据，同时令业务生成方式，服从泊松分布，并将数据包大小设置为100比特，信道编码速率控制在。假设数据包到达功率服从均值p＝0、标准差为μ的对数正态分布。当数据包的信号与干扰加噪声比超过译码门限，则表示该数据被正确接收，否则视为丢失。数据准备完毕后，开始实验。
假设信号功率控制理想，将此次研究方法的理论分析，与实际仿真结果进行比较，其呑吐量性能对比测试结果如图7所示，其丟包率性能对比测试结果如图8所示。图中实线表示理论上的分析结果，虚线表示仿真测试结果。
观察图7和图8中的上述两组测试结果可知，该接入方法理论分析得到的吞吐量和丢包率，与实际仿真得到的结果基本一致，证明此次提出的多址接入方法是可行的。根据仿真结果可知，无论设置的接收节点是2个还是3个，接入方法的数据吞吐量，都是先快速增加，到达一个吞吐量峰值节点之后，再迅速下降。可见负载较轻时，各个检测窗口内的数据包碰撞强度一般，可以有效触发跨节点迭代干扰消除技术，保证数据包被成功接收。但随着负载的逐步增加，数据加剧碰撞强度，频繁发生“死锁”现象，跨节点迭代干扰消除技术无法正常工作，导致高通量卫星通信系统的丢包率上升，吞吐量随之下降。当系统趋于满负载时，面对不同的接入节点，系统的接入性能更加接近。综合上述测试可知，研究的接入方法可应用到高通量卫星通信系统中。
为进一步评估不同接入方法的性能，将此次提出的方法，作为实验组测试对象；将两个具有代表性的传统方法一和传统方法二，作为对照组测试对象，与此次研究的多址接入方法进行对比，测试不同接入方法应用下，高通量卫星通信系统的吞吐量和丢包率。不改变基本测试条件，图9为三种方法应用下的呑吐量性能对比测试结果，图10为三种方法应用下的丟包率性能对比测试结果。
根据图9、图10的性能测试结果可知，三种接入方法的吞吐量，均呈现先增加后减少的变化趋势。根据图中曲线走势可知，随着负载增加，数据包之间加剧碰撞强度，并有效触发迭代干扰消除技术。在测试条件相同的前提下，所研究方法的性能，优于传统方法一和传统方法二。这是因为传统方法一，并没有在每个时隙起始时，发送数据包，增加了通信系统数据包，发生碰撞的可能性。而传统方法二采用多接收机以独立的形式接收数据包，当高通量卫星通信系统的负载强度一般时，降低了“死锁”概率。当丢包率小于10-2时，所研究接入方法的吞吐量，有所提升。下表1为三个测试组的吞吐量、丢包率变化结果。
表1吞吐量结果统计
Figure GDA0003895319520000171
可见此次研究的方法吞吐量性能，比传统方法一和传统方法二的性能更好。但随着负载增加，数据包碰撞的剧烈程度有所减缓，此时所有测试组中的吞吐量均出现下降趋势，当到达一定负载量时，其吞吐量可能会更低，此时三个测试组的丢包率测试结果，如下表2所示。
表2丢包率结果统计
Figure GDA0003895319520000172
Figure GDA0003895319520000181
综合三组测试结果可知，三个测试组的丢包率，均在0.0005以内。当网络速度超过200MPs时，实验组在两个测试组中的丢包率更小，而两个对照组的丢包率，相对来说更大，可见此次研究的接入方法应用下，高通量卫星通信系统能发挥更大的功能。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种卫星的数据传输参数优化装置的结构示意图。如图2所示，该装置可以包括：
第一确定模块201，用于确定信道利用率，基于确定出的信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
第二确定模块202，用于确定数据传输帧长的最大长度，基于数据传输帧长的最大长度和数据传输帧长的最小长度，确定数据传输帧长的最佳长度。
具体的，数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整模块203，用于调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化。
可见，通过实施本发明实施例，能够通过抑制系统误码率，延长数据传输帧长，减少保护间隔，增加频谱利用率，同时重新调整LDPC码度分布，更新交织规则，解决传统混合、多址方案LDPC码度分布不均匀带来的问题，相对于现有技术，本发明能够达到吞吐量高、丢包率低、稳定性好的优势。
作为一种可选的实施例，第一确定模块201确定信道利用率，基于确定出的信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度的具体方式，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值。
确定信道利用率的计算公式，根据信道利用率的最佳值，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系。
根据信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。
具体的，第一确定模块201基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值的具体方式，包括：
确定信道利用率与通信端口使用效果的关系为：
信道利用率与通信端口使用效果成反比，当信道利用率越高时，通信端口使用效果越差，而信道利用率越低时，高通量卫星通信系统的使用效果越差。
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定信道利用率的最佳值为50％。
具体的，将信道利用率设为，因为信道利用率与端口使用效果成反比，当值越高时，端口就会越觉得通信系统卡顿；值偏低时，则浪费了高通量卫星通信系统的功能。根据因此将信道利用率控制在50％，即令。
作为一种可选的实施例，第一确定模块201确定信道利用率的计算公式，根据信道利用率的最佳值，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系的具体方式，包括：
