CN115001560A - 一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法 - Google Patents

一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，应用于卫星、地面中继节点及地面用户。其中卫星根据两个地面用户信道状况的优劣，为发送给两用户的信号分配以不同比例的发射功率并进行混叠，之后从多个地面中继节点中选出瞬时信噪比最高的中继节点，向该中继节点和两用户发送信号；被选出的中继节点对卫星信号进行解码并转发给两用户；两用户接收卫星直链信号和中继转发信号，采用最大比值合并和串行干扰消除对其进行整合。本方法用以在频谱资源稀缺的条件下增加接入卫星网络的用户数量，增大信号覆盖范围，提高通信资源分配的公平性，减弱星地间阴影衰落和设备硬件损伤造成的不利影响。

Description

一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输 方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法。
背景技术
卫星通信通常被认为是未来全球通信网络的重要组成部分，因为现有的地面网络无法为通信基础设施不足的偏远地区提供高质量的服务。由于其在灵活部署和信号覆盖方面的显著优势，卫星通信还能够地震和海啸等自然灾害的灾后救援中发挥关键作用，在地面蜂窝网络被破坏的情况下提供应急通信支持。
然而，受普遍存在的阴影衰落和掩蔽效应影响，卫星和地面用户之间的视距链路面临可靠性不足的问题，直链信号到达目的地时质量会显著下降，甚至导致通信中断。为此，人们提出了一种传统卫星通信的改进方法，即星地融合中继网络(hybrid satellite-terrestrial relay network，HSTRN)，该方法利用地面中继转发、增强卫星信号，进一步提高了通信的可靠性和信号的覆盖范围。
现有关于星地融合中继网络的传输方法主要采用传统的正交多址接入(orthogonal multiple access，OMA)技术，将各种正交的通信资源块分配给系统中的每个用户。然而，随着接入卫星网络的终端数量迅速增加，OMA正遭受频谱效率低下的困扰，难以满足未来网络激增的流量需求。为解决这一问题，有必要在星地融合网络中引入功率域非正交多址接入(non-orthogonal multiple access，NOMA)技术。NOMA在发射端采用非正交多路复用，对发送给不同用户的信号进行混叠，在接收端通过串行干扰消除(serialinterference cancellation，SIC)将信号分开。NOMA不仅通过正交资源块的复用大大提高了频谱效率和接入容量，而且能够为信道条件较差的用户分配更多的资源，提升通信的公平性。因此，NOMA被认为在未来卫星网络中具有巨大的应用价值和宽广的应用前景。
此外，以往对于星地融合网络的研究大多假设系统中的所有节点都能够完美工作，不存在硬件损伤。然而在实际工程中，射频器件不可避免地会受到诸如同相和正交相不平衡、功率放大器非线性失真和相位噪声等与硬件损伤有关的干扰。虽然某些补偿算法可以部分抵消硬件损伤的影响，但仍然难以彻底消除硬件损伤带来的干扰，从而限制了系统性能。因此，有必要在针对星地融合网络的研究中考虑硬件损伤的存在与影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，包含作为信源的卫星、多个地面中继以及由近用户和远用户组成的用户对，同时假设所有节点均遭受硬件损伤。该方法应用非正交多址接入增加了频谱的使用效率，提升通信的公平性。基于工程实践考虑了硬件损伤的影响，并采用机会调度和最大比值合并等手段减弱了硬件损伤带来的干扰，同时降低了星地链路间的阴影衰落对信号的损耗，提高了通信质量，建立了相对可靠的信号传输机制。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，特点是应用于卫星、中继和用户,所述方法包括：
卫星与两个地面用户建立连接即卫星-用户链路，接收两个地面用户发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道参数，估算卫星与两个地面用户间的瞬时信噪比，对两个地面用户所需要的信号进行功率分配，分配比例由卫星-用户链路的瞬时信噪比决定：瞬时信噪更高的用户称为近用户，被分配以低于百分之五十比例的发射功率；瞬时信噪比更低的用户称为远用户，被分配以高于百分之五十比例的发射功率；功率分配完成后基于非正交多址接入对两个地面用户的信号实现混叠并进行数字编码，分别发送给两个地面用户；
卫星分别与多个可用的地面中继节点建立连接即卫星-中继链路，接收各个中继节点发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道状态信息，估算卫星与各个中继间的瞬时信噪比，基于机会调度机制，选择瞬时信噪比最大的中继节点，将经过数字编码的混叠信号经由卫星-中继链路和卫星-用户链路发送给该中继节点；
被选择的中继节点对卫星发送的混叠信号进行解码，根据解码的结果决定是否向两个地面用户转发接受到的卫星信号；若解码成功，中继基于非正交多址接入将解码后得到的两个地面用户信号重新混叠并进行数字编码，与两个地面用户建立连接即中继-用户链路，将信号分别转发给两个地面用户；若解码失败，中继则不进行转发；
