CN113395738B - 一种星地融合网络的传输链路确定方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种星地融合网络的传输链路确定方法、系统以及可读存储介质,该方法包括:将星地融合网络中直传链路的信干噪比与预设参考值的大小进行比较,若比较结果为直传链路的信干噪比小于预设参考值,则从多条中继链路中确定出目标中继链路作为传输链路;若比较结果为直传链路的信干噪比大于或等于预设参考值,确定直传链路作为传输链路。本发明提出的星地融合网络的传输链路确定方法能够平衡星地融合网络在多中继多天线传输时系统性能和计算的复杂性,保证通信质量。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域,尤其涉及一种星地融合网络的传输链路确定方法、系统及介质。
背景技术
随着卫星通信技术的发展,卫星通信民用化普及正在加速,卫星电视、卫星手持终端机相继成熟应用通信传输中。在无线通信系统中,卫星移动通信与地面移动通信作为通信技术两大主导技术,将卫星通信网络与地面移动通信网络融合与协同工作,可以实现高速移动互联网的全天候畅通与全地域覆盖。
在星地融合地面中继端网络中,多个地面中继端相对于单个地面中继端,可以带来更好的系统性能。如果卫星波束内所有的地面中继端都参与协作传输,那么系统实现复杂度很高。在此背景下,一般采用中继选择策略来平衡系统的复杂性和系统性能。
然后,现有技术中,星地融合网络中地面中继端选择策略有:星地融合网络中多中继情况下的全中继参与情景,并得到了遍历容量的准确表达式、多中继多用户的星地融合网络。然而,多中继参与协作传输,虽然能带来更好的系统性能,但卫星目的端需处理从手持机发出经多个地面中继端传输的全部信号,系统实现的计算复杂度很高,无法平衡星地融合网络系统的性能与系统实现的计算复杂度,影响通信质量和效率。
发明内容
基于此,本发明实施例提出一种星地融合网络的传输链路确定方法、系统及介质,解决现有技术中针对星地融合网络中上行链路多天线多中继链路传输的过程中,如何选择最优的传输链路进行通信传输,以提高系统性能的同时降低系统的计算复杂度,保证通信质量。
为了解决上述技术问题,本申请实施例第一方面提供了一种星地融合网络中的传输链路确定方法,具体技术方案如下:
所述星地融合网络包括卫星目的端、手持机源端以及多个地面中继端,所述卫星目的端接收所述手持机源端传输的上行信号,形成所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;所述卫星目的端接收由所述手持机源端传输到多个所述地面中继端,并经由多个所述地面中继端分别辅助传输的上行信号,形成所述手持机源端和所述卫星目的端之间的多条中继链路;所述传输链路确定方法包括以下步骤:
将所述直传链路的信干噪比与预设参考值的大小进行比较,得到比较结果;根据所述比较结果确定所述星地融合网络中的直传链路或者中继链路作为所述传输链路;若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比小于所述预设参考值,则从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路;若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比大于或等于所述预设参考值,确定所述直传链路作为所述传输链路。
优选的,所述直传链路的信干噪比为:
其中,,表示直传链路的信噪比,表示干扰链路的信噪比;表示手持机源端对源信号的发射功率,表示手持机源端和卫星目的端之间服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示来自干扰站的第个同频干扰信号到卫星目的端的功率,表示第个同频干扰信号到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,M2表示干扰卫星目的端D的同频干扰信号的个数。
优选的,所述从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路的步骤包括:
同样的,计算N1个地面中继端分别对应的中继链路的信干噪比:
优选的,所述从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路的步骤包括:
优选的,所述将所述目标中继链路确定为所述传输链路的步骤之后包括:
确定所述目标中继链路中的第一跳链路的信干噪比γzj1;
确定所述目标中继链路中的第二跳链路的信干噪比γzj2;
将所述目标中继链路中的第一跳链路的信干噪比γzj1与目标中继链路中的第二跳链路的信干噪比γzj2进行比较,取其中的最小值作为所述目标中继链路的信干噪比,表示为:
进一步得到星地融合网络系统的传输链路的信干噪比为:
