CN113037356B - 卫星通信系统中码块组大小自适应调整的harq方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，应用于卫星通信系统的用户终端，接收卫星在一个重传进程中发送的至少一个码块组；在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；若当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。本方案可以减少连续译码错误导致的卫星通信系统传输性能下降的问题。

Description

卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法。
背景技术
目前地面移动通信网络已进入5G时代，卫星通信所具备的大覆盖范围能力，可以有效地补充及拓展密集的5G地面网络。为了应对卫星通信链路传输距离远、链路衰减大导致的卫星通信可靠性降低的问题，可以采用混合自动重传请求(Hybrid Automatic RepeatreQuest，HARQ)技术提高卫星通信可靠性。
其中，HARQ方法可以包括：卫星通信系统中的用户终端对卫星发送的数据译码失败时，将译码失败的数据作为误码数据，并启动重传进程：获得与误码数据对应的重传数据；将误码数据与相应的重传数据进行合并得到译码增益，从而提高对数据的译码成功率。并且，重传数据译码失败时，按照同样的方式处理，直到译码成功。因此，针对一个数据很可能存在多个重传进程，每个重传进程对应的误码数据均要缓存在用户终端中，缓存的大小随重传进程的增加而增加，对用户终端的缓存需求随之提高。
上述重传方法使得用户终端的有限缓存空间容易发生溢出现象，也就是在没有可用的缓存空间时丢弃待缓存的误码数据，引起连续的数据译码错误，卫星通信系统传输性能下降。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，以减少连续译码错误导致的卫星通信系统传输性能下降的问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，应用于卫星通信系统的用户终端，所述卫星通信系统还包括卫星；所述方法包括：
接收所述卫星在一个重传进程中发送的至少一个码块组；其中，任一重传进程发送的码块组为所述卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；
在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
第二方面，本发明实施例提供一种卫星通信系统，所述系统包括卫星和用户终端；
所述卫星，用于按照本次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的码块组；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；将接收到的用户终端发送的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
所述用户终端，用于接收所述卫星在一个重传进程中发送的至少一个码块组；在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星。
本发明实施例有益效果：
本发明实施例提供的方案中，任一重传进程发送的码块组为卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；分割粒度为码块组中码块的数量。因此，若当前缓存空间大小为占满状态，卫星通信系统的用户终端从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，可以保证下一个重传进程的码块组中码块的数量减少，也就是减小码块组的大小，从而降低下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量。并且，由于在下一个重传进程开始前用户终端很可能对其他误码数据译码成功，从而减少缓存中误码数据的数据量，且下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量降低，因此，本方案可以降低下一个重传进程执行时，用户终端发生溢出现象的概率，减少溢出现象引起的连续译码错误，从而减少连续译码错误导致的卫星通信系统传输性能下降的问题。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实施例。
图1为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的应用场景示例图；
图2为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法中，码块组分割机制示例图；
图3为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的示例图；
图5(a)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在开阔地应用场景下用户终端的缓存空间大小与系统频谱效率对应关系示例图；
图5(b)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在树林阴影应用场景下用户终端的缓存空间大小与系统频谱效率对应关系示例图；
图5(c)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在郊区应用场景下用户终端的缓存空间大小与系统频谱效率对应关系示例图；
图5(d)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在城区应用场景下用户终端的缓存空间大小与系统频谱效率对应关系示例图；
图6(a)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在开阔地应用场景下用户终端的缓存空间大小与缓存溢出概率的对应关系示例图；