两个地面用户通过卫星-用户链路和中继-用户链路同时接收来自卫星的直链信号和来自中继节点的转发信号，采用最大比值合并对其进行整合，如果中继节点未能成功解码，则只接收来自卫星的直链信号，不进行最大比值合并，得到所需要的信号。
混叠信号进行解码时，采用串行干扰消除：对于近用户信号，其被分配的发射功率少，必须采用串行干扰消除，从接收到的混叠信号中剔除属于远用户的部分，之后得到自己需要的信号；对于远用户信号，因其被分配的发射功率多，不采用串行干扰消除，将混叠信号中属于近用户的部分视作噪声处理。
卫星-中继链路和卫星-用户链路均服从阴影莱斯衰落分布，所述中继-用户链路均服从Nakagami-m衰落分布
本发明提供一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，应用于卫星、地面中继节点及地面用户。其中卫星根据两个地面用户信道状况的优劣，为发送给两用户的信号分配以不同比例的发射功率并进行混叠，之后从多个地面中继节点中选出瞬时信噪比最高的中继节点，向该中继节点和两用户发送信号；被选出的中继节点对卫星信号进行解码并转发给两用户；两用户接收卫星直链信号和中继转发信号，采用最大比值合并和串行干扰消除对其进行整合。本发明用以在频谱资源稀缺的条件下增加接入卫星网络的用户数量，增大信号覆盖范围，提高通信资源分配的公平性，减弱星地间阴影衰落和设备硬件损伤造成的不利影响。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为实施本发明的系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做详细描述。
本发明提出的一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，其实施该方法的系统由陆地移动卫星S、N个地面中继节点Ri(i＝1，2，...，N)和2个地面用户节点Df和Dn组成，Df代表远用户，Dn代表近用户。假设所有的发射机和接收机均配备单天线，存在硬件损伤。
通信全程发生在三段链路中。首先，卫星S与远用户Df和近用户Dn建立连接，即卫星-用户链路，接收两个地面用户发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道状态信息等条件，估算卫星与两用户间的瞬时信噪比，对两用户所需要的信号进行功率分配，分配比例由卫星-用户链路的瞬时信噪比决定。功率分配完成后基于非正交多址接入对两个地面用户的信号实现混叠，混叠后的信号表示为：
Figure BDA0003594617810000031
其中a代表功率分配因子，sf(t)代表发送给Df的信号，sn(t)代表发送给Dn的信号。假设Df的信道条件弱于Dn，因此a的值通常设为a∈(0.5，1)。
之后，卫星S分别与多个可用的地面中继节点建立连接(即卫星-中继链路)，接收各个中继节点发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道状态信息等条件，估算卫星与各个中继间的瞬时信噪比，基于机会调度机制，从多个中继节点中选择瞬时信噪比最大的中继节点R，发送经过调制的混叠信号s(t)。R接收到的信号可以表示为：
Figure BDA0003594617810000041
其中hSR代表卫星S与中继节点R之间的信道参数，PS代表卫星发射功率，wSR(t)代表卫星-中继信道的加性高斯白噪声，服从
Figure BDA0003594617810000042
σSR 2为卫星-中继链路的噪声功率，ηSR(t)代表硬件损伤造成的失真噪声，服从
Figure BDA0003594617810000043
其中κS≥0和κR≥0分别定义为卫星S与中继节点R的硬件损伤系数，具体数值可以通过评估信号的失真误差矢量大小来获得。
同时，卫星S将混叠信号s(t)通过直链链路传送给两用户，此时用户Dj(j＝n，f)接收到的直链信号可以表示为：
Figure BDA0003594617810000044
其中
Figure BDA0003594617810000045
代表卫星S与用户Dj之间的信道系数，
Figure BDA0003594617810000046
代表硬件损伤造成的失真噪声，服从
Figure BDA0003594617810000047
Figure BDA0003594617810000048
代表卫星-用户信道的加性高斯白噪声，服从
Figure BDA0003594617810000049
Figure BDA00035946178100000410
为卫星-用户链路的噪声功率。
被选择的中继节点R对接收到的卫星信号进行解码，解码错误则不进行转发，解码正确则在对sf(t)和sn(t)重新混叠、编码还原为s(t)，而后与两用户分别建立连接(即中继-用户链路)，采用传输功率PR将s(t)转发给两用户。在解码正确的情况下，用户Dj(j＝n，f)接收到的转发信号可以表示为：
Figure BDA00035946178100000411
其中
Figure BDA00035946178100000412
代表中继节点R与用户Dj之间的信道参数，
Figure BDA00035946178100000413
代表硬件损伤造成的失真噪声，服从
Figure BDA00035946178100000414
其中和