优选的,在所述传输链路的信干噪比确定之后,进一步包括:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的中断概率,并基于所述中断概率分析所述传输链路的性能是否符合第一预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第一预设参考标准,则所述传输链路符合中断概率要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第一预设参考标准,则重新确定传输链路。
优选的,在所述传输链路的信干噪比确定之后,进一步包括:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的吞吐量,并基于所述吞吐量分析所述传输链路的性能是否符合第二预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第二预设参考标准,则所述传输链路符合吞吐量要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第二预设参考标准,则重新确定传输链路。
优选的,本发明的另一个实施例提出一种星地融合网络的传输链路系统,所述星地融合网络的传输链路系统包括卫星目的端、手持机源端以及配置多个地面中继端;所述卫星目的端可从所述手持机源端接收上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;
或者,所述卫星目的端接收由所述手持机源端传输到所述多个地面中继端,并经由所述多个地面中继端辅助传输的上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的多条中继链路;
所述卫星目的端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的星地融合网络的传输链路的确定程序,所述星地融合网络的传输链路的确定程序被所述处理器执行时实现上述实施例提出的方法的步骤。
此外,本发明的另一个实施例提出一种介质,所述介质上存储有星地融合网络的传输链路的确定程序,所述星地融合网络的传输链路的确定程序被处理器执行时实现上述实施例提出的方法的步骤。
实施本申请实施例,具有如下有益效果:本发明公开了一种星地融合网络的传输链路确定方法、系统及介质,以解决当前星地融合网络系统中多地面中继多链路参与协作传输,卫星目的端需处理全部链路发送的信号,系统计算复杂度高,传输数据慢的问题;通过在通信传输前采用中继选择策略来选择系统的传输链路,选择最优的传输链路进行信号传输,既能保证系统性能,也能降低系统实现的计算复杂度,提高数据传输速度,平衡系统的性能和系统实现的高复杂计算度,保证通信质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例,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为本发明星地融合网络的传输链路确定方法一实施例的流程示意图;
图2为本发明星地融合网络的传输链路系统模型图;
图3为本发明星地融合网络的传输链路确定方法另一实施例的流程示意图;
图4为本发明星地融合网络的传输链路确定方法另一实施例的流程示意图;
图5为图4的实施例的进一步实施流程示意图;
图6为本发明星地融合网络的传输链路确定方法另一实施例的流程示意图;
图7为本发明星地融合网络的传输链路在不同信干噪比情况下的中断概率与性能的曲线图;
图8为本发明星地融合网络的传输链路在不同预设参考值情况下的中断概率与性能的曲线图;
图9为本发明星地融合网络的传输链路在不同地面中继端数情况下的中断概率与性能的曲线图;
图10为本发明星地融合网络的传输链路在不同干扰站数情况下的中断概率与性能的曲线图;
图11为本发明星地融合网络的传输链路在不同地面中继端的天线数情况下的中断概率与性能的曲线图;
图12为本发明星地融合网络的传输链路在不同信干噪比情况下的吞吐量与性能的曲线图;
图13为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端的原理组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“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模块的过程、方法、系统、产品或设备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、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外,术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象,而并非用于描述特定的顺序。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参照图1,本发明第一实施例提供一种星地融合网络的传输链路的确定方法的流程示意图。该实施例中,星地融合网络的传输链路的确定方法包括以下步骤:
步骤S20,根据所述比较结果确定所述星地融合网络中的直传链路或者中继链路作为所述传输链路;
步骤S30,若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比小于所述预设参考值,则从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路;
步骤S40,若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比大于或等于所述预设参考值,确定所述直传链路作为所述传输链路。
结合图2,本实施例的研究环境是多地面中继下的星地融合网络,在星地融合网络的系统模型中,一个卫星波束可以覆盖多个地面中继站或端,卫星目的端D接收所述手持机源端S传输的上行信号,形成手持机源端S和卫星目的端D之间的直传链路;卫星目的端D接收由手持机源端S传输到多个地面中继端,并经由多个地面中继端R分别辅助传输的上行信号,形成手持机源端S和所述卫星目的端D之间的多条中继链路。在移动通信过程中,多个地面中继端R传输可以带来更好的系统性能,同时,卫星波束内的所有地面中继端R参与协作传输,那么系统复杂度很高。
图1所示实施例将星地融合网络中直传链路的信干噪比与预设参考值的大小进行比较,根据比较结果确定最优的链路作为星地融合网络中的传输链路,以此平衡系统的复杂性和系统性能。在卫星目的端D接收从手持机源端S发送的信号计算直传链路的信干噪比,将计算得到的直传链路的信干噪比与预设参考值进行比较,若直传链路的信干噪比小于预设参考值,选取一个地面中继端来辅助卫星信号的传输,即从多条中继链路中确定出目标中继链路作为传输链路。
优选的,结合附图2进一步对图1所示实施例进行说明。优选的,本发明实施例星地融合网络的传输链路系统包括卫星目的端D、手持机源端S以及配置多个地面中继端R;所述卫星目的端D可从所述手持机源端S接收上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;或者,所述卫星目的端D接收由所述手持机源端S传输到所述多个地面中继端R,并经由所述多个地面中继端R辅助传输的上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的多条中继链路,可以进一步从多条中继链路中选择信干噪比最大的中继链路作为手持机源端、地面中继端和卫星目的端之间的最优中继链路或目标中继链路。
优选的,本实施例中的星地融合网络的传输链路的确定方法,应用于星地融合网络中上行链路多天线、多中继下的传输链路选择,在星地融合网络的系统模型中,如图2所示,包含了一个单天线的手持机源端S,一个卫星目的端D以及配置N2根天线的N1个地面中继端,即每一个地面中继端配置N2根天线,由此可见地面中继端可以基于多根天线实现多集接收。
优选的,在本发明实施例星地融合网络系统模型中,还有M1和M2个单天线的干扰站分别干扰地面中继端R和卫星目的端D。
优选的,对于确定直传链路的信干噪比的方法包括:卫星目的端D接收所述手持机源端S发送的源信号,以及多个所述地面中继端所在地面环境具有的干扰站发送的干扰信号,并对所述源信号与所述干扰信号进行计算,得到所述直传链路的信干噪比。
其中,表示手持机源端的发射功率,表示手持机源端和卫星目的端之间服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示来自干扰站的第个同频干扰到卫星目的端的功率,表示第个同频干扰到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示从第个同频干扰发出的信号且,表示在目的端处的加性高斯白噪声且满足,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,M2表示干扰卫星目的端D的同频干扰个数。
优选的,可以计算该星地融合网络系统的直传链路到达卫星目的端的信干噪比为:
其中,,表示直传链路的信噪比,表示干扰链路的信噪比;表示手持机源端的发射功率,表示手持机源端和卫星目的端之间服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示来自干扰站的第个同频干扰到卫星目的端的功率,表示第个同频干扰到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,M2表示干扰卫星目的端D的同频干扰个数。
