一种基于帧头的自适应编码同步方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于帧头的自适应编码同步方法及系统，无线卫星通信网络的前向链路采用自适应编码调制模式，支持逐帧改变编码调制方案，终端周期性进行信道信噪比测量，并上报给网络控制中心；网络控制中心根据信道信噪比信息选择合适的编码调制方案，并将与之对应的MODCOD信息装载于数据帧头中，通过前向链路发送至终端；终端根据当前帧的编码调制方案对接收到的数据进行同步和解调，再对帧头进行译码解调，根据其中装载的MODCOD信息设定下一帧编码调制方案。本发明使得网络控制中心可以实时向终端指示前向链路自适应选择的编码调制方案，无需额外的信令指示，也避免了终端无法及时获取调制编码方案改变的问题。

权利要求

1.一种基于帧头的自适应编码同步方法，无线卫星通信网络的前向链路采用自适应编码调制模式，支持逐帧改变编码调制方案，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，终端周期性进行信道信噪比测量，并上报给网络控制中心；

步骤2，网络控制中心根据信道信噪比信息选择合适的编码调制方案，并将与之对应的MODCOD信息装载于数据帧头中，通过前向链路发送至终端；

步骤3，终端根据当前帧的编码调制方案对接收到的数据进行同步和解调，再对帧头进行译码解调，根据其中装载的MODCOD信息设定下一帧编码调制方案；

网络控制中心设置变量MODCOD_now、MODCOD_next、SNR_now，初始化均设置为1，处理流程包括以下步骤：步骤A1，网络控制中心收到终端上报的SNR_new，判断与SNR_now是否在一个档位，若在一个档位，跳转执行步骤A3，若不在一个档位，顺序执行步骤A2；

步骤A2，根据SNR_new选择与之匹配的MODCOD_new，令MODCOD_next = MODCOD_new，SNR_now = SNR_new；

步骤A3，判断网络控制中心当前发送的数据帧是信令还是业务，若为信令，则当前帧的编码调制方案固定使用MODCOD_c，若为业务，则当前帧的编码调制方案使用MODCOD_now指示的编码调制方案；

步骤A4，判断网络控制中心下一帧发送的数据帧是是信令还是业务，若下一帧发送信令，则当前帧头装载的MODCOD信息使用MODCOD_c，若下一帧发送业务，则当前帧头装载的MODCOD信息使用MODCOD_next，令MODCOD_now = MODCOD_next；

终端设置变量MODCOD_t，初始化设置为1；

终端接收到一帧有效数据后，使用MODCOD_t指示的编码调制方案进行同步和解调，再对帧头进行译码解调操作，提取帧头中包含的MODCOD_next，令MODCOD_t = MODCOD_next。

2.根据权利要求1所述的基于帧头的自适应编码同步方法，其特征在于，若网络控制中心无数据发送，则发送dummy帧，dummy帧的MODCOD为0；若终端接收到的数据为dummy帧，则不做处理。

3.一种基于帧头的自适应编码同步系统，包括网络控制中心和终端，其特征在于，所述网络控制中心和所述终端执行权利要求1或2所述的基于帧头的自适应编码同步方法。

说明书

一种基于帧头的自适应编码同步方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于编码调制技术领域，涉及一种基于帧头的自适应编码同步方法及系统。

背景技术

[0002] 卫星通信网络为了最大限度地利用信道容量，在有限的频谱和功率资源上高速传输业务数据，提高系统在衰落信道中的频谱利用率，就必须使得发送速率随信道容量变化而变化，也就是使得编码调制方案具有自适应特性。

[0003]  自适应编码调制（Adaptive Coding Modulation，ACM）技术就是一种具有信道自适应特性，可适用于卫星等危险信道传输的技术，它建立在信道估计的基础之上，终端通过返向信道将信道信息发送给网络控制中心（Network Control Centre，NCC），使其根据不同的信噪比自适应地选择编码及其调制方式，从而使得系统的整体传输性能达到最优，实现高效可靠传输。

[0004] 自适应编码调制技术需要根据信道状态的实时变化，动态调整编码调制方案（MODCOD），在此过程中，发射端的调制编码方式和接收端的解调解码方式务必保持一致，发射端必须令接收端知晓最新的调制编码方式，这一过程被称为自适应编码调制技术的同步。若同步出现问题，则发射端的调制编码方式与接收端的解调解码方式不同，会导致极高的链路误码率，从而极大地影响系统吞吐量，严重时甚至造成通信链路中断。

