[发明专利]一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法

说明书

本发明公开了一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法，首先测量从源节点经候选卫星中继到目的节点的两跳链路的空间传输距离，并估计获取相应的瞬时信道状态信息，据此从所有的卫星中继节点中选择出能够解码源节点信息的中继卫星，并从中挑选到目的节点的信道状态信息最佳的中继卫星来转发源节点信息，最终目的节点接收并解码来自卫星中继转发的源节点信息。本发明提出的中继选择优化方案与传统的循环调度方案相比，显著地降低了系统的中断概率，有效地提高了系统的性能。

技术领域

本发明属于本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法。

背景技术

卫星移动通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件影响等优势，可以与地面通信系统形成互补，广泛应用于地面通信系统不易覆盖或建设成本过高的区域。在地面无线网络基站受到破坏时(如抗震救灾时),卫星通信能够及时、可靠地保障通信服务，发挥了极其重要的作用。

但是，地球表面的源节点发送信息到卫星中继的过程中以及卫星中继转发信息回到地球表面上目的节点的过程中，无线信号都有可能会发生中断，而中断概率是用来衡量通信系统性能的重要指标，中断概率通常与信道的分布特性有关，且中断概率P_out(R_d)与数据速率门限R_d相对应。在传统的循环调度中继选择方案下，系统发生中断的频率较高，通信系统的性能有待提高。

本发明主要公开了一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法，考虑了无线信息发送源节点和目的接收节点的实际地理位置信息，旨在通过利用多卫星中继选择来进行源节点信息到目的节点的中继转发优化，降低无线信息传输的中断概率从而提高系统的安全可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法，考虑到无线信息发送源节点和目的接收节点的地理位置信息等实际情形，应用于卫星作为传输中继的通信系统中，所述系统包括地球表面上的一个发送源节点、一个目的接收节点和位于高空中的多个卫星中继。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法，具体包含如下步骤：

步骤1，源节点将信息发送给所有的卫星中继；

步骤2，根据源节点到卫星中继的瞬时信道状态信息，计算出源节点到卫星中继的信道容量；

步骤3，获取能够成功解码源节点信息的一组卫星中继集合；

步骤4，根据卫星中继到目的节点的瞬时信道状态信息，选择信道状态信息最佳的一个卫星作为中继，并根据瞬时信道状态信息计算该卫星中继到目的节点的信道容量。

作为本发明一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法的进一步优选方案，在步骤2中，源节点到卫星中继的瞬时信道状态信息的信道特性具体如下：

其中，为源节点到卫星中继的瞬时信道状态信息的信道特性，x为δ_i＝0.5Ω_i/(2b_i²m_i+b_iΩ_i)，β_i＝0.5/b_i，Ω_i是视距传播分量的平均功率，2b_i是多径分量的平均功率，m_i的取值范围在[0,∞]，其服从Nakagami分布，₁F₁(.,.,.)为超几何分布函数。

作为本发明一种基于地理位置信息的卫星中继选择优化方法的进一步优选方案，在步骤3中，源节点到各卫星中继的信道容量具体为：