优选的,对于步骤S20,卫星目的端D接收从手持机源端S发送的信号与干扰站发送的同频干扰信号,计算直传链路的信干噪比,将计算得到的直传链路的信干噪比与预设的参考值进行大小比较,根据比较结果去选择直传链路作为传输链路还是中继链路作为传输链路,以此,实现星地融合网络的传输链路的确定。
优选的,对于步骤S30,其中从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路,包括至少两种实现方法,以下结合图3和图4分别进行具体说明。
首先,是第一种实现方法,如图3所示:
优选的,对于每一个地面中继端R而言,其中该地面中继端R与手持机源端S之间的信号传输信道为中继链路的第一跳链路,该地面中继端R至卫星目的端D的信号传输信道为中继链路的第二跳链路。因此,对于每一条中继链路而言均包括第一跳链路和第二跳链路。
其中,表示手持机源端的发射功率,表示手持机源端到第个地面中继端的信道衰落矢量,表示第个地面中继端处的波束成形矢量且满足,手持机源端S发射的信号为,是第个地面干扰在第个地面中继端处的干扰功率,表示第个地面干扰到第个地面中继端之间的信道衰落矢量,表示在第个地面中继端处来自于第地面个干扰的干扰信号且满足,表示在第个地面中继端处的阶加性高斯白噪声矢量并且满足,其中,表示地面中继端R的高斯白噪声功率,是的单位列矩阵,M1表示干扰地面中继端R的干扰个数,N2表示地面中继端配置的天线数。其中的H是表示矩阵矢量的共轭转置。
其中,表示手持机源端的发射功率,表示手持机源端到第个地面中继端的信道衰落矢量,表示第个地面中继端处的波束成形矢量且满足,是第个地面干扰在第个地面中继端处的干扰功率,表示第个地面干扰到第个地面中继端之间的信道衰落矢量,表示在第个地面中继端处的阶加性高斯白噪声矢量并且满足,其中,表示地面中继端R的高斯白噪声功率,是的单位列矩阵,M1表示干扰地面中继端R的干扰个数,N2表示地面中继端配置的天线数,H表示矩阵矢量的共轭转置。
其中,表示地面中继端处信号的功率,表示第个地面中继端到卫星目的端的信道衰落矢量且满足阴影莱斯分布,是第个地面中继端处的发射波束成形矢量且有,手持机源端S发射的信号为,表示第个同频干扰到卫星目的端的功率,表示第个干扰到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,M2表示干扰卫星目的端D的干扰个数,表示从个同频干扰发出的信号且,表示在目的端处的加性高斯白噪声且满足,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,H表示矩阵矢量的共轭转置。
其中,表示地面中继端处信号的功率,表示第个地面中继端到卫星目的端的信道衰落矢量且满足阴影莱斯分布,是第个地面中继端处的发射波束成形矢量且有,表示第个同频干扰到卫星目的端的功率,表示第个干扰到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,M2表示干扰卫星目的端D的干扰个数,表示在目的端处的加性高斯白噪声且满足,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,H表示矩阵矢量的共轭转置。
优选的,根据第个地面中继端接收到的信号可计算中继链路第个地面中继端处的信干噪比,根据第个地面中继端接收到的信号可计算得到第个地面中继端在卫星目的端处的信干噪比为,优选的,结合译码转发协议,两跳链路中信干噪比最小的值为此链路的最终信干噪比,则第i个地面中继端所形成第i条中继链路的第i个信干噪比:
在第一种方法中,将每一个中继链路分为两跳链路,分别对应手持机源端S与地面中继端R之间为第一跳链路,地面中继端R与卫星目的端D之间为第二跳链路,这两跳链路组成一个中继链路,但是这个中继链路的信干噪比是由第一跳链路的信干噪比和第二跳链路的信干噪比共同决定的,因此需要对这两跳链路对应的信干噪比分别计算后,才能比较获得其中的较小值作为该中继链路的信干噪比,这是因为该中继链路的信干噪比特性最终是由其组成的各跳链路中的最小信干噪比决定的。在获得每一个地面中继端对应的中继链路的信干噪比后,再对这些中继链路的信干噪比进行比较,从中选择最大值,其所对应的中继链路就是目标中继链路。因此,该方法需要计算每一个中继链路中包括的两跳链路对应的信干噪比,计算量较大。
需要说明的是,本实施对目标中继链路的确定除了计算全部中继链路各自第一跳链路和第二跳链路中的最大信干噪进行比对确定之外,还可以是计算全部中继链路各自第一跳链路中的最大信干噪比进行比对确定。
优选的,还可以实施第二种方法,如图4所示:
优选的,本发明采用时间复用的信号传输方式,当直传链路的信干噪比小于预设参考值时,卫星目的端D借助于地面中继端R来辅助接收从手持机源端S发送的信号,从手持机源端到卫星目的端D信号传输阶段需要两个时隙阶段,第一时隙阶段和第二时隙阶段。在第一时隙阶段,从第一个地面中继端R1开始,基于手持机源端S发送信号分别计算出各个中继链路在地面中继端R的信干噪比,将计算得到的各个中继链路在地面中继端R的信干噪比进行比较,信干噪比最大的地面中继端为目标地面中继端。确定目标地面中继端后,由该目标地面中继端对应的目标中继链路传输的第二时隙阶段,可以进一步计算对应的第二跳链路对应的信干噪比。
优选的,在第一时隙阶段,手持机源端S将信号传输给多个地面中继端R,则第i个地面中继端的信干噪比通过接收手持机源端S发送给第i个地面中继端的信号进行计算,得到第i个地面中继端的信干噪比;运用相同的方法计算其他地面中继端R的信干噪比,将计算得到的全部的信干噪比进行大小比较,由于中继链路选择信干噪比最大的链路进行传输,即可确定多个地面中继端的信干噪比中数值最大的信干噪比为最大信干噪比,最大信干噪比为中继链路第一跳链路的信干噪比。
优选的,请参照图5,得到第一跳链路的信干噪比后,查找多个地面中继端中与第一跳链路的最大信干噪比对应的地面中继端,并将查找到的地面中继端作为目标地面中继端。根据目标地面中继端可从多条中继链路中确定目标中继链路,此目标中继链路为星地融合网络的传输链路。具体地,将目标中继链路设为传输链路的步骤之后包括:
步骤S373,将所述目标中继链路中的第一跳链路的信干噪比γzj1与目标中继链路中的第二跳链路的信干噪比γzj2进行比较,取其中的最小值作为所述目标中继链路的信干噪比,可以表示为:
可以看出,第二种方法与第一种方法相比而言,对于每一个中继链路而言,只需要计算其中的第一跳链路的信干噪比即可,然后通过比较这些第一跳链路的信干噪比,从中选出最大值,该最大值对应的中继链路作为目标中继链路。该方法省去了对中继链路中的第二跳链路的信干噪比计算和比较,这是因为从这些地面中继端R到同一个卫星目的端D,由于可以是同一个卫星波束覆盖,这些地面中继端R到卫星目的端D的信干噪比比较接近或一致,或者说可以共用同一个第二跳链路的信干噪比,而起主要作用的是手持机源端与这些地面中继端之间第一跳链路的信干噪比,因此只需要对这些中继链路中的第一跳链路的信干噪比进行计算比较即可获得。因此,第二种方法相对于第一种方法而言,计算量明显减少,实施起来也更加方便快捷。
优选的,请参照图6,其中,在传输链路的信干噪比确定之后,还可以进一步包括:
步骤S50,基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的中断概率,并基于所述中断概率分析所述传输链路的性能是否符合第一预设参考标准;
步骤S60,若所述传输链路的性能符合所述第一预设参考标准,则所述传输链路符合中断概率要求而被正常使用;
步骤S70,若所述传输链路的性能不符合所述第一预设参考标准,则重新确定传输链路。重新确定传输链路的方法参考前述图1、图3和图4所示实施例,这里不再赘述。
优选的,请参照图6,其中,在传输链路的信干噪比确定之后,还可以进一步包括:
步骤S80, 基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的吞吐量,并基于所述吞吐量分析所述传输链路的性能是否符合第二预设参考标准;
步骤S90,若所述传输链路的性能符合所述第二预设参考标准,则所述传输链路符合吞吐量要求而被正常使用;
步骤S100,若所述传输链路的性能不符合所述第二预设参考标准,则重新确定传输链路。重新确定传输链路的方法参考前述图1、图3和图4所示实施例,这里不再赘述。
优选的,中断概率定义为卫星目的端D与手持机源端S之间的信干噪比小于预设参考值的概率,吞吐量定义为以预设的传输速率在星地融合网络的传输链路上传输一定的数据量的能力,通过星地融合网络的传输链路的中断概率与吞吐量可判断传输链路的性能的优劣。
本实施例在确定传输链路后,通过中断概率或者吞吐量分析所选择传输链路的性能是否符合预设参考标准。具体地,若传输链路为直传链路,则将直传链路的信干噪比γsd作为传输链路的信干噪比,并基于直传链路的信干噪比γsd计算直传链路的中断概率与吞吐量,进而基于中断概率或吞吐量分析所选择的传输链路的性能。
若传输链路为中继链路,则将选择的目标中继链路的信干噪比γsd作为传输链路的信干噪比,基于目标中继链路的信干噪比γsd计算中继链路的中断概率与吞吐量,并基于中断概率或吞吐量分析所选择的传输链路的性能。
优选的,获取星地融合网络系统的传输链路在不同信干噪比下的中断概率,并将不同信干噪比下的中断概率生成为曲线图,对星地融合网络的传输链路的性能进行分析。请参照图7,如图所示,FHS表示FrequencyHeavyShadowing(频率选择性重衰落),AS表示AverageShadowing(平均衰落),DLTS表示Directlinktransmissionscheme(直传链路),PRSS表示Proposedrelayselectionscheme(中继链路);为了便于分析,假定,,,;同时假定且。