确定信道利用率的计算公式为：
Figure GDA0003895319520000191
其中：X表示需要设置的信道利用率近似值。β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1。Lf表示数据传输帧长。Df表示帧头长度。wf表示信道的误比特率。f表示高通量卫星通信系统的端口。
基于信道利用率的最佳值为50％，将信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系为：
Figure GDA0003895319520000192
具体的，已知高通量卫星通信系统利用Kronecker乘积，重新排列高通量通信信号，设不同数据之间的保护间隔为Jn。假设持续输出时的系统带宽利用率为θ，则实际利用率计算结果为：
Figure GDA0003895319520000193
公式(1)中：θ′表示系统带宽实际利用率；N表示并行的子数据流；K表示扩频因子；M表示每一路子载波上，一次传输的数据个数。而高通量卫星通信系统的使用环境，也不是完全稳定的，一些突发噪声或者起伏噪声，都会导致数据帧传输错误。因此才需要高通量卫星通信系统交织，在数据链路层，利用不同的信道，防止噪声对传输信号的限制。根据信道利用率基本概念，不考虑信道的数据传输与处理时延、协议开销等问题，对于点对点数据链路层，将信道利用率控制在下列计算结果附近：
Figure GDA0003895319520000201
公式(2)中：X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，为了方便计算，这里令β＝1；Lf表示帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口。根据公式(2)可知，当Df与wf给定时，可以利用一个合适的帧长，将信道利用率控制在最大极限值附近。但因为信道利用率与端口使用效果成反比，当X值越高时，端口就会越觉得通信系统卡顿；X值偏低时，则浪费了高通量卫星通信系统的功能。根据因此将信道利用率控制在50％，即令X＝50％，则信道的误比特率可调整为：
Figure GDA0003895319520000202
作为一种可选的实施例，第一确定模块201根据信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度的具体方式，包括：
确定帧头长度与数据传输帧长的比例为预设的经验比例值，并根据信道利用率的误比特率关系以及帧头长度与数据传输帧长的比例，确定误码率随帧长变化的趋势关系。
确定误码率随帧长变化的趋势关系中的敏感度变化分界值，将敏感度变化分界值所对应的数据传输帧长，确定为数据传输帧长的最小长度。
具体的，将帧头长度和帧长两个参数的比例，根据经验取较小值的比例10％以及经验取比例较大值20％，调整到10％和20％，则其帧长与误码率的关系，即误码率随帧长变化的分布趋势图为如图4所示的结果。
根据图4可知，即使帧头和帧长度的比例不同，但在合理较大值和较小值区间内，其变化趋势非常类似：①当帧长度的绝对长度越长，误码率越低；②当帧长度的绝对长度小于某个字节(此处基于信道误码率取50％时，敏感度变化分界值为帧长度取6位)，误码率的变化敏感度逐渐变高，帧长度的绝对长度小于某个字节，误码率的变化敏感度开始变小，且变化趋势平缓。
由于帧长度小于敏感度变化分界值对应的帧长度时，误码率变化平缓，所以帧长度的最小值可以取敏感度变化分界值对应帧长度，设为Lfmin，即数据传输帧长的最小长度。
作为一种可选的实施例，第二确定模块202确定数据传输帧长的最大长度，基于数据传输帧长的最大长度和数据传输帧长的最小长度，确定数据传输帧长的最佳长度的具体方式包括：
确定信道利用率与发送时间的关系为：信道利用率＝数据传输帧长/(数据传输帧长+信道空闲时间)。
基于信道利用率与发送时间的关系，以及信道利用率的最佳值，确定数据传输帧长的最大长度。
确定频率利用率与数据传输帧长的关系为：当数据传输帧长越长，保护间隔越少，可以传输的信息越多，则同一宽度的频谱利用率越高。
根据频率利用率与数据传输帧长的关系，将数据传输帧长的最大长度确定为数据传输帧长的最佳长度。
具体的，由于信道利用率＝发送帧的时间/(发送帧的时间+信道空闲时间)，因为发送周期一般固定，所以当信道利用率固定时，则发送时间固定。
而发送帧需满足某几种长度，才可满足固定的发送时间。
一旦发送帧只可取某几种长度时，即发送帧可取的最大长度固定了。
综上所述，当信道利用率固定时，发送帧长度小于一个具体值Lfmax，即确定出数据传输帧长的最大长度。
进一步的，在取值范围Lfmin≤Lf≤Lfmax内，确定帧长度，使频频谱利用率最高。当帧长度越长，保护间隔越少，因此可以传输的信息越多，则同一宽度的频谱，利用率越高。所以，当帧长度取Lf＝Lfmax时，其频谱利用率最高。
作为一种可选的实施例，调整模块203调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化的具体方式，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。
作为一种可选的实施例，调整模块203基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式的具体方式，包括：
假设
Figure GDA0003895319520000221
为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：
Figure GDA0003895319520000222
其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；
其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。
