[发明专利]并行QR分解中继卫星转发系统中实现异步传输的方法

说明书

本发明公开了一种并行QR分解中继卫星转发系统中实现异步传输的方法，其实现步骤是：首先利用最小二乘公式，得到每个用户的信道矩阵，利用头尾信号均为零的帧格式确定科学卫星信号帧结构和中继卫星信号帧结构，地面站将接收到的信号组成接收信号矩阵，交换位置，得到等效信道矩阵，利用正交分解得到接收信号酉矩阵和上三角等效矩阵，最后利用上三角矩阵判决公式，得到译码后的中继卫星信号。本发明能够不改变现有调制方式与空间复杂度，克服构造矩阵维度较大的问题，改善了中继卫星下行链路通信系统中通信的可靠性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及中继卫星传输技术领域中的一种并行正交分解QR(Queue Resolve)中继卫星转发系统中实现异步传输的方法。本发明可用于由科学卫星、中继卫星、地面站组成的中继卫星转发系统，提高传输可靠性。

背景技术

在外太空中，当通信卫星运行至地球背面时，由于受到地球曲率的影响，其与卫星地面站的视距通信链路将会被切断，数据无法实时传输。中继卫星可以同时覆盖该信源卫星及地面站,将其接收到的信号转发给地面站，进而达到中继通信的目的。常用的技术包括发送端调制编码、接收端信号同步或收发端联合处理等。由于接收端信号同步容易受到丢包等影响，因此发送端调制编码成为中继卫星转发系统的关注对象。

哈尔滨工业大学深圳研究生院在其拥有的专利技术“一种面向深空通信的网络调制方法”(申请号：201510482172.1申请日：2015.08.03申请公布号：CN105337910B)中提出一种面向深空通信的网络调制方法。该方法的实施步骤为：第一步，将信息比特进行叠加调制传输；第二步，通过中继节点的辅助解调信息，再以适当的调制类型发送给目的节点；第三步，目的节点分别将源节点和中继节点发送的信息解调叠加，进而还原出发送端所发送的信息比特。该方法虽然解决了中继卫星下行链路通信系统中通信的可靠性，提高了系统吞吐量，但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于采用叠加调制，需要利用全部信息逐个比对，导致空间复杂度高。

浙江大学在其拥有的专利技术“带地面中继的卫星移动通信系统空时编码的编码方法”(申请号：201410613605.8申请日：2014.11.04申请公布号：CN104363077B)中提出一种提升编码性能的卫星移动通信系统空时码的编码方法。该方法的实施步骤为：第一步，确定空时码的长度，以此构造矩阵解决发送信号与接收到的信号之间平均信息最大化的问题；第二步，通过构造用户的等效信道矩阵；第三步，构造空时码的发送码字矩阵。该方法虽然解决了中继卫星下行链路通信系统中误码率较高的技术问题，但是，该方法仍然存在的不足之处是，所构造的矩阵维度较大，因此降低了系统下行链路的传输性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种并行正交分解中继卫星转发系统中实现异步传输的方法。

实现本发明目的的思路是,利用头尾信号均为零的帧格式确定中继卫星信号帧结构，将异步传输等效成同步传输，利用并行正交分解公式获得接收信号酉矩阵和上三角等效信道矩阵，根据上三角矩阵判决公式获得译码后的中继卫星信号。

本发明的具体步骤包括如下：

(1)发送导频训练序列：

(1a)科学卫星向每个中继卫星发送导频训练序列，每个中继卫星将接收的导频训练序列发送给地面站；

(1b)将每个中继卫星发送导频序列到达地面站的时间差，作为该中继卫星中继延迟；

(1c)利用最小二乘公式，计算科学卫星到每个中继卫星的下行信道估计值，将科学卫星到中继卫星的所有下行信道估计值，组成中继卫星的信道矩阵；

(1d)利用最小二乘公式，计算每个中继卫星到地面站的下行信道估计值，将中继卫星到地面站的所有下行信道估计值，组成地面站的信道矩阵；

(2)确定科学卫星信号帧结构：