图7示出星地融合网络系统的直传链路与中继链路在不同信干噪比下的中断概率的曲线图,星地融合网络系统的中断概率随着信干噪比的增大而减小,将中断概率随着信干噪比的增大而减小的趋势设为第一预设参考标准。在确定星地融合网络系统的传输链路后,基于传输链路的信干噪比计算传输链路在不同信干噪比下的中断概率,当中断概率随信干噪比的增大而减小,证明所选择的传输链路符合第一预设标准,将所选的直传链路或中继链路确定为最终的传输链路。当中断概率未随信干噪比的增大而减小,证明所选择的传输链路不符合第一预设标准。此时,再次执行图1、图3和图4对应的实施例。确定新的传输链路后,基于新的传输链路的信干噪比计算新的传输链路在不同信噪比下的中断概率,并分析该中断概率是否符合第一预设标准。
需要说明的是,对于由中断概率体现的传输链路的性能,除了将中断概率随着信干噪比的增大而减小的趋势设为第一预设参考标准进行性能分析外,还可以分别获取不同的预设参考值、地面中继端数、干扰站数和地面中继端的天线数的中断概率,绘制在不同的预设参考值、地面中继端数、干扰站数和地面中继端的天线数的情况下的中断概率的曲线图,对星地融合网络的传输链路的性能进行分析。
具体地,当预设参考值分别为3dB、6dB和9dB时,如图8所示,示出星地融合网络系统的不同预设参考值在平均衰落下中断概率,当信干噪比一定的时候,系统中断概率随预设参考值的增大而增大,中断概率越大,传输链路的性能下降,因此,预设参考值的增加会降低传输链路的性能。
优选的,当地面中继端数量分别为1个,2个,如图9所示,星地融合网络系统在预设参考值=3dB时平均衰落情况下的中断概率,当信干噪比一定的时候,系统的中断概率随地面中继端数的增加而降低,中断概率越小,传输链路的性能越好,因此,地面中继端数的增加会增加星地融合网络系统的传输链路的性能。
优选的,当干扰站的数量分别为1个,3个,5个,如图10所示,星地融合网络系统在预设参考值=3dB时平均衰落情况下,不同干扰站对传输链路的影响的中断概率,当信干噪比一定的时候,系统的中断概率随干扰站数的增加而增大,中断概率越大,传输链路的性能降低,因此,干扰站数的增加会降低星地融合网络系统的传输链路的性能。
优选的,当不同地面中继端天线数量分别为1条,2条,3条,如图11所示,星地融合网络系统在预设参考值=3dB时平均衰落情况下,不同地面中继端天线数对传输链路的中断概率,当信干噪比一定的时候,系统的中断概率随地面中继端天线数的增加而降低,中断概率越小,传输链路的性能越好,因此,地面中继端天线数的增加会增加星地融合网络系统的传输链路的性能。
优选的,获取星地融合网络系统的传输链路在不同信干噪比下的吞吐量,并将不同信干噪比下的吞吐量生成为曲线图,对星地融合网络的传输链路的性能进行分析。请参照图12,FHS表示FrequencyHeavyShadowing(频率选择性重衰落),AS表示AverageShadowing(平均衰落),DLTS表示Directlinktransmissionscheme(直传链路),PRSS表示Proposedrelayselectionscheme(中继链路);为了便于分析,假定,,,;同时假定且。图12示出星地融合网络系统的直传链路与中继链路在不同信干噪比下的吞吐量的曲线图,星地融合网络系统的吞吐量随着信干噪比的增大而增大,将吞吐量随着信干噪比的增大而增大的趋势设为第二预设参考标准。在确定星地融合网络系统的传输链路后,基于传输链路的信噪比计算传输链路在不同信噪比下的吞吐量,当吞吐量随信干噪比的增大而增大,证明所选择的传输链路符合第二预设标准,将所选的直传链路或中继链路确定为最终的传输链路。当吞吐量未随信干噪比的增大而增大,证明所选择的传输链路不符合第二预设标准。此时,再次执行图1、图3和图4对应的实施例,确定新的传输链路,并基于新的传输链路的信干噪比计算新的传输链路在不同信噪比下的吞吐量,分析该吞吐量是否符合第二预设标准。
基于与前述星地融合网络的传输链路的确定方法的同一构思,以及结合图2所示,本发明还提供了一种星地融合网络的传输链路系统,所述星地融合网络的传输链路系统包括卫星目的端、手持机源端以及配置多个地面中继端;所述卫星目的端可从所述手持机源端接收上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;或者,所述卫星目的端接收由所述手持机源端传输到所述多个地面中继端,并经由所述多个地面中继端辅助传输的上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的多条中继链路;
