[发明专利]面向卫星导航系统星间链路数传的自适应编码调制方法

说明书

本发明提供的是一种面向卫星导航系统星间链路数传的自适应编码调制方法。通过星间距离测算器测算星座中任意两颗卫星之间的距离，估算接收端接收信号的信噪比，编码调制方案选择器基于目标误码率算法和吞吐量与带宽之比算法选择相应的LDPC‑CPM方案并通过导频发送到接收机，数据信号经过LDPC码编码器、随机交织器以及CPM调制器生成已调信号发送至加性高斯白噪声信道，通过编码调制方案估算器对导频信号进行分析，叠加加性高斯白噪声信道噪声的数据信号经过CPM解调器、解交织器、LDPC译码器以及随机交织器进行迭代检测，由LDPC译码器作硬判决输出数据。本发明可有效提高星间自适应编码调制系统的可靠性和有效性。

技术领域

本发明涉及的是一种卫星导航系统星间链路(Inter-satellite Link,ISL)的数据传输(简称“数传”)方法，尤其是一种基于连续相位调制(Continuous PhaseModulation,CPM)的自适应编码调制(Adaptive Coding Modulation,ACM)数传方法。

背景技术

随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)之间竞争的加剧和导航战的升级，对定位精度、完好性、可靠性以及抗摧毁能力提出了更高的要求，星间链路(ISL)是解决这一问题的主要途径之一。通过星间链路进行卫星之间的相互测距和通信，可以缩短星历的更新周期，实现导航星座的星地联合定轨，从而提升定位精度；可以提供一种独立的校验星历和时钟参数的手段，提升系统的完好性；可以实现测控信号的转发，完成导航星座的间接测控，解决区域监测跟踪网的局限性问题；可以实现导航星座在一段时间内的自主运行，提升系统生存能力。因此，建设有星间链路支持的导航星座成为新一代GNSS主要的发展趋势。

星间链路的主要任务是实现导航卫星星间相对测距和星间通信，目前我国的导航卫星一般配有两种信道，即低速率全向测控信道和高速率业务数据信道，分别实现测控和数据传输功能。鉴于测控和通信系统相互独立，重复建设经济效益差，同时业务用户对测控数据的需求各不相同，协调工作复杂。导航与通信的融合，即导通一体化，是解决上述问题的一种有效手段和必然趋势，可简化星上设备、提高电磁兼容能力、减少功率消耗、节约频率资源。可以推测，未来GNSS星间链路将融合导航与通信并借此实现自主导航。

导航与通信的融合不是简单的功能叠加，而是深层次的复合，具有测距与通信双重功能的一体化信号模型是目前论证的焦点，涉及信道编码、调制、测距码以及载频等方案的设计，其中调制方案是研究的重点。连续相位调制(CPM)是一类包络恒定、相位连续、功率与频带利用率较高的调制方案，尤其适用于使用非线性功率放大器的卫星通信、卫星导航、数字视频广播等。CPM调制不是单一调制，而是一类调制的总称，通过设置进制数M、基带脉冲波形函数g(t)、关联长度L以及调制指数h可以构成无穷多个CPM信号，例如进制数为2、基带脉冲波形为矩形脉冲(REC)、关联长度为2的CPM信号可表示为“2M2REC”，再如进制数为4、基带脉冲波形为升余弦脉冲(RC)、关联长度为2的CPM信号可表示为“4M2RC”。

2015年，国内学者薛睿等人于《Sensors》期刊发表了《CPM signals forsatellite navigation in the S and C bands》一文，提出了适用于卫星导航S和C波段的CPM信号波形，证明了CPM调制可应用在GNSS不同频段的星地链路中，并在跟踪精度、多径抑制以及抗干扰等方面具有更加出色的性能。因此，基于CPM调制建立通信测距一体化信号模型是可行的。