图6(b)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在树林阴影应用场景下用户终端的缓存空间大小与缓存溢出概率的对应关系示例图；
图6(c)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在郊区应用场景下用户终端的缓存空间大小与缓存溢出概率的对应关系示例图；
图6(d)为本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，在城区应用场景下用户终端的缓存空间大小与缓存溢出概率的对应关系示例图；
图7为本发明一实施例提供的一种码块组大小自适应调整的HARQ系统的结构示意图；
图8为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
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基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，下面对本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的应用场景，以及码块组的分割机制进行示例性说明。
示例性的，如图1所示。本发明实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法应用于包括卫星和用户终端的卫星通信系统中的用户终端。在卫星通信系统中，当用户终端对卫星发送的码块组译码失败时，启动HARQ进程，例如重传进程Pro1以及重传进程Pro2等，任一重传进程的时延包括下行传播时延、接收时延、处理时延以及上行传播时延。其中，下行传播时延为用于卫星发送重传数据给用户终端，上行传播时延用于用户终端向卫星反馈是否接收到重传数据的反馈信号。一个重传进程结束后可以启动下一个数据传输进程或者下一个重传进程。卫星通信系统的长传输时延使得并行的重传进程数显著增加，地面、低轨道卫星、中轨道卫星以及高轨道卫星的不同卫星通信场景下，并行重传进程数典型值对比如表1所示：
Figure BDA0002927434080000051
并发进程数的增加使得对用户终端缓存空间的需求提高，这将导致用户终端有限的缓存空间频发溢出现象，卫星通信系统的传输性能下降。
针对卫星通信系统长传输时延导致的HARQ的并行进程数增加引起的用户端缓存溢出频发，卫星通信系统的传输性能下降的问题，本发明提出一种自适应码块组分割方法，以降低用户端缓存移出的概率，减少卫星通信系统传输性能下降的问题。示例性的，如图3所示。本发明实施例的码块组分割机制可以为5GNR(New Radio)协议标准在版本15中所支持的基于码块组(CBG)的HARQ反馈中，码块组的分割机制。该分割机制可以包括：为一个传输块(Transport Block，TB，HARQ重传单位)添加循环冗余校验码(TB CRC Attachment)；对添加循环冗余校验码后的传输块进行码块分割得到码块组，例如，包括码块CB0至CB3的码块组G0，以及包括码块CB4至CB7的码块组G1；对码块组添加循环冗余校验码；对添加循环冗余校验码后的码块组进行编码。并且，本发明实施例提供的方法主要针对5G通信系统中采用LDPC信道编码的数据进行，因此，可以对码块组进行LDPC编码。其中，LDPC是一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码，性能逼近香农极限，且描述和实现简单，译码简单且可实行并行操作，适合硬件实现，基本可以适用于所有的信道。由于添加循环冗余校验码为数据传输中的现有步骤，且不是本发明针对改进的步骤，因此，本发明实施例的后续说明中不再描述该步骤。
如图3所示，本发明一实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，该方法可以包括如下步骤：
S301，接收卫星在一个重传进程中发送的至少一个码块组。
其中，任一重传进程发送的码块组为卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；分割粒度为码块组中码块的数量。
关于对传输块分割得到码块组的具体过程，可以参见本发明图2实施例的描述，在此不再赘述。每个码块组所包含的码块数量可变，最少可以包含一个码块，最多可以包含整个传输块中的所有码块，因此，卫星在一个重传进程中可以发送至少一个码块组。
S302，在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对码块组的缓存处理时，获取用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度。
其中，基于每个码块组是否译码成功的译码结果对码块组的缓存处理，包括：针对每个码块组，仅在该码块组的译码结果为译码失败时，将该码块组作为误码数据进行缓存。并且，用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度，可以由用户终端直接读取。
S303，若当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
在具体应用中，可以按照历史经验和数据传输需预存多个分割粒度，以便选择适用于用户终端的当前缓存空间大小的分割粒度。示例性的，多个预存分割粒度可以为1,2,4,8。并且，当前缓存空间大小还可以为除占满状态以外的两种状态中的一种，为了便于理解和合理布局，后续以可选实施例的形式进行具体说明。