进一步的,如图13所示,是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端涉及硬件结构示意图。其中,该星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端D可以包括:处理器1001,例如CPU,网络接口1004,用户接口1003,存储器1005,通信总线1002。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatilememory),例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解,图13中示出的星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端的硬件结构并不构成对星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。下面结合图13对本实施例的星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端进行介绍。
如图13所示,作为一种介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及星地融合网络的传输链路的确定程序。
在图13所示的设备中,处理器1001是卫星目的端的控制中心,利用各种接口和线路连接整个星地融合网络的传输链路系统的卫星目的端D的各个部分,通过运行或执行存储在存储器1005内的软件程序和/或模块,以及调用存储在存储器1005中的星地融合网络的传输链路的确定程序,并执行以下操作:
将所述直传链路的信干噪比与预设参考值的大小进行比较,得到比较结果;根据所述比较结果确定所述星地融合网络中的直传链路或者中继链路作为所述传输链路;若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比小于所述预设参考值,则从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路;若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比大于或等于所述预设参考值,确定所述直传链路作为所述传输链路。
优选的,所述直传链路的信干噪比为:
其中,,表示直传链路的信噪比,表示干扰链路的信噪比;表示手持机源端对源信号的发射功率,表示手持机源端和卫星目的端之间服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示来自干扰站的第个同频干扰信号到卫星目的端的功率,表示第个同频干扰信号到卫星目的端服从阴影莱斯分布的信道衰落分量,表示卫星目的端D的高斯白噪声功率,M2表示干扰卫星目的端D的同频干扰信号的个数。
优选的,所述从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路的步骤包括:
同样的,计算N1个地面中继端分别对应的中继链路的信干噪比:
优选的,所述从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路的步骤包括:
优选的,所述将所述目标中继链路确定为所述传输链路的步骤之后包括:
确定所述目标中继链路中的第一跳链路的信干噪比γzj1;
确定所述目标中继链路中的第二跳链路的信干噪比γzj2;
将所述目标中继链路中的第一跳链路的信干噪比γzj1与目标中继链路中的第二跳链路的信干噪比γzj2进行比较,取其中的最小值作为所述目标中继链路的信干噪比,表示为:
进一步得到星地融合网络系统的传输链路的信干噪比为:
优选的,在所述传输链路的信干噪比确定之后,进一步包括:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的中断概率,并基于所述中断概率分析所述传输链路的性能是否符合第一预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第一预设参考标准,则所述传输链路符合中断概率要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第一预设参考标准,则重新确定传输链路。
优选的,在所述传输链路的信干噪比确定之后,进一步包括:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的吞吐量,并基于所述吞吐量分析所述传输链路的性能是否符合第二预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第二预设参考标准,则所述传输链路符合吞吐量要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第二预设参考标准,则重新确定传输链路。
本发明星地融合网络的传输链路系统的具体实施方式与前述星地融合网络的传输链路的确定方法各实施例基本相同,在此不再赘述。