[0005] 现有方案中，NCC通常通过若干次信令交互指示终端MODCOD的变化，但是由于卫星通信前向链路是连续的，指示MODCOD变化的信令不能精确指示从哪一帧开始变化，导致终端无法准确获取每一帧的MODCOD；另一方面，由于MODCOD会影响每一帧的帧长（符号长度），如果在载波同步前不能获取，则会影响载波同步的性能，导致系统丢包率提升。

发明内容

[0006] 针对现有的自适应编码同步方式存在的技术问题，本发明提供一种基于帧头的自适应编码同步方法及系统。

[0007] 本发明保护一种基于帧头的自适应编码同步方法，无线卫星通信网络的前向链路采用自适应编码调制模式，支持逐帧改变编码调制方案，其特征在于，包括以下步骤：

[0008] 步骤1，终端周期性进行信道信噪比测量，并上报给网络控制中心；

[0009] 步骤2，网络控制中心根据信道信噪比信息选择合适的编码调制方案，并将与之对应的MODCOD信息装载于数据帧头中，通过前向链路发送至终端；

[0010] 步骤3，终端根据当前帧的编码调制方案对接收到的数据进行同步和解调，再对帧头进行译码解调，根据其中装载的MODCOD信息设定下一帧编码调制方案。

[0011] 进一步的，网络控制中心设置变量MODCOD_now、MODCOD_next、SNR_now，初始化均设置为1，处理流程包括以下步骤：

[0012] 步骤A1，网络控制中心收到终端上报的SNR_new，判断与SNR_now是否在一个档位，若在一个档位，跳转执行步骤A3，若不在一个档位，顺序执行步骤A2；

[0013] 步骤A2，根据SNR_new选择与之匹配的MODCOD_new，令MODCOD_next = MODCOD_new，SNR_now = SNR_new；

[0014] 步骤A3，判断网络控制中心当前发送的数据帧是信令还是业务，若为信令，则当前帧的编码调制方案固定使用MODCOD_c，若为业务，则当前帧的编码调制方案使用MODCOD_now指示的编码调制方案；

[0015] 步骤A4，判断网络控制中心下一帧发送的数据帧是是信令还是业务，若下一帧发送信令，则当前帧头装载的MODCOD信息使用MODCOD_c，若下一帧发送业务，则当前帧头装载的MODCOD信息使用MODCOD_next，令MODCOD_now = MODCOD_next。

[0016]  进一步的，终端设置变量MODCOD_t，初始化设置为1；终端接收到一帧有效数据后，使用MODCOD_t指示的编码调制方案进行同步和解调，再对帧头进行译码解调操作，提取帧头中包含的MODCOD_next，令MODCOD_t = MODCOD_next。

[0017] 进一步的，若网络控制中心无数据发送，则发送dummy帧，dummy帧的MODCOD为0；若终端接收到的数据为dummy帧，则不做处理。

[0018] 本发明还保护一种基于帧头的自适应编码同步系统，包括网络控制中心和终端，所述网络控制中心和所述终端执行上述基于帧头的自适应编码同步方法。

[0019] 本发明提供了一种基于帧头的自适应编码同步方法，使得网络控制中心可以实时向终端指示前向链路自适应选择的编码调制方案，无需额外的信令指示，也避免了终端无法及时获取调制编码方案改变的问题。

附图说明

[0020] 图1为本发明提出的基于帧头的自适应编码同步方法流程图。

具体实施方式

[0021]  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

[0022] 实施例1

[0023] 假设无线卫星通信网络的网络控制中心有数据等待发送，当前帧（帧1）为信令帧，下一帧（帧2）为业务帧，再下一帧仍为业务帧，对于信令帧，固定使用MODCOD_c=1（QPSK调制+1/4码率）；再假设终端当前测量的信噪比SNR_new为0dB，上一次测量并上报的信噪比SNR_now为‑2，终端变量MODCOD_t = 1，网络控制中心变量MODCOD_now =1。