本发明实施例提供的方案中，任一重传进程发送的码块组为卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；分割粒度为码块组中码块的数量。因此，若当前缓存空间大小为占满状态，卫星通信系统的用户终端从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，可以保证下一个重传进程的码块组中码块的数量减少，也就是减小码块组的大小，从而降低下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量。并且，由于在下一个重传进程开始前用户终端很可能对其他误码数据译码成功，从而减少缓存中误码数据的数据量，且下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量降低，因此，本方案可以降低下一个重传进程执行时，用户终端发生溢出现象的概率，减少溢出现象引起的连续译码错误，从而减少连续译码错误导致的卫星通信系统传输性能下降的问题。
在一种可选的实施方式中，在上述获取用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度之后，本发明实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法还可以包括如下步骤：
若当前缓存空间大小为可用空间小于或者等于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择等于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
若当前缓存空间大小为可用空间大于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择大于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
示例性的，当前缓存空间大小为可用空间小于或者等于预设阈值，表明缓存空间有一定的空余，为避免缓存溢出现象，可以保持分割粒度不变。因此，从多个预存分割粒度中选择等于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度。若当前缓存空间大小为可用空间大于预设阈值，表明有充足的缓存空间，可以增加分割粒度以减少反馈比特位，即从多个预存分割粒度中选择大于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度。若当前缓存空间已被占满，需减小分割粒度以降低内存占用率，代价是反馈比特位的增加，即从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度。
在一种可选的实施方式中，在上述将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星之前，本发明实施例提供的一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，还可以包括如下步骤：
获取用户终端当前的信道质量，并基于每个码块组是否译码成功的译码结果，获取多个码块组的平均误包率；
从预存的多个调制编码模式中选择与当前的信道质量以及平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式；其中，调制编码模式用于卫星对码块组进行调制以及编码；
基于译码结果以及平均误包率，确定给予本次重传进程的奖惩信号的类型；其中，奖惩信号的类型包括：奖励信号或者惩罚信号；
当奖惩信号的类型为奖励信号时，选择多个候选调制编码模式中传输速率最高的作为下一个重传进程的调制编码模式，否则，选择多个候选调制编码模式中传输速率最低的作为下一个重传进程的调制编码模式；
相应的，将所选择的预存分割粒度反馈给卫星，具体可以包括如下步骤：
将所选择的预存分割粒度，以及下一个重传进程的调制编码模式反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，并对按照下一个重传进程的分割粒度分割得到的数据，以下一个重传进程的调制编码模式进行调制以及编码，得到下一个重传进程的码块组。
在具体应用中，基于每个码块组是否译码成功的译码结果，获取多个码块组的平均误包率，包括：统计多个码块组中译码失败的码块组的数量，并对统计的数量取平均值，得到多个码块组的平均误包率。在一种可选的实施方式中，上述当前的信道质量为用户终端信道当前的信噪比；
相应的，上述从预存的多个调制编码模式中选择与当前的信道质量以及平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式，具体可以包括如下步骤：
针对预存的多个调制编码模式，将该调制编码模式的模式参数以及当前的信道质量输入误包率估计模型，得到估计误包率；
将目标模式参数对应的调制编码模式，确定为候选调制编码模式；目标模式参数为与平均误包率之间的差异值小于差异阈值的估计误包率对应的所述模式参数；
其中，误包率估计模型为：
Figure BDA0002927434080000091
PER(γ)为估计误包率，γ为当前的信噪比，模式参数包括：信噪比门限数值γth，信道编码参数(a，b，c)。
在具体应用中，可以通过对不同调制编码模式的LDPC码块传输的链路进行仿真，获得准确的多个信噪比-误包率(SNR-PER)。然后可以对多个信噪比-误包率进行拟合以抽象误包率的函数模型。具体的，对于误包率在对数域空间内采用二阶曲线进行拟合可以取得较理想的拟合效果，从而得到上述误包率估计模型。并且，本发明实施例中依据5G NR物理层标准文献(TR 38.211)，设置三种调制方式：BPSK、QPSK、16QAM。LDPC编码依据5G NR的相关协议中的规定(TR 38.212)，设置有效数据位为564的编码方式，码速率为1/2、9/16、3/4。NR LDPC的奇偶校验矩阵在协议中由两种基本图矩阵定义传输块，设置适用于有效数据位在300至8448，码率在1/3至8/9的基本图矩阵，作为奇偶校验矩阵的基本图矩阵。
按照上述设置，本发明实施例中预存的多种调制编码模式可以有5个，每个模式参数可以参见如下表2。在确定候选调制编码模式时，可以按照下表2查找每个调制编码模式的模式参数，进而利用当前的信道质量以及误包率估计模型确定目标参数。
Figure BDA0002927434080000092
Figure BDA0002927434080000101