作为一种可选的实施例，调整模块203根据中心极限理论，对发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新的具体方式，包括：
由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：
Figure GDA0003895319520000231
其中，ζ(j,n)表示端口f′度(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；v表示每个变量节点的度；c表示每个校验节点的度；
则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：
λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；
更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：
Figure GDA0003895319520000232
对消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足密度函数公式；
而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：
Figure GDA0003895319520000233
对消息传输关系计算两端期望，当计算两端期望的结果满足密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；
更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：
Figure GDA0003895319520000234
其中：sf表示端口f的第s条消息；
对更新公式两端取期望，若期望结果满足密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。
进一步的，根据上述调整结构，设计高通量交织多址接入方案。将交织多址接入技术引入CDMA中，图5为设计的发射机模型。根据图5可知，发射端包含两类多址接入目标。其中第一组端口是正交码分用户，他们采用不同的正交扩频码，区分自己的通信信号。第二组端口则利用不同的随机交织，区分各个端口之间的信号。为避免第一组扩频干扰交织用户，将第一组使用交织器，但交织规则保持无差异；后一组同样使用交织器，采用同样的重复码。按照上述设计方式，得到图5所示的模型，应用该模型，完成高通量卫星通信系统，交织多址接入的发射模式。
在通信系统中，要想保证接入方法的应用效果，关键工作就是确保反馈过程的收敛性，并让该过程尽量缩短，即令收敛因子尽可能变小。需要注意，由于迭代检测接收机的公式推导，均依靠中心极限理论，因此需要保证总干扰满足高斯近似特性的假设。因为该接入方法是在交织的基础上进行的，因此可以保证这一要求。设计的接收机模型，如图6所示。基于前面对信道利用率、LDPC码的优化，将每个端口的有用信号功率，归置为1，则每个端口的干扰来自其他个端口，当较大时，其他用户的功率之和，会大于有用信号功率，大的干扰信号使系统缓慢收敛，造成信息不可靠，按照图6的模型解决该问题。将设计的接入方案投入到高通量卫星通信系统，至此高通量卫星通信系统交织多址接入方法研究完成。
实施例三
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的又一种卫星的数据传输参数优化装置的结构示意图。如图3所示，该装置可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器301；
与存储器301耦合的处理器302；
处理器302调用存储器301中存储的可执行程序代码，执行本发明实施例一公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
实施例四
本发明实施例公开了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例一公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
实施例五
本发明实施例公开了一种卫星的数据传输参数优化系统，该系统包括数据传输参数优化装置。其中，该数据传输参数优化装置用于执行本发明实施例一公开的卫星的数据传输参数优化方法中的部分或全部步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种卫星的数据传输参数优化方法、装置及系统所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；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；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：
确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化；
以及，确定信道利用率的计算公式为：
Figure FDA0003931609040000011
其中，X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，且β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口。
2.根据权利要求1所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度，包括：
基于信道利用率与通信端口使用效果的关系，确定所述信道利用率的最佳值；
根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系；
根据所述信道利用率的误比特率关系，确定数据传输帧长的最小长度。
