[发明专利]Ka频段下行链路的数据传输方法及系统

说明书

本发明公开一种Ka频段下行链路的数据传输方法及系统，本发明考虑空间信息网络通信场景，推导了给定空间通信条件下是否需要感知策略的判断条件，给出了基于此判定条件的单条链路自适应传输策略。在单条下行链路基础上提出使Ka频段两条及多条独立下行链路提高数据传输吞吐量的数据传输方案。并在不同信道条件下验证了基于延迟CSI的自适应传输策略方案，能有效提高Ka频段空间通信的数据传输吞吐量，提高文件传输效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种Ka频段下行链路的数据传输方法及系统。

背景技术

在未来空间探测任务中，采用Ka频段通信是满足数据高速率传输要求的重要方法。虽然Ka频段因为能提供更大带宽，提高了数据传输能力，但其下行链路更容易受到地面天气波动的影响，造成信道状态时好时坏，恶劣天气可能使信道丢包率过大、造成通信链路中断。空间节点珍贵的功率资源补偿Ka频段链路余量的代价太大，所以不能采取只针对信道“坏”状态的数据传输策略，应该采取随信道状态变化的自适应传输策略方案。

考虑空间通信链路长距离、长时延等特点，地面通信的TCP/IP协议的握手过程不适合空间通信场景。一般采用空间通信传输协议CFDP(CCSDS file delivery protocol)、LTP(Licklider transport protocol)的延迟反馈确认模式，下行链路发送端直接向接收端发送数据，在收到接收端第一次反馈时，预测延迟的信道状态信息(CSI)，因此，需要基于空间通信信道的时变特性，结合延时CSI设计传输策略。

现有的研究，一般选择一个合适的噪声温度阈值将空间通信下行Ka频段链路划分为“好”、“坏”两种状态，结合有限状态马尔科夫链，建模为经典的两状态时变信道模型——Gilbert-Elliot(GE)信道。

近年来，对于GE信道数据传输策略进行了大量相关研究。比如，设计面向GE信道的三种数据传输策略，“好”状态时对应的积极策略、“坏”状态时对应的保守策略和先感知信道真实状态然后进行数据传输的感知策略，讨论了最优传输策略的阈值情况。在此基础上，还有文献提出了面向深空通信场景的Ka频段的自适应编码方案。另外，还有文献设计了适用于独立双GE 信道的数据传输方案，假设发送端总的发送功率一定，方案一将全部功率分配给一条链路，未取得功率分配的链路在下一时刻无法得到延迟CSI，方案二将功率进行平均分配，下一时刻每条链路都能获得延迟CSI；在此基础上增加数据丢失量，增加两链路都不进行功率分配的数据传输方案。

但是，现有的Ka频段下行链路的数据传输方案，无法有效提高Ka频段空间通信的数据传输吞吐量，提高文件传输效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种Ka频段下行链路的数据传输方法及系统，可以有效提高Ka频段空间通信的吞吐量，提高文件传输效率。

为了达到上述目的，本发明提出一种Ka频段下行链路的数据传输方法，包括：

在发送端发送数据前，通过延迟CSI预测Ka频段下行链路的当前信道状态；

根据所述当前信道状态，以及预先创建的Ka频段的GE信道模型，推导给定空间通信条件下是否需要感知策略的判断条件；

选择基于所述判定条件的自适应传输策略进行数据传输。

其中，所述给定空间通信条件下是否需要感知策略的判断条件为：给定空间通信条件下最优传输策略的关键阈值。

其中，所述Ka频段下行链路包括单条下行链路；所述选择基于所述判定条件的自适应传输策略进行数据传输的步骤包括：

选择基于所述关键阈值的点对点下行链路的最优传输策略，并推导对应的最大期望吞吐量，以选择的传输策略进行单条链路的数据传输。

其中，所述Ka频段下行链路包括至少两条相互独立的下行链路，所述选择基于所述判定条件的自适应传输策略进行数据传输的步骤包括：