[发明专利]一种卫星网络前向数据流构建方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种卫星网络前向数据流构建方法、系统及存储介质，通过将载荷数据包经过星座图调制生成对应的数据符号集，在数据符号集中等时隙插入导频块来构建帧体，利用长度为n×90+26比特的伪随机序列形成帧起始域，再与相应物理层信令域组合构成帧头，将帧头与帧体组合封装得到前向帧，最后将前向帧顺序组合到前向帧队列中，形成前向数据流。本发明能够以增加少量系统开销的代价，实现卫星通信系统前向方向上终端的快速信道捕获，在较低信噪比条件下，仍可将终端完成信道捕获所需的时间最低压缩至一帧，可以平衡好系统开销和传输效率，适用于静止轨道和非静止轨道卫星通信系统的需求。

技术领域

本发明属于卫星网络通信技术领域，具体涉及一种卫星网络前向数据流构建方法、系统及存储介质。

背景技术

卫星网络通信的目标是为用户终端提供业务和应用，用户终端通过卫星接入卫星网络，网关系统为卫星网络提供同步、路由等服务，使得终端可以访问网络实现通信。从网络到远程终端的数据流方向称为前向方向，从远程终端到网络的方向称为反向方向。在前向方向，多个用户终端可以通过时分复用和统计复用的方式共享同一个信道。

在采用了时分复用方式的卫星通信系统中，帧是基本的时间单元，卫星通信的一个挑战是准确估计无线传输过程中的时间、频率和相位的偏差(也称为信道估计)，保障数据传输的正确性。在帧结构中加入系统信息有利于信道估计，设计帧结构时需要考虑用于信道估计的系统开销和传输数据的效率。对于静止轨道卫星通信系统而言，较小的系统开销就可以满足信道估计的需要，而高动态的非静止轨道卫星通信系统则需要较多的系统开销。

在非静止轨道卫星通信系统和用户移动场景中，终端上电之后需要先进行信道捕获，即确定前向帧的边界，准确地估计并补偿掉频率偏差。采用传统的前向帧结构，终端完成信道捕获所需的时间较长，在信噪比很低的条件下，比如E_s/N₀＝-2dB(E_s/N₀定义了符号级别上的信噪比，E_s表示符号的平均能量，N₀表示噪声的单边功率谱密度)，终端甚至要耗费上百帧的时间才能完成信道捕获。这不利于波束切换和卫星切换。因此，有必要引入更合理的前向帧和数据流构建方法来平衡好系统开销和传输效率，以同时满足静止和非静止轨道卫星通信系统的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星网络前向数据流构建方法、系统及存储介质，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种卫星网络前向数据流构建方法，包括：

获取载荷数据包；

将载荷数据包经星座图调制生成对应的数据符号集；

在数据符号集中，每隔设定个时隙插入一个导频块，构成帧体，每个时隙包含若干个数据符号；

在帧体的前端封装帧头，得到对应的前向帧，所述帧头包含帧起始域和物理层信令域，所述帧起始域承载长度为n×90+26比特的伪随机序列，n为正整数；

将前向帧顺序组合到前向帧队列中，形成前向数据流。

在一个可能的设计中，所述星座图调制的调制方式包括QPSK调制方式、8PSK调制方式、16APSK调制方式或32APSK调制方式，在进行星座图调制时，将载荷数据包等分为N_payload/_MOD个比特组，每个比特组映射为一个数据符号，N_payload为载荷数据包的长度，η_MOD为星座图调制的调制阶数。

在一个可能的设计中，所述在数据符号集中，每隔设定个时隙插入一个导频块，构成帧体，每个时隙包含若干个数据符号，包括：在数据符号集中，每隔设定个时隙插入一个长度为36个数据符号的导频块，构成帧体，每个时隙包含90个数据符号。