在一种可选的实施方式中，上述述基于译码结果以及平均误包率，确定给予本次重传进程的奖惩信号的类型，具体可以包括如下步骤：
将译码结果以及平均误包率，输入奖惩信号模型，得到奖惩信号数值；
从预设的奖惩信号数值与奖惩信号的类型的对应关系中，查找给予本次重传进程的奖惩信号的类型
其中，奖惩信号模型为：
Figure BDA0002927434080000102
R(n)为奖惩信号数值，N1为码块组在初次传输时的比特位数量，N*为单次重传进程传输数据时的最大比特位数量，i为本次重传进程的标识，
Figure BDA0002927434080000103
为第1次至第i次各重传进程传输的比特位数量总和；
Figure BDA0002927434080000104
I为最大重传次数，
Figure BDA0002927434080000105
为平均误包率，集合{G}与集合{Y}中的平均误包率
Figure BDA0002927434080000106
满足最低误包概率
Figure BDA0002927434080000107
且集合{G}中的平均误包率小于集合{Y}中的平均误包率，集合{R}中的平均误包率
Figure BDA0002927434080000108
不满足最低误包概率。
其中，奖惩信号R(n)的设定原则包括三点：第一点，在数据包无需重传信息成功解码的情况下，此时平均误包率并没有上升，所以表明当前的动作A也就是本次调制编码模式和本次的分割粒度可以满足误包率要求，应采用更激进的动作以取得更高的系统效能，即给与奖励信号。第二点，在数据包需要重传信息才得以成功解码的情况下，此时平均误包率会有一定的上升，这时对于平均误包率属于集合{G}的情况依然允许一定的平均误包率增加，所以依然可以给与奖励信号，而对于属于集合{Y}的情况状态，其平均误包率已经接近最大容许的误包率
Figure BDA0002927434080000111
需要给与一定的惩罚信号。第三点，在传输次数达到最大传输次数I时依然无法解码成功，则出现丢包现象，需给与惩罚信号。示例性的，最大传输次数可以为4。
示例性的，如图4所示。卫星的自适应码块组分割HARQ模块，也就是码块组大小自适应调整模块启动针对第n个自动重传请求的第n次重传进程。由码块组控制器按照本次重传进程的分割粒度L(n)对传输块分割得到码块组。其中，在第一次传输时分割粒度为预设的初始值，后续的分割粒度均由用户终端反馈给卫星，且适用于用户终端的缓存空间大小。卫星的编码器和多载波调制器按照本次调制编码模式MCS(n)对码块组进行调制以及编码。其中，在第一次传输时调制编码模式为预设的初始值，后续的调制编码模式均由用户终端反馈给卫星，且适用于用户终端的信道质量和误包率。
用户终端的多载波解调器对接收到的码块组进行调制解调，并且信道估计模块检测用户终端的信道质量：信噪比
Figure BDA0002927434080000112
用户终端的编码模式确定器将本次调制编码模式MCS(n)传输给自适应码块组分割HARQ模块，也就是码块组大小自适应调整模块。码块组大小自适应调整模块中的信道译码模块对码块组进行译码得到译码结果，以基于译码结果得到平均误包率
Figure BDA0002927434080000113
并且，分割粒度生成器基于本次分割粒度和缓存状态S(n)，自适应调整下一次重传进程的码块组大小也就是分割粒度L(n+1)，降低对用户终端的缓存占用率。并且，编码模式确定器基于用户终端的信道质量及平均误包率
Figure BDA0002927434080000114
实现对下一次调制编码模式MCS(n+1)的优化配置，也就是确定下一次调制编码模式MCS(n+1)。这样，用户终端可以通过上行信道向卫星反馈分割粒度L(n+1)和调制编码模式MCS(n+1)。用户终端的缓存控制器根据译码结果确定是否将码块组作为误码数据进行缓存形成重传缓存，凡是需要存储即进行重传。因此，用户终端中关于码块组的缓存可以包括初始缓存和后续重传进程对应的重传缓存。另外，本发明实施例中主要考虑下行信道对HARQ传输性能的影响，所以这里的上行信道被认为是理想信道。
本发明实施例提供的方案，在高延迟、用户端接收缓存受限的卫星通信系统中实现了系统频谱效率的显著提高，并同时实现了接收端缓存溢出概率的优化。为了便于理解，下面针对四种典型卫星通信场景：开阔地、树林阴影、郊区以及城区下的本发明方案与传统的HARQ方法进行如下对比分析：
如图5(a)至图5(d)所示。图5(a)至图5(d)中展示的是卫星通信系统的频谱效率与接收端缓存之间的对应关系，离散的点代表的是实际的数值，曲线是离散数据的拟合结果，Rs表示用户终端的缓存大小，Mp表示一个传输块(TB)的数据大小。其中，本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的频谱效率数值以ACBG表示，拟合结果以ACBG(Fit)表示；传统的HARQ方法的频谱效率数值以TBH表示，拟合结果以TBH(Fit)表示。可以发现当接收端缓存较小时将会严重影响系统的频谱效率，随着缓存数值的增大其频谱效率增长趋于平稳。在四种通信场景中本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，可以保证的卫星通信系统的频谱效率均高于传统的HARQ机制。由于信道状态的差异，接收端重传数据缓存大小的需求不同。对于树林阴影信道环境，衰落会导致通信效能的明显下降，此时缓存的限制对其影响较为明显。城市环境中直视径受到遮挡，多径效应明显，突发误码概率较大，缓存受限导致的频谱效能下降明显。实际系统应主要考虑缓存受限的条件，在接收端缓存一致的条件下Rs＝50Mp，本申请提出的方案较传统HARQ机制拥有5％左右的频谱效率增益。