Figure BDA00035946178100000415
定义为用户Dj的硬件损伤系数，
Figure BDA00035946178100000416
代表中继-用户信道的加性高斯白噪声，服从
Figure BDA00035946178100000417
Figure BDA00035946178100000425
为中继-用户链路的噪声功率。为计算方便，假设
Figure BDA00035946178100000418
最后，用户采用最大比值合并，整合来自卫星的信号
Figure BDA00035946178100000419
和来自中继的信号
Figure BDA00035946178100000424
合并后的信号表示为
Figure BDA00035946178100000421
其中
Figure BDA00035946178100000422
和
Figure BDA00035946178100000423
代表合并系数。
在第一时隙中，被选择的中继R接收并解码卫星信号。由于卫星S分配给远用户Df的传输功率大于分配给近端用户Dn的功率，中继R在解码Dn的信号sn(t)前，需要采用串行干扰消除，从混叠信号中分离出Df的信号sf(t)。此时sn(t)被视为对sf(t)的干扰，同时硬件损伤引起的失真噪声也对信号产生干扰。因此，sf(t)在中继R处的信干噪比为：
Figure BDA0003594617810000051
其中
Figure BDA0003594617810000052
代表卫星S与中继节点R之间信道的瞬时信噪比。基于前述的机会调度机制，卫星S选择链路质量最佳的中继节点，因此γSR可以表示为
Figure BDA0003594617810000053
Figure BDA0003594617810000054
代表卫星S与第i个中继节点Ri之间信道的瞬时信噪比。
之后，由于sf(t)先于sn(t)被分离，sn(t)只受到信道噪声和硬件损伤失真噪声的影响，其在中继R处的信干噪比为：
Figure BDA0003594617810000055
类似地，远用户从卫星S与中继节点R接收到的sf(t)的信干噪比为：
Figure BDA0003594617810000056
以及
Figure BDA0003594617810000057
其中
Figure BDA0003594617810000058
代表卫星S与远用户Df之间信道的瞬时信噪比，
Figure BDA0003594617810000059
代表中继R与远用户Df之间信道的瞬时信噪比。
近用户从卫星S与中继节点R接收到的sf(t)的信干噪比为：
Figure BDA00035946178100000510
以及
Figure BDA00035946178100000511
其中
Figure BDA00035946178100000512
代表卫星S与近用户Dn之间信道的瞬时信噪比，
Figure BDA00035946178100000513
代表中继R与远用户Dn之间信道的瞬时信噪比。
经最大比值合并，远用户Df和近用户Dn最终得到的信干噪比分别为ρMRC，f＝ρSD，f+ρRD，f和ρMRC，n＝ρSD，n+ρRD，n。
本发明中，阴影莱斯分布模型被用于描述卫星信号在星地链路中的衰落状况。与只考虑视距信号衰落的传统莱斯分布相比，阴影莱斯分布是一种复合衰落分布，它在考虑信号的多径分量的同时，用Nakagami-m分布模拟视距分量的幅度，可以准确地描述在乡村环境中由衰落和阴影分别引起的信号波动。因此，该分布模型比较符合星地链路的特性，能够对窄带和宽带陆地移动卫星系统的数值性能提供相当精确的分析和预测。
S-Dj链路的信噪比
Figure BDA0003594617810000061
的概率密度函数由下式给出：
Figure BDA0003594617810000062
其中
Figure BDA0003594617810000063
是代表衰落严重程度的参数，
Figure BDA0003594617810000064
Figure BDA0003594617810000065
Figure BDA0003594617810000066
和
Figure BDA0003594617810000067
代表信号多径分量和视距分量的平均功率，1F1(x；y；z)被定义为第一类合流超几何函数。
在
Figure BDA0003594617810000068
为整数的情况下，
Figure BDA0003594617810000069
可进一步改写为：
Figure BDA00035946178100000610
其中
Figure BDA00035946178100000611
(x)k＝Γ(x+k)/Γ(k)表示Pochhammer函数。
类似地，通过S-Ri链路传输的信号也会经历阴影莱斯衰落。S-Ri链路信噪比
Figure BDA00035946178100000612
的概率密度函数和累积分布函数由下式给出：
Figure BDA00035946178100000613
以及
Figure BDA00035946178100000614
其中
Figure BDA00035946178100000615
被定义为下不完全伽马函数。
假设卫星与每一个中继节点间的信道是独立同分布的，基于机会调度机制，γSR的概率密度函数表示为：
Figure BDA00035946178100000616
