] v2-I9)
[018引此處的叫M為滿足特定誤碼率條件下的系統(tǒng)吞吐量。
[0189] 3深空通信中W月地通信鏈路為例應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)的仿真與性能分析
[0190] 根據(jù)上述推導(dǎo)出的吞吐量計算公式，可W計算出下述表格：
[0191] 表1系統(tǒng)采用不同調(diào)制技術(shù)下吞吐量的比較
[0193] 在運部分內(nèi)容中，我們通過仿真證明了提出系統(tǒng)的性能效果，將網(wǎng)絡(luò)調(diào)制與帶中 繼的兩跳鏈路W及直傳鏈路傳輸作比較，可W直觀清晰的得出吞吐量的提升。下面的仿真 由蒙特卡洛仿真得出，沒有運用上述推導(dǎo)的誤碼率公式原因在于：因本論文所用調(diào)制階數(shù) 較小，且調(diào)制類型也不多，因此為了方便直接由蒙特卡洛仿真得出。
[0194] 圖8顯示的是在相同信噪比SNR條件下的S種不同網(wǎng)絡(luò)調(diào)制類型相對應(yīng)的誤碼率 曲線，從圖中我們可W看出，在相同信噪比條件下，8PSK-BPSK-QPSK類型的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制的誤碼 率最低，其次是QPSK-QPSK-8PSK，誤碼率最差的是64QAM-QPSK-16QAM網(wǎng)絡(luò)調(diào)制類型。當(dāng)信 噪比達到16地時，8PSK-BPSK-QPSK類型的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制的誤碼率可W達到10-5W下，對于實際 通信系統(tǒng)而言，此數(shù)值完全可W滿足要求，當(dāng)然，若要達到更低的誤碼率需求，選取適當(dāng)編 碼方式即可。
[0195] 圖9和圖10模擬的是月球、地球W及月地間拉格朗日Ll點作為中繼所組成的網(wǎng) 絡(luò)調(diào)制拓撲模型下的傳輸過程中誤碼率隨距離變化的曲線圖。其中=者間的距離關(guān)系隨 著星體自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)而不斷改變，S組距離數(shù)據(jù)的獲得由STK(SatelliteToo化it)導(dǎo)出，每 組數(shù)據(jù)導(dǎo)出2000條，共3組6000條距離相對變化的數(shù)據(jù)。圖11、圖12為圖9、圖10每隔 30個數(shù)據(jù)抽取出的仿真曲線圖。對比圖9與圖10,分別都是8PSK-BPSK-QPSK網(wǎng)絡(luò)調(diào)制下 月地通信的誤碼率曲線，其中，圖9為月地通信下的中繼到月球（即S-R鏈路）傳輸所得的 誤碼率曲線，圖10為月地通信下的地球到月球（即S-D鏈路）傳輸所得的誤碼率曲線。通 過仿真曲線我們可W看出在信噪比為8地-16地區(qū)間時，通過兩段不同鏈路傳輸信息時誤 碼率數(shù)值主要分布在10 3-1〇 4區(qū)間，對比圖8在相同信噪比區(qū)間下的同一種網(wǎng)絡(luò)調(diào)制類型 8PSK-BPSK-QPSK所對應(yīng)的誤碼率值是偏高的。究其原因，主要是由于S個星體間的自轉(zhuǎn)與 公轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致的。
[0196] 如圖13所示，在保證系統(tǒng)誤碼率為10 4條件下，隨著地球與月球的不斷運動，系統(tǒng) 采用不同調(diào)制類型構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)、直傳鏈路調(diào)制W及單中繼兩跳鏈路調(diào)制S者間系 統(tǒng)吞吐量的比較結(jié)果仿真圖。從仿真圖不難看出，采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)系統(tǒng)的吞吐量最高，其 次是系統(tǒng)采用單中繼的連跳鏈路調(diào)制，而系統(tǒng)采用直傳鏈路調(diào)制的吞吐量最低。
[0197] 圖14所示，保證系統(tǒng)誤碼率為10 3條件下，隨著地球與月球的不斷運動，系統(tǒng)采用 網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)8PSK-QPSK-QPSK、直傳調(diào)制QPSKW及單中繼兩跳鏈路調(diào)制QPSK-8PSK=者 間系統(tǒng)吞吐量的比較結(jié)果仿真圖。從仿真圖不難看出，在大部分距離變化期間，系統(tǒng)采用網(wǎng) 絡(luò)調(diào)制技術(shù)8PSK-QPSK-QPSK的吞吐量最高，提升量范圍大致在20%左右，個別距離變化 范圍內(nèi)，系統(tǒng)采用單中繼的兩跳鏈路調(diào)制方式所得吞吐量要高于采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)，原因 在于隨著S者間的不斷運動，為了滿足誤碼率的需求，某些時刻系統(tǒng)只能采用低階的調(diào)制 類型，因此此時系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)的吞吐量性能要低于采用單中繼的兩跳鏈路調(diào)制方 法，而系統(tǒng)采用直傳鏈路調(diào)制的吞吐量最低。