如图6(a)至图6(d)所示。从图6(a)至图6(d)中可以看出采用本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，可以保证用户终端的缓存溢出概率较传统HARQ机制显著降低。在开阔地与郊区环境中内存受限条件Rs＝50Mp下缓存溢出概率接近10-2，对系统吞吐量的影响较小；而在阴影及城区环境中终端缓存受限条件下溢出概率较高，高于10-1，会导致系统吞吐量的显著降低。在开阔地信道场景中用户终端的缓存Rs＝50Mp基本满足接收要求。在阴影衰落场景中，本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，可以保证用户终端的缓存溢出概率降低了6％左右。在郊区场景中，本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，可以保证保证用户终端的缓存溢出概率降低了2％左右。在城区场景中，本发明实施例提供的卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法保证用户终端的缓存溢出概率降低了1％左右。
如图7所示，本发明一实施例提供的一种卫星通信系统的结构示意图，该系统包括卫星701和用户终端702；
卫星701，用于按照本次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的码块组；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；将接收到的用户终端702发送的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
用户终端702，用于接收所述卫星702在一个重传进程中发送的至少一个码块组；在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星701。
本发明实施例提供的方案中，任一重传进程发送的码块组为卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；分割粒度为码块组中码块的数量。因此，若当前缓存空间大小为占满状态，卫星通信系统的用户终端从多个预存分割粒度中选择小于本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，反馈给卫星，以使得卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，可以保证下一个重传进程的码块组中码块的数量减少，也就是减小码块组的大小，从而降低下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量。并且，由于在下一个重传进程开始前用户终端很可能对其他误码数据译码成功，从而减少缓存中误码数据的数据量，且下一个重传进程的码块组对用户终端缓存空间的需求量降低，因此，本方案可以降低下一个重传进程执行时，用户终端发生溢出现象的概率，减少溢出现象引起的连续译码错误，从而减少连续译码错误导致的卫星通信系统传输性能下降的问题。
可选的，所述用户终端702，具体用于：
在所述获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度之后，若所述当前缓存空间大小为可用空间小于或者等于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择等于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为可用空间大于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择大于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
可选的，所述用户终端702，具体用于：
在所述将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星之前，获取所述用户终端当前的信道质量，并基于每个码块组是否译码成功的译码结果，获取所述多个码块组的平均误包率；
从预存的多个调制编码模式中选择与所述当前的信道质量以及所述平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式；其中，所述调制编码模式用于所述卫星对所述码块组进行调制以及编码；
基于所述译码结果以及所述平均误包率，确定给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型；其中，所述奖惩信号的类型包括：奖励信号或者惩罚信号；
当所述奖惩信号的类型为奖励信号时，选择多个候选调制编码模式中传输速率最高的作为下一个重传进程的调制编码模式，否则，选择多个候选调制编码模式中传输速率最低的作为下一个重传进程的调制编码模式；
将所选择的预存分割粒度，以及所述下一个重传进程的调制编码模式反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，并对按照所述下一个重传进程的分割粒度分割得到的数据，以所述下一个重传进程的调制编码模式进行调制以及编码，得到下一个重传进程的码块组。
可选的，所述当前的信道质量为所述用户终端信道当前的信噪比；
所述用户终端702，具体用于：
针对所述预存的多个调制编码模式，将该调制编码模式的模式参数以及所述当前的信道质量输入误包率估计模型，得到估计误包率；
将目标模式参数对应的调制编码模式，确定为所述候选调制编码模式；所述目标模式参数为与所述平均误包率之间的差异值小于差异阈值的所述估计误包率对应的所述模式参数；
其中，所述误包率估计模型为：
Figure BDA0002927434080000151
所述PER(γ)为所述估计误包率，所述γ为所述当前的信噪比，所述模式参数包括：信噪比门限数值γth，信道编码参数(a，b，c)。
可选的，所述用户终端702，具体用于：
将所述译码结果以及所述平均误包率，输入奖惩信号模型，得到奖惩信号数值；
从预设的奖惩信号数值与奖惩信号的类型的对应关系中，查找给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型
其中，所述奖惩信号模型为：
Figure BDA0002927434080000152
所述R(n)为所述奖惩信号数值，所述N1为码块组在初次传输时的比特位数量，所述N*为单次重传进程传输数据时的最大比特位数量，所述i为本次重传进程的标识，所述