其中
Figure BDA00035946178100000617
Figure BDA00035946178100000618
Figure BDA0003594617810000071
对于R-Dj链路，假设转发信号的衰落状况遵循Nakagami-m分布，该分布可被视为瑞利分布的一种广义形式，广泛用于描述地面信号的传播特性。
Figure BDA0003594617810000072
的概率密度函数由下式给出：
Figure BDA0003594617810000073
其中
Figure BDA0003594617810000074
表示衰落参数，Γ(·)被定义为伽马函数。
实施例
以求提高频谱效率和通信公平性，减弱阴影衰落和硬件损伤的影响。本实施例应用于卫星、地面中继节点和地面用户，参见图1，具体包括：
步骤S101：卫星对将要发送给不同用户的信号进行功率域混叠
其中，充当信源的卫星可以是低轨卫星(LEO)、中轨卫星(MEO)和静止轨道卫星(GEO)。LEO卫星轨道高度范围为500至1500公里，MEO卫星轨道高度范围为10000至20000公里，GEO卫星轨道高度范围为35786公里。本实施例不限制卫星的轨道高度。中继节点和用户节点均为位于地面的无线通信设备。具体来说，如图2所示，将作为信号源的卫星称为通信设备100，将能够与卫星建立视距通信链路的地面中继节点称为通信设备200，将近用户称为通信设备301，远用户称为通信设备302；
需要特别说明的是，当卫星基于非正交多址接入生成信号时，应同时生成两个基于同一频率发送给不同用户的信号，而非顺序地将不同信号发送给不同用户。在发送信号生成之后，卫星与两用户建立连接，接收两用户发送的信道状态信息，判断两用户的信道条件，对将要发送给两用户的信号进行功率分配，分配比例由两用户信道条件决定。信道条件较好的用户称为近用户，被分配以较低比例的发射功率；信道条件较差的用户称为远用户，被分配以较高比例的发射功率。卫星将这些信号相互叠加生成混叠信号，从而使混叠信号可以在同一信道中传输，提高了系统的数据吞吐量和通信公平性。
步骤S102：卫星将信号发送给瞬时信噪比最高的中继节点
本实施例中，各个中继节点应保持足够的距离，使得卫星100与各个中继节点之间的信道互无影响。为获取与各个中继节点之间信道的信道状态，卫星分别与多个地面中继节点建立连接，接收各个中继节点发送的信道状态信息，得到与各个中继节点间的瞬时信噪比
Figure BDA0003594617810000075
基于机会调度机制，选择瞬时信噪比最大的中继节点200，将经过数字编码的混叠信号在第一时隙内发送给该中继节点。
步骤S103：被选择的中继对卫星信号进行解码，转发给两个地面用户
本实施例中，被选择的中继节点200对卫星100发送的混叠信号进行解码，根据解码得到的成果决定是否向两用户转发接受到的卫星信号。若解码成功，中继基于非正交多址接入将解码后得到的两用户信号重新进行混叠，经数字编码后分别转发给两用户；若解码失败，中继则不进行转发。
需要注意的是，中继节点200在解码混叠信号时，必须采用串行干扰消除，先从接受到的混叠信号中识别出功率较大的、发送给远用户的部分，再得到功率较小的、发送给近用户的部分。
步骤S104：卫星直接向地面用户发送信号
本实施例中，假设卫星100和地面用户301、302之间存在可用的通信链路，但因雨衰、雪衰或障碍物遮挡等影响而存在较强的阴影衰落效应，用户从卫星直接接收到的信号质量较差，因此卫星在向用户直接发送信号的同时也将信号发送给信道质量较好的地面中继，再由中继向用户转发信号，以此加强地面用户接受到的信号质量。
步骤S105：地面用户接收卫星信号和转发信号
本实施例中，地面用户301、302同时接收来自卫星100的直链信号和来自中继200的转发信号，如果中继节点200未能成功解码，则只接收来自卫星100的直链信号。
完成接收之后，近用户301采用串行干扰消除，首先剔除混叠信号中功率较大的、发送给远用户302的部分，剩余的信号则为自己所需要的信号；远用户302无需采用串行干扰消除，将混叠信号中功率较小的、发送给近用户301的部分视为噪声处理。最终两用户各自采用最大比值合并，对来自不同信源的信号进行整合，得到各自所需要的信号。

Claims (3)

1.一种基于功率域非正交多址接入的星地融合中继网络传输方法，其特征在于，应用于卫星、中继和用户,所述方法包括：
卫星与两个地面用户建立连接即卫星-用户链路，接收两个地面用户发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道参数，估算卫星与两个地面用户间的瞬时信噪比，对两个地面用户所需要的信号进行功率分配，分配比例由卫星-用户链路的瞬时信噪比决定：瞬时信噪更高的用户称为近用户，被分配以低于百分之五十比例的发射功率；瞬时信噪比更低的用户称为远用户，被分配以高于百分之五十比例的发射功率；功率分配完成后基于非正交多址接入对两个地面用户的信号实现混叠并进行数字编码，分别发送给两个地面用户；
卫星分别与多个可用的地面中继节点建立连接即卫星-中继链路，接收各个中继节点发送的预连接信号，根据信号功率、信道噪声功率和信道状态信息，估算卫星与各个中继间的瞬时信噪比，基于机会调度机制，选择瞬时信噪比最大的中继节点，将经过数字编码的混叠信号经由卫星-中继链路和卫星-用户链路发送给该中继节点；
