带宽和功率受限的毫米波频段高效通信传输方法与流程

本发明涉及卫星组网通信领域，特别是指带宽和功率受限的毫米波频段高效通信传输方法。

背景技术：

1、在卫星组网应用过程中，由于转发器的带宽和功率受限，尽可能的占用带宽和功率资源才能充分利用系统资源，提高系统吞吐量。但传统的卫星通信为保证信号传输质量，往往只按照最差的信道条件和最低的标准来设计系统，采用低阶的调制方式和编码增益较高的编码方式使得整个链路满足最远的传播距离损耗和雨天时最坏情况下的降雨衰减。但是在保证链路可用度的情况下，降雨备余量会很大，这就造成系统资源严重浪费。

2、针对上述问题，在毫米波卫星通信组网应用过程中，发送端依据接收端信号质量的反馈信息，再根据链路雨衰、业务流量变化的情况以及接收站能力，在系统带宽及功率双重受限的情况下，选取适宜的信号带宽、扩频方式以及调制编码方式的模式组合，动态调整发射功率,在保证传输质量的前提下，使组网系统具有最大的传输容量。根据带宽或功率的优先原则，策略调整既要保持系统高效率的双向通信，又要兼顾信道快速变化等不利因素导致接收端载噪比下降时的可靠通信。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出带宽和功率受限的毫米波频段高效通信传输方法。本发明在保证正常通信的前提下，动态自主的调整各载波的占用带宽和发射功率等参数，有效提高系统的带宽利用率和功率利用率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、带宽和功率受限的毫米波频段高效通信传输方法，包括以下步骤：

4、步骤1，判断当前卫星转发器类型以及链路类型：若是透明转发器的返向链路或者是处理转发器的上行链路则执行步骤2；若是透明转发器的前向链路或者是处理转发器的下行链路则执行步骤3；

5、步骤2，针对透明转发器的返向链路，由中心站接收系统内不同地面站的信号电平和载噪比，判断信道环境是否稳定；针对处理转发器的上行链路，由星载基站接收系统内不同地面站的信号电平和载噪比，判断信道环境是否稳定；若信道环境稳定，则执行步骤201，否则执行步骤步骤202：

6、步骤201，当信道环境稳定时，判断地面站业务流量的变化情况，若地面站业务流量增多，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则增大地面站的载波带宽；否则地面站调整为高阶调制方式和高码率模式，卫星转发器提高发射功率；

7、若地面站业务流量减小，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则地面站调整为低阶调制方式和低码率模式，卫星转发器降低发射功率；否则降低地面站的载波带宽；

8、若地面站业务流量不变，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则增大地面站的载波带宽、地面站调整为低阶调制方式和低码率模式、卫星转发器降低发射功率；否则减小地面站的载波带宽、地面站调整为高阶调制方式和高码率模式、卫星转发器提高发射功率；此外，针对地面站业务流量不变的调整过程中，根据以下公式确保载噪比维持不变：

9、c/n0＝es/n0*fs；①

10、p＝－10*log10(fs'/fs)；②

11、es'/n0＝es/n0+p；③

12、其中，c/n0为载噪比，es/n0为符号信噪比，fs为载波带宽；p为卫星转发器发射功率调整量，fs'为调整后的载波带宽，es'/n0为调整后的符号信噪比；

13、步骤202，若信道环境不稳定造成载噪比降低，则提升地面站发射功率，若地面站发射功率提升至最高发射功率后，载噪比仍未恢复，则地面站调整为低阶调制方式和低码率模式，若地面站调整为低阶调制方式和低码率模式后，根据公式①计算得到的载噪比仍高于实际载噪比时，则减小地面站的载波带宽，使计算得到的载噪比与实际载噪比一致，并减小地面站业务流量；

14、若信道环境不稳定造成载噪比升高，则降低地面站发射功率，若地面站发射功率降低至最低发射功率后，载噪比仍未恢复，则地面站调整为高阶调制方式和高码率模式，若地面站调整为高阶调制方式和高码率模式后，根据公式①计算得到的载噪比仍低于实际载噪比时，则地面站向中心站提出申请，增大地面站的载波带宽，使计算得到的载噪比与实际载噪比一致，此时地面站业务流量相应增多；