此外,基于同一构思,本发明还提供一种介质,在介质上存储有星地融合网络的传输链路的确定程序,星地融合网络的传输链路的确定程序被处理器执行时实现上述星地融合网络的传输链路的确定方法各实施例的步骤。
在本发明一种介质的实施例中,包含了上述星地融合网络的传输链路的确定方法各实施例的全部技术特征,说明和解释内容与上述星地融合网络的传输链路的确定方法各实施例基本相同,在此不做累述。
应当理解的是,在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言,由于其与方法实施例基本相似,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。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已,当然不能以此来限定本申请之权利范围,因此依本申请权利要求所作的等同变化,仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种星地融合网络的传输链路确定方法,其特征在于,所述星地融合网络包括卫星目的端、手持机源端以及多个地面中继端,所述卫星目的端接收所述手持机源端传输的上行信号,形成所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;所述卫星目的端接收由所述手持机源端传输到多个所述地面中继端,并经由多个所述地面中继端分别辅助传输的上行信号,由所述卫星目的端的同一个卫星波束覆盖,形成所述手持机源端和所述卫星目的端之间的上行链路中的多条中继链路;所述传输链路确定方法包括以下步骤:
根据所述比较结果确定所述星地融合网络中的直传链路或者中继链路作为所述传输链路;
若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比小于所述预设参考值,则从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路;
若所述比较结果为所述直传链路的信干噪比大于或等于所述预设参考值,确定所述直传链路作为所述传输链路;
所述从多条所述中继链路中确定出目标中继链路作为所述传输链路的步骤包括:
根据目标地面中继端确定目标中继链路,并将所述目标中继链路确定为所述传输链路;
将所述目标中继链路确定为所述传输链路之后计算所述传输链路的信干噪比,在所述传输链路的信干噪比确定之后,进一步包括:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的中断概率,并基于所述中断概率分析所述传输链路的性能是否符合第一预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第一预设参考标准,则所述传输链路符合中断概率要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第一预设参考标准,则重新确定传输链路;
其中,第一预设参考标准为中断概率随着信干噪比的增大而减小的趋势。
5.如权利要求4所述的星地融合网络的传输链路确定方法,其特征在于:
基于所述传输链路的信干噪比,计算所述传输链路的吞吐量,并基于所述吞吐量分析所述传输链路的性能是否符合第二预设参考标准;
若所述传输链路的性能符合所述第二预设参考标准,则所述传输链路符合吞吐量要求而被正常使用;
若所述传输链路的性能不符合所述第二预设参考标准,则重新确定传输链路;
其中,第二预设参考标准为吞吐量随着信干噪比的增大而增大的趋势。
6.一种星地融合网络的传输链路系统,其特征在于,所述星地融合网络的传输链路系统包括卫星目的端、手持机源端以及配置多个地面中继端;所述卫星目的端从所述手持机源端接收上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的直传链路;
或者,所述卫星目的端接收由所述手持机源端传输到所述多个地面中继端,并经由所述多个地面中继端辅助传输的上行信号,形成所述星地融合网络的传输链路系统中所述手持机源端和所述卫星目的端之间的多条中继链路;
所述卫星目的端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的星地融合网络的传输链路的确定程序,所述星地融合网络的传输链路的确定程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1-5中任一项所述的星地融合网络的传输链路确定方法的步骤。
7.一种介质,其特征在于,所述介质上存储有星地融合网络的传输链路的确定程序,所述星地融合网络的传输链路的确定程序被处理器执行时,实现如权利要求1-5中任一项所述的星地融合网络的传输链路确定方法的步骤。
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