Figure BDA0002927434080000153
为第1次至第i次各重传进程传输的比特位数量总和；
Figure BDA0002927434080000154
所述I为所述最大重传次数，所述
Figure BDA0002927434080000161
为所述平均误包率，所述集合{G}与所述集合{Y}中的平均误包率
Figure BDA0002927434080000162
满足最低误包概率
Figure BDA0002927434080000163
且所述集合{G}中的平均误包率小于所述集合{Y}中的平均误包率，所述集合{R}中的平均误包率
Figure BDA0002927434080000164
不满足所述最低误包概率。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图8所示，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信，
存储器803，用于存放计算机程序；
处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现如下步骤：
接收卫星在一个重传进程中发送的至少一个码块组；其中，任一重传进程发送的码块组为所述卫星按照该次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；
在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
在具体应用中，本发明实施例中的电子设备为用户终端。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processor Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统和设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卫星通信系统中码块组大小自适应调整的HARQ方法，其特征在于，应用于卫星通信系统的用户终端，所述卫星通信系统还包括卫星；所述方法包括：
接收所述卫星在本次重传进程中发送的至少一个码块组；其中，本次重传进程发送的码块组为所述卫星按照本次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的数据；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；
在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度之后，所述方法还包括：
若所述当前缓存空间大小为可用空间小于或者等于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择等于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为可用空间大于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择大于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星之前，所述方法还包括：
获取所述用户终端当前的信道质量，并基于每个码块组是否译码成功的译码结果，获取所述每个码块组的平均误包率；
从预存的多个调制编码模式中选择与所述当前的信道质量以及所述平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式；其中，所述调制编码模式用于所述卫星对所述码块组进行调制以及编码；
基于所述译码结果以及所述平均误包率，确定给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型；其中，所述奖惩信号的类型包括：奖励信号或者惩罚信号；
当所述奖惩信号的类型为奖励信号时，选择多个候选调制编码模式中传输速率最高的作为下一个重传进程的调制编码模式，否则，选择多个候选调制编码模式中传输速率最低的作为下一个重传进程的调制编码模式；
所述将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，包括：
将所选择的预存分割粒度，以及所述下一个重传进程的调制编码模式反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，并对按照所述下一个重传进程的分割粒度分割得到的数据，以所述下一个重传进程的调制编码模式进行调制以及编码，得到下一个重传进程的码块组。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当前的信道质量为所述用户终端信道当前的信噪比；
所述从预存的多个调制编码模式中选择与所述当前的信道质量以及所述平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式，包括：
针对所述预存的多个调制编码模式，将该调制编码模式的模式参数以及所述当前的信道质量输入误包率估计模型，得到估计误包率；
将目标模式参数对应的调制编码模式，确定为所述候选调制编码模式；所述目标模式参数为与所述平均误包率之间的差异值小于差异阈值的所述估计误包率对应的所述模式参数；
其中，所述误包率估计模型为：
Figure FDA0003395828320000021
所述PER(γ)为所述估计误包率，所述γ为所述当前的信噪比，所述模式参数包括：信噪比门限数值γth，信道编码参数(a，b，c)。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述译码结果以及所述平均误包率，确定给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型，包括：
将所述译码结果以及所述平均误包率，输入奖惩信号模型，得到奖惩信号数值；
从预设的奖惩信号数值与奖惩信号的类型的对应关系中，查找给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型
