[发明专利]自适应调整卫星中继数据传输通信速率的方法

说明书

本发明提出的自适应调整卫星中继数据传输通信速率的方法，旨在一种延时低、传输可靠，能够效地提高数据传输吞吐量的传输方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在飞行器飞行过程，中继终端波束指向计算模块实时解算出相控阵天线的指向α角和天线指向β角并送入数据查找模块，数据查找模块利用相控阵天线指向α角和天线指向β角作为查找地址，从中继终端的存储器中实时查找获取相控阵天线的实际有效全向辐射功率EIRP，并将天线实际EIRP送入门限比较判据模块，依据天线指向α角和天线指向β角来完成对相控阵天线实际EIRP及链路状况的判断，完成对相控阵天线实际EIRP及链路状况的判断，再依据链路状况完成通信速率的自适应调整。

技术领域

本发明涉及一种飞行器卫星通信领域中，应调整卫星中继数据传输通信速率的方法。

背景技术

在利用卫星进行数据传输中，处于环绕地球轨道上的卫星作为数据传输的中继站，能提高与地面直接进行无线电通信的覆盖率，因此卫星数据传输是实现远距离信息传输的有力手段。近几年，为了提高传输速率和频谱效率，人们提出了多项技术，比如，多天线和多载波，自适应传输也是其中之－。在自适应传输技术出现之前，在通信过程中，通信系统所使用的传输模式固定不变，而信道状况却又是随时间变化的，这种固定的传输模式阻碍了系统利用良好的信道状况来提高传输速率和频谱效率的作用。鉴于固定传输模式的缺点，人们研究了自适应传输技术。该技术的基本思想是：及时根据信道状况来改变传输模式，在确保传输质量的前提下，尽量提高传输效率。比如，在信道状况好转的时候，采用高阶调制方式和高码率的信道编码；当信道质量下降时，就改用低阶调制方式和低码率的信道编码。要实现自适应传输，必须首先解决用什么量作为信道质量的度量，可用于自适应传输的信道状态信息(CSI)有很多，具体使用哪一个与信道和自适应方案等因素有关。

准确及时的CSI是实现自适应传输的关键之一，现有的通信速率自适应通常可分为：闭环类(直接测量信息的方法)和开环类(基于统计信息的方法)两类。闭环自适应速率控制技术通过对信道参数进行实时监测，由接收机利用反馈信道将参数估计值送回发送端，并对发送端数据速率加以控制，以提高系统传输性能。其最大特征是利用物理层信息对信道质量进行估计，从而选择最优速率。开环类的算法能够获得在较长时间内的信道状态信息，但很难反应信道在短时间内的快速变化。闭环自适应常见于使用FDD系统。闭环自适应的问题是：反馈过程会延迟发送端获得CSI的时间，在信道变化较快的情况下，发送端就只有“过期”的CSI可用了，反馈的频率不能过高以免占用太多的带宽。开环自适应常见于使用TDD的系统。在开环自适应系统中，系统常利用在接收时隙所收到的信息进行信道估计，获得CSI，据此为发送时隙选定传输模式。

在目前飞行器利用同步轨道卫星进行高速遥测等数据传输系统中，一般需配置高增益的相控阵天线，当相控阵天线采用程序跟踪方式时，由于飞行器在飞行过程中，其位置、姿态不断地发生变化，而卫星的位置则固定不变，因此相控阵天线的指向角也需相应发生变化，使其波束始终指向卫星，保证系统无线链路的稳定建立。由于相控阵天线的EIRP(有效全向辐射功率)与指向α角和指向β角直接相关，相对相控阵天线的法向而言，指向角越小，其输出EIRP越大，随着相控阵天线扫描角度的扩大，波束逐渐展宽，其EIRP也随之下降，能够支持的传输速率也就相应降低，因此使用固定传输速率的系统中，设计时需按飞行器航迹边界位置(天线的指向角度最大)进行设计，并保留系统余量。由于飞行器飞行全过程中，大部分飞行区域对应的相控阵天线指向角度很小，此时EIRP较大，比设计时的边界值大得多，如果都按整个飞行区域支持的最低速率进行传输，使得从飞行器平台到卫星的系统链路余量非常大，从而无法充分利用链路资源，造成对系统链路资源的巨大浪费。因此，可以利用相控阵天线EIRP与天线指向α角和指向β角直接相关的特点对相控阵天线的EIRP进行开环估计，完成对系统链路状况的实时判断，并依据链路状况完成传输速率的自适应调整。

发明内容