被选择的中继节点对卫星发送的混叠信号进行解码，根据解码的结果决定是否向两个地面用户转发接受到的卫星信号；若解码成功，中继基于非正交多址接入将解码后得到的两个地面用户信号重新混叠并进行数字编码，与两个地面用户建立连接即中继-用户链路，将信号分别转发给两个地面用户；若解码失败，中继则不进行转发；
两个地面用户通过卫星-用户链路和中继-用户链路同时接收来自卫星的直链信号和来自中继节点的转发信号，采用最大比值合并对其进行整合，如果中继节点未能成功解码，则只接收来自卫星的直链信号，不进行最大比值合并，得到所需要的信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的混叠信号进行解码：采用串行干扰消除；对于近用户信号，其被分配的发射功率少，必须采用串行干扰消除，从接收到的混叠信号中剔除属于远用户的部分，之后得到自己需要的信号；对于远用户信号，因其被分配的发射功率多，不采用串行干扰消除，将混叠信号中属于近用户的部分视作噪声处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，信号在卫星-中继链路和卫星-用户链路中的传输过程均服从阴影莱斯衰落分布，在中继-用户链路中的传输过程均服从Nakagami-m衰落分布。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054961A (zh) * 2023-01-16 2023-05-02 华东师范大学 一种异构网络下的物理层保密传输方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7948420B1 (en) * 2008-06-20 2011-05-24 Arrowhead Center, Inc. Eliminating the use of anti-aliasing filters in digital relays by oversampling
WO2012119453A1 (zh) * 2011-03-09 2012-09-13 华为技术有限公司 协作通信的传输方法、中继节点及传输系统
CN102725986A (zh) * 2010-03-31 2012-10-10 上海贝尔股份有限公司 用于在中继网络中进行解码的方法和设备
US20140112158A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Qualcomm Incorporated Architecture for relays in lte using d2d
CN108601088A (zh) * 2018-05-09 2018-09-28 华南理工大学 一种基于非正交多址接入的协作通信方法及系统
CN110856193A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 哈尔滨工业大学（深圳） 基于空间信息网络的中继通信系统和通信方法
CN113783598A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 华东师范大学 一种多用户多中继星地融合的网络传输方法
CN114024591A (zh) * 2021-10-26 2022-02-08 西安邮电大学 一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7948420B1 (en) * 2008-06-20 2011-05-24 Arrowhead Center, Inc. Eliminating the use of anti-aliasing filters in digital relays by oversampling
CN102725986A (zh) * 2010-03-31 2012-10-10 上海贝尔股份有限公司 用于在中继网络中进行解码的方法和设备
WO2012119453A1 (zh) * 2011-03-09 2012-09-13 华为技术有限公司 协作通信的传输方法、中继节点及传输系统
US20140112158A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Qualcomm Incorporated Architecture for relays in lte using d2d
CN108601088A (zh) * 2018-05-09 2018-09-28 华南理工大学 一种基于非正交多址接入的协作通信方法及系统
CN110856193A (zh) * 2019-11-11 2020-02-28 哈尔滨工业大学（深圳） 基于空间信息网络的中继通信系统和通信方法
CN113783598A (zh) * 2021-08-23 2021-12-10 华东师范大学 一种多用户多中继星地融合的网络传输方法
CN114024591A (zh) * 2021-10-26 2022-02-08 西安邮电大学 一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054961A (zh) * 2023-01-16 2023-05-02 华东师范大学 一种异构网络下的物理层保密传输方法

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