其中，所述奖惩信号模型为：
Figure FDA0003395828320000031
所述R(n)为所述奖惩信号数值，所述N1为码块组在初次传输时的比特位数量，所述N*为单次重传进程传输数据时的最大比特位数量，所述i为本次重传进程的标识，所述
Figure FDA0003395828320000032
为第1次至第i次各重传进程传输的比特位数量总和；
所述
Figure FDA0003395828320000033
I为所述最大重传次数，所述
Figure FDA0003395828320000034
为所述平均误包率，所述集合{G}与所述集合{Y}中的平均误包率
Figure FDA0003395828320000035
满足最低误包概率
Figure FDA0003395828320000036
且所述集合{G}中的平均误包率小于所述集合{Y}中的平均误包率，所述集合{R}中的平均误包率
Figure FDA0003395828320000037
不满足所述最低误包概率。
6.一种卫星通信系统，其特征在于，所述系统包括卫星和用户终端；
所述卫星，用于按照本次重传进程的分割粒度对一个传输块进行分割得到的码块组；所述分割粒度为所述码块组中码块的数量；将接收到的用户终端发送的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
所述用户终端，用于接收所述卫星在本次重传进程中发送的至少一个码块组；在基于每个码块组是否译码成功的译码结果完成对所述码块组的缓存处理时，获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度；若所述当前缓存空间大小为占满状态，从多个预存分割粒度中选择小于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用户终端，具体用于：
在所述获取所述用户终端的当前缓存空间大小以及本次重传进程的分割粒度之后，若所述当前缓存空间大小为可用空间小于或者等于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择等于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度；
若所述当前缓存空间大小为可用空间大于预设阈值，从多个预存分割粒度中选择大于所述本次重传进程的分割粒度的预存分割粒度，并将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述用户终端，具体用于：
在所述将所选择的预存分割粒度反馈给所述卫星之前，获取所述用户终端当前的信道质量，并基于每个码块组是否译码成功的译码结果，获取所述每个码块组的平均误包率；
从预存的多个调制编码模式中选择与所述当前的信道质量以及所述平均误包率匹配的多个调制编码模式，作为候选调制编码模式；其中，所述调制编码模式用于所述卫星对所述码块组进行调制以及编码；
基于所述译码结果以及所述平均误包率，确定给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型；其中，所述奖惩信号的类型包括：奖励信号或者惩罚信号；
当所述奖惩信号的类型为奖励信号时，选择多个候选调制编码模式中传输速率最高的作为下一个重传进程的调制编码模式，否则，选择多个候选调制编码模式中传输速率最低的作为下一个重传进程的调制编码模式；
将所选择的预存分割粒度，以及所述下一个重传进程的调制编码模式反馈给所述卫星，以使得所述卫星将所接收的预存分割粒度作为下一个重传进程的分割粒度，并对按照所述下一个重传进程的分割粒度分割得到的数据，以所述下一个重传进程的调制编码模式进行调制以及编码，得到下一个重传进程的码块组。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述当前的信道质量为所述用户终端信道当前的信噪比；
所述用户终端，具体用于：
针对所述预存的多个调制编码模式，将该调制编码模式的模式参数以及所述当前的信道质量输入误包率估计模型，得到估计误包率；
将目标模式参数对应的调制编码模式，确定为所述候选调制编码模式；所述目标模式参数为与所述平均误包率之间的差异值小于差异阈值的所述估计误包率对应的所述模式参数；
其中，所述误包率估计模型为：
Figure FDA0003395828320000051
所述PER(γ)为所述估计误包率，所述γ为所述当前的信噪比，所述模式参数包括：信噪比门限数值γth，信道编码参数(a，b，c)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述用户终端，具体用于：
将所述译码结果以及所述平均误包率，输入奖惩信号模型，得到奖惩信号数值；
从预设的奖惩信号数值与奖惩信号的类型的对应关系中，查找给予所述本次重传进程的奖惩信号的类型
其中，所述奖惩信号模型为：
Figure FDA0003395828320000061
所述R(n)为所述奖惩信号数值，所述N1为码块组在初次传输时的比特位数量，所述N*为单次重传进程传输数据时的最大比特位数量，所述i为本次重传进程的标识，所述
Figure FDA0003395828320000062
为第1次至第i次各重传进程传输的比特位数量总和；
所述
Figure FDA0003395828320000063
I为所述最大重传次数，所述
Figure FDA0003395828320000064
为所述平均误包率，所述集合{G}与所述集合{Y}中的平均误包率
Figure FDA0003395828320000065
满足最低误包概率
Figure FDA0003395828320000066
且所述集合{G}中的平均误包率小于所述集合{Y}中的平均误包率，所述集合{R}中的平均误包率
Figure FDA0003395828320000067
不满足所述最低误包概率。
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