[0024] 下面对数据帧传输流程进行展开阐述：

[0025] 1、终端周期性进行信道信噪比测量，将最新测量到的SNR_new（0dB）通过返向链路上报给网络控制中心。

[0026]  2、网络控制中心接收到SNR_new后，与历史存储的SNR_now比较，发现不在一个档位，则根据SNR_new选择MODCOD_new = 4（QPSK调制+1/2码率）；同时更新变量值，SNR_now = SNR_new = 0dB，MODCOD_next = MODCOD_new = 4。

[0027]  3、网络控制中心进行PL组帧（帧1），由于其下一帧为业务帧，因此帧头中携带的PLSCODE使用MODCOD_next信息；由于当前帧为信令帧，固定使用MODCOD_c=1，因此组帧后使用MODCOD_c=1指示的QPSK调制和1/4码率进行编码调制后发送给终端；同时更新变量值，MODCOD_now = MODCOD_next = 4。

[0028]  4、终端收到该帧数据（帧1），根据参数MODCOD_t = 1指示的QPSK调制和1/4码率进行解调和解码，并从帧头中恢复出MODCOD信息，更新MODCOD_t = 4。

[0029]  5、网络控制中心再一次进行PL组帧（帧2），由于其下一帧仍为业务帧，因此帧头中携带的PLSCODE使用MODCOD_next信息；由于当前帧为业务帧，组帧后使用MODCOD_t = 4指示的QPSK调制和1/2码率进行编码调制后发送给终端；同时更新变量值，由于终端并没有再次上传SNR_new，因此MODCOD_now = MODCOD_next = 4。

[0030]  6、终端收到该帧数据（帧2），根据MODCOD_t = 4指示的QPSK调制和1/2码率进行解调和解码，并从帧头中恢复出MODCOD信息，更新MODCOD_t = 4。

[0031] 实施例2

[0032] 假设无线卫星通信网络的网络控制中心有数据等待发送，当前帧（帧3）为业务帧，下一帧（帧4）为信令帧，再下一帧为业务帧，对于信令帧，固定使用MODCOD_c=1（QPSK调制+1/4码率）；再假设终端当前测量的信噪比SNR_new为10dB，上一次测量并上报的信噪比SNR_now为8dB，终端变量MODCOD_t = 18，网络控制中心变量MODCOD_now = 18。

[0033] 下面对数据帧传输流程进行展开阐述：

[0034] 1、终端周期性进行信道信噪比测量，将最新测量到的SNR_new（10dB）通过返向链路上报给网络控制中心。

[0035]  2、网络控制中心接收到SNR_new后，与历史存储的SNR_now比较，发现不在一个档位，则根据SNR_new选择MODCOD_new = 19；同时更新变量值，SNR_now = SNR_new = 10dB，MODCOD_next = MODCOD_new = 19。

[0036]  3、网络控制中心进行PL组帧（帧3），由于其下一帧是信令帧，因此帧头中携带的PLSCODE使用MODCOD_c=1，组帧后使用MODCOD_t=18指示的16APSK调制和LDPC 2/3码率进行编码调制后发送给终端；同时更新变量值，MODCOD_now = MODCOD_next = 19。

[0037]  4、终端收到该帧数据（帧3），根据参数MODCOD_t = 18指示的16APSK调制和LDPC 2/3码率进行解调和解码，并从帧头中恢复出MODCOD信息，更新MODCOD_t = 1。

[0038]  5、网络控制中心再一次进行PL组帧（帧4），由于其下一帧是业务帧，因此帧头中携带的PLSCODE使用MODCOD_next信息；由于当前帧为信令帧，组帧后使用MODCOD_c= 1指示的QPSK调制和1/4码率进行编码调制后发送给终端；同时更新变量值，由于终端并没有再次上传SNR_new，因此MODCOD_now = MODCOD_next = 19。

[0039]  6、终端收到该帧数据（帧4），根据MODCOD_c=1指示的QPSK调制+1/4码率进行解调和解码，并从帧头中恢复出MODCOD信息，更新MODCOD_t = 19。

[0040] 实施例3

[0041] 一种基于帧头的自适应编码同步系统，包括网络控制中心和终端，所述网络控制中心和所述终端执行本发明提出的基于帧头的自适应编码同步方法。

[0042] 显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。