15、步骤3，针对透明转发器的前向链路，中心站为不同地面站分配不同的发送时隙，地面站接收中心站的信号电平和载噪比，并通过中心站的返向控制信道传输至中心站，中心站判断信道环境是否稳定；针对处理转发器的下行链路，星载基站为不同地面站分配不同的发送时隙，地面站接收星载基站的信号电平和载噪比，并通过星载基站的下行控制信道传输至星载基站，星载基站判断信道环境是否稳定；若信道环境稳定，则执行步骤301，否则执行步骤302：

16、步骤301，当信道环境稳定时，判断中心站或星载基站发送时隙业务流量的变化情况，若中心站或星载基站发送时隙业务流量增多，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则增大中心站或星载基站发送时隙的载波带宽，否则将中心站或星载基站发送时隙调整为高阶调制方式和高码率模式，卫星转发器提高发射功率；

17、若中心站或星载基站发送时隙业务流量减小，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则将中心站或星载基站发送时隙调整为低阶调制方式和低码率模式，卫星转发器降低发射功率；否则降低中心站或星载基站发送时隙的载波带宽；

18、若中心站或星载基站发送时隙业务流量不变，则判断卫星转发器可用带宽是否充裕，若是则增大中心站或星载基站发送时隙的载波带宽、中心站或星载基站发送时隙调整为低阶调制方式和低码率模式、卫星转发器降低发射功率；否则减小中心站或星载基站发送时隙的载波带宽、中心站或星载基站发送时隙调整为高阶调制方式和高码率模式、卫星转发器提高发射功率；此外，针对中心站或星载基站发送时隙业务流量不变的调整过程中，根据公式①②③保证载噪比不变；

19、步骤302，设置针对地面站载噪比异常数量的异常阈值，以及针对地面站接收信号电平和载噪比变化的变化门限值；

20、若地面站接收信号电平和载噪比的降低值超过变化门限值，则将该地面站记为载噪比异常降低地面站，若系统内载噪比异常降低地面站的数量超过异常阈值，则中心站或星载基站相应提高发射功率，若中心站或星载基站发射功率提升至最高发射功率后，系统内仍存在载噪比异常降低地面站，则将对应中心站或星载基站发送时隙调整为低阶调制方式和低码率模式；若系统内载噪比异常降低地面站的数量小于异常阈值，则中心站或星载基站保持原有发射功率，直接将对应中心站或星载基站发送时隙调整为低阶调制方式和低码率模式；

21、若中心站或星载基站发送时隙调整为低阶调制方式和低码率模式后，根据公式①计算得到的载噪比仍高于实际载噪比，则中心站或星载基站减小中心站或星载基站发送时隙的载波带宽，使计算得到的载噪比与实际载噪比一致，并减小中心站或星载基站发送时隙的业务流量；

22、若地面站接收信号电平和载噪比的升高值超过变化门限值，则将该地面站记为载噪比异常升高地面站，若系统内载噪比异常升高地面站的数量超过异常阈值，则中心站或星载基站相应降低发射功率，若中心站或星载基站发射功率降低至最低发射功率后，系统内仍存在载噪比异常升高地面站，则将对应中心站或星载基站发送时隙调整为高阶调制方式和高码率模式；若系统内载噪比异常升高地面站的数量小于异常阈值，则中心站或星载基站保持原有发射功率，直接将对应中心站或星载基站发送时隙调整为高阶调制方式和高码率模式；

23、若中心站或星载基站发送时隙调整为高阶调制方式和高码率模式后，根据公式①计算得到的载噪比仍低于实际载噪比，则中心站或星载基站增大中心站或星载基站发送时隙的载波带宽，使计算得到的载噪比与实际载噪比一致，此时根据中心站或星载基站发送时隙业务需求，中心站或星载基站发送时隙流量维持不变或相应增多。

24、由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比的有益效果在于：

25、1、本发明对于组网应用，采用高效的传输调整策略，可以在不需要人工干预的情况下，根据用户数量、业务流量、类型、优先级以及各站的信道条件情况，在保证正常通信的前提下，动态自主的调整各载波的占用带宽和发射功率等参数，有效提高系统的带宽利用率和功率利用率。在相同条件下，采用高效传输策略后，系统的利用效率会显著上升。

26、2、在突发衰减很大时，本发明与背景技术系统均可能产生通信中断，但是本发明可以在备选调制编码方案中提供一种最大扩频比、更低阶的调制方式、增益更大的编码方式，保证恢复基本的通信。