3.根据权利要求2所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述根据所述信道利用率的最佳值，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系，包括：
基于所述信道利用率的最佳值为50％，将所述信道利用率的计算公式进行转换，得到信道利用率的误比特率关系为：
Figure FDA0003931609040000021
4.根据权利要求3所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化，包括：
基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式；
根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新。
5.根据权利要求4所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述基于高斯近似，确定接收信号的计算表达式，根据所述接收信号的计算表达式，确定发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式，包括：
假设
Figure FDA0003931609040000023
为第f个传输端口的LDPC码的度分布，其中,
Figure FDA0003931609040000024
表示均值,σf表示方差；令第f个传输端口发送的第i个码片的信号为xf(i)，令第f个接收机接收到的信号为yf(i)，采用BPSK进行调制，则接收信号的计算方程为：
Figure FDA0003931609040000022
其中，F是f的集合；kf表示端口的信道响应系数；αf表示度分布期望值；m(i)表示均值为0，方差为σf的采样序列；
如果目标是第f个端口，那么可将所述接收信号的计算方程改写成下列形式：
y(i)＝kfαfxf(i)+δf(i)；
其中，δf(i)表示码片受到的干扰与噪声之和。
6.根据权利要求5所述的卫星的数据传输参数优化方法，其特征在于，所述根据中心极限理论，对所述发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式进行转换，确定传输消息的密度函数表达式，基于所述传输消息的密度函数表达式以及均值计算，对传输消息进行更新，包括：
由于变量节点的扩频操作，与其他操作之间是相互独立的，当参数f的数值变大时，根据中心极限理论，将δf(i)理解为一个高斯随机变量，得到转换后的发送码片受到的干扰与噪声之和的计算表达式：
Figure FDA0003931609040000031
其中，ζ(j,n)表示端口f′的度分布(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；N表示码长；γf表述期望调整率；σ表示方差；
则关联因子节点送给端口f的变量节点消息b，具有以下密度函数公式：
λ(b)＝N(ζ(j,n),2ζ(j,n))；
其中，N表示码长；ζ(j,n)表示端口f′的度分布(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；
更新变量节点传向校验节点、校验节点传向变量节点的消息，其中变量节点传向校验节点的消息更新公式如下：
Figure FDA0003931609040000032
其中，ζ(j,n)表示端口f′的度分布(j,n)的变量节点传向关联因子节点的消息均值；
对所述消息更新公式两端取期望，加权期望结果并求和，得到消息v的均值，同时保证消息v满足所述密度函数公式；
而校验节点传向变量节点时，二者之间存在下列消息传输关系：
Figure FDA0003931609040000033
对所述消息传输关系计算两端期望，当所述计算两端期望的结果满足所述密度函数公式时，结束对校验节点传向变量节点的消息的更新；
更新变量节点传向关联因子节点的信息，更新公式为：
Figure FDA0003931609040000041
其中，s'属于sf，且sf表示端口f的第s条消息；
对所述更新公式两端取期望，若期望结果满足所述密度函数公式，则结束更新此阶段的消息。
7.一种卫星的数据传输参数优化装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定信道利用率，基于确定出的所述信道利用率，确定数据传输帧长的最小长度；
第二确定模块，用于确定数据传输帧长的最大长度，基于所述数据传输帧长的最大长度和所述数据传输帧长的最小长度，确定所述数据传输帧长的最佳长度；所述数据传输帧长的最佳长度用于使得数据传输的频率利用率达到最高；
调整模块，用于调整数据传输的LDPC码度分布，通过分配用户之间的功率，实现高通量卫星的通信传输互信息最大化；
以及，确定信道利用率的计算公式为：
Figure FDA0003931609040000042
其中，X表示需要设置的信道利用率近似值；β表示不同特征的信道补偿因子，且β＝1；Lf表示数据传输帧长；Df表示帧头长度；wf表示信道的误比特率；f表示高通量卫星通信系统的端口。
8.一种卫星的数据传输参数优化装置，其特征在于，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-6任一项所述的卫星的数据传输参数优化方法。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-6任一项所述的卫星的数据传输参数优化方法。
10.一种高通量卫星的通信系统，其特征在于，所述系统包括数据传输参数优化装置；所述数据传输参数优化装置用于执行如权利要求1-6任一项所述的卫星的数据传输参数优化方法。
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