[019引 W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于運些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1、根據(jù)三段不同鏈路的信道條件特性選取適合于信道傳輸?shù)恼{(diào)制類型進行配比 并采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制進行探測數(shù)據(jù)的傳輸； 通過對星座圖的排布特點分析可得，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制中三段不同鏈路所產(chǎn)生的誤碼率計算公 式為：式中，2山代表BPSK調(diào)制中兩個信息比特間的距離，2d2代表QPSK調(diào)制中兩個信息比特 間的距離，2(13代表實際傳輸?shù)?PSK調(diào)制中兩個信息比特間的距離，d = [d d d2,. . .，dj，其 中N。為噪聲平均功率； 網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的吞吐量公式為：式中：mNM為滿足特定誤碼率條件下的系統(tǒng)吞吐量，mb、me、m R分別代表源節(jié)點所選用的 第一層調(diào)制類型、第二層調(diào)制類型及中繼節(jié)點R選用的調(diào)制類型，TR為中繼節(jié)點R傳輸調(diào)制 信號到目的節(jié)點D所用傳輸時間，T為源節(jié)點S廣播信號所用的傳輸時間； 步驟2、通過中繼節(jié)點的輔助解調(diào)信息，再以適當(dāng)?shù)恼{(diào)制類型發(fā)送給目的節(jié)點； 步驟3、目的節(jié)點分別將源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送的信息解調(diào)疊加，進而還原出發(fā)送端所 發(fā)送的信息比特。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：所述步驟2中 通過中繼節(jié)點的輔助解調(diào)信息包括： A、 在發(fā)射端，信息比特經(jīng)過廣播調(diào)制，在調(diào)制過程中將信息比特進行兩層的疊加調(diào)制， 分別稱為第一層的重要信息比特調(diào)制和第二層的增強信息比特調(diào)制； B、 用兩種不同或者相同的調(diào)制方式進行疊加，將調(diào)制后的碼字經(jīng)探測器S的發(fā)送天線 發(fā)射出去，發(fā)射信號送入AWGN信道，通過兩條鏈路先后到達中繼點Relay以及地面基站D ; C、 中繼點Relay首先解調(diào)出第一層的重要信息比特，之后借助第一層重要信息比特的 位置定位解調(diào)出第二層的增強信息比特； D、 以"適合RD信道傳輸?shù)恼{(diào)制方式"調(diào)制Relay點解調(diào)出的第二層增強信息比特并發(fā) 送給地面基站D ; E、 地面基站D分別解調(diào)出探測器S發(fā)送的第一層重要信息比特以及中繼點Relay發(fā)送 的第二層增強信息比特； F、 地面基站D將分別解調(diào)出的兩層信息比特結(jié)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：所述網(wǎng)絡(luò)調(diào)制 的信號傳輸過程分為以下四種： ⑴源節(jié)點廣播信號為：此處，β為網(wǎng)絡(luò)調(diào)制的功率分配系數(shù)，且〇< β < l，xb為基礎(chǔ)層信息，xe為增強層信 息； ⑵中繼點通過SR信道接收信號：中繼點Relay首先解調(diào)出第一層的重要信息比特，之后借助第一層重要信息比特的位 置定位解調(diào)出第二層的增強信息比特； ⑶目的節(jié)點通過SD信道接收信號：目的節(jié)點（地面基站D)根據(jù)SD的信道狀況解調(diào)出第一層即基礎(chǔ)層的比特信息； ⑷中繼點R將從S源節(jié)點解調(diào)出的第二層的增強信息比特重新調(diào)制，以適合RD信道傳 輸?shù)恼{(diào)制方式發(fā)送給目的節(jié)點：式中，&為R點調(diào)制后的信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：所述適合RD 信道傳輸?shù)恼{(diào)制方式的選擇以符合深空信道傳輸特性為前提，保證在可接受的誤碼率條件 下，使得運用此技術(shù)條件下的吞吐量提高率達到最大為原則選取。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：所述誤碼率的 計算方法如下：根據(jù)規(guī)定畫出2/4/8-PAM星座圖，再設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，所述相應(yīng)的參數(shù)包括 距離設(shè)置、單位比特的能量、誤碼率參量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法，其特征在于：所述規(guī)定為星 座的映射規(guī)則為從左向右依次是1，2. . .M-1，其中bl為最高優(yōu)先級的比特MSB(the most significant bit)，同理，bk(k = 2, 3…m)為相對低優(yōu)先級的比特，最低優(yōu)先級的比特為bm LSB(the least significant bit)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及深空通信領(lǐng)域，尤其涉及一種面向深空通信的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制方法。本發(fā)明在深空直傳信的基礎(chǔ)上，選取合適的中繼衛(wèi)星構(gòu)成三點式協(xié)作通信的拓撲結(jié)構(gòu)，根據(jù)此三段不同鏈路的信道特性選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)制類型配比并采用網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)進行探測數(shù)據(jù)的傳輸，在保證一定范圍內(nèi)的可靠性的條件下提高通信的有效性，即達到提升吞吐量的良好性能。本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于深空通信中可使系統(tǒng)吞吐量較直傳鏈路調(diào)制提升20%~27%，較單中繼兩跳鏈路調(diào)制技術(shù)提升14%~25%，可有效提升系統(tǒng)吞吐量。
【IPC分類】H04L25/02
【公開號】CN105337910
【申請?zhí)枴緾N201510482172
【發(fā)明人】楊志華, 段曉瑩, 黃庠奇
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年8月3日