CN116073929A - 一种mimo卫星通信***中的数据检测方法 - Google Patents

一种mimo卫星通信***中的数据检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，涉及卫星通信技术领域，解决了现有技术难以充分利用空间分集技术和空间服用技术的优势，影响数据传输效率的技术问题；本发明根据原始数据的数据量确定数据划分周期，通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据；本发明在数据从发送端发送至接收端之前的数据处理，动态平衡目标数据，为目标数据的有序可靠发送奠定了良好的数据基础；本发明依次识别目标数据中各原始数据的重要性，结合天线通信序列提取各原始数据对应的发送天线数量和接收天线数量；结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列；本发明动态填充数据发送序列并完成数据传输，实现了原始数据的高效可靠传输。

Description

一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法
技术领域
本发明属于卫星通信领域，涉及MIMO卫星通信***中的数据分析检测技术，具体是一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，卫星通信取得了巨大的进步，它基本实现了覆盖全球的互联网接入。但是随着人们对数据传输速率需求的不断增长，卫星通信作为广域信息传输的重要手段，已无法满足人们的传输需求。因此，多输入多输出(MIMO)技术的引入成为了一个热门方案。
在MIMO卫星通信***中，通过M根发送端天线数和N根接收端天线数能够提高数据传输效率；具体利用空间分集技术可以保证数据传输的可靠性，适用于传输距离长、速率要求不高的场景；利用空间复用技术可以提高数据传输效率，适用于传输距离短、速率要求高的场景。但是，在进行大批量数据传输时，无法对传输的数据进行自适应识别，难以充分利用空间分集技术和空间服用技术的优势，影响MIMO卫星通信***的数据传输效率；因此，亟须一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，用于解决现有技术在进行大批量数据传输时，无法对传输的数据进行自适应识别，难以充分利用空间分集技术和空间服用技术的优势，影响数据传输效率的技术问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，包括：
获取发送端以及与之相连接的接收端，同时识别发送端的发送天线数量和接收端的接收天线数量；基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列；
根据原始数据的数据量确定数据划分周期，通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据；依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签；
基于天线通信序列提取各原始数据对应的发送天线数量和接收天线数量；之后，结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列，完成数据发送。
优选的，所述基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列，包括：
通过发送端接收与之通信连接的若干接收端的终端信息；其中，发送端为MIMO卫星通信***，接收端为发送端覆盖的无线接收设备；
基于终端信息识别出接收端的接收天线数量和终端标识，结合发送端的发送天线数量生成天线通信序列；其中，终端标识为接收端的唯一标识。
优选的，所述根据原始数据的数据量确定数据划分周期，包括：
提取发送端当前待发送原始数据的数据总量，标记为SZL；
通过公式SHZ=α/SHZ确定数据划分周期SHZ；其中，α为大于0的比例系数，根据历史发送经验确定。
优选的，所述通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据，包括：
获取发送端当前待发送原始数据的接收时刻；
基于数据划分周期和接收时刻将待发送的原始数据划分为若干目标数据；其中，目标数据中包括若干连续的完整或者非完整的原始数据。
优选的，所述依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签，包括：
依次将目标数据中的原始数据标记为i；其中，i为正整数；
识别原始数据是否重点加密；是，则将识别标签标记为1；否，则判断对应的接收端是否为重点终端；是，则将识别标签标记为1；否，则将识别标签为0。
优选的，所述结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列，包括：
从目标数据中依次提取原始数据以及对应发送端的发送天线数量；根据发送天线数量确定数据发送序列的数量；其中，发送天线数量与数据发送序列关联；
将空间发送技术与数据发送序列的数量结合，对原始数据进行编码或者分割，生成数据发送序列；其中，空间发送技术包括空间分集或者空间复用。
优选的，所述空间发送技术根据原始数据的识别标签来确定，包括：
根据原始数据的识别标签判断原始数据是否重要；是，则采用空间分集技术，或者空间分集技术和空间复用技术；否，则采用空间服用技术。
优选的，所述对原始数据进行编码或者分割之后，根据各数据发送序列中的已有数据量动态填充编码或者分割之后的数据，实现各数据发送序列的均衡性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列；根据原始数据的数据量确定数据划分周期，通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据；本发明在数据从发送端发送至接收端之前的数据处理，动态平衡目标数据，为目标数据的有序可靠发送奠定了良好的数据基础。
2.本发明依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签；基于天线通信序列提取各原始数据对应的发送天线数量和接收天线数量；之后，结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列；本发明动态填充数据发送序列并完成数据传输，实现了原始数据的高效可靠传输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明第一方面实施例提供了一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，包括：获取发送端以及与之相连接的接收端，同时识别发送端的发送天线数量和接收端的接收天线数量；基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列；根据原始数据的数据量确定数据划分周期，通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据；依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签；基于天线通信序列提取各原始数据对应的发送天线数量和接收天线数量；之后，结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列，完成数据发送。
在基于MIMO通信技术的卫星***中，发送天线数量和接收天线数量之间可以建立若干数据传输通道，较传统卫星通信***能够更加高效、可靠地传输数据。在进行大量数据传输过程中，需要对数据进行识别选择，根据数据性质来选择不同的数据传输技术才能够保证数据传输满足对应的高效性和可靠性要求。
在一个优选的实施例中，基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列，包括：通过发送端接收与之通信连接的若干接收端的终端信息；基于终端信息识别出接收端的接收天线数量和终端标识，结合发送端的发送天线数量生成天线通信序列。
在进行数据传输之前，需要确定发送端和接收端之间可能的数据传输通道。本实施例中的发送端为MIMO卫星通信***，具体是指MIMO卫星通信***中负责数据发送以及天线阵列控制的单元；接收端为发送端覆盖的无线接收设备，如手机、电脑等。在本实施例中，发送端天线阵列中的发送天线数量是固定的，而与发送端通信连接的接收端为多个，且每个接收端均至少设置有一条接收天线。
本实施例从发送端的角度来确定发送天线数量以及与之通信连接的接收端的天线数量。任意一组发送天线和接收天线之间均可建立数据传输通道。因此，发送端与接收端之间可以建立若干数据传输通道。而终端标识为接收端的唯一标识，可以是数字编号，也可以是与接收端唯一关联的哈希值。
举例说明天线通信序列的构建：现有接收端对应M根发送天线，N个接收端对应N根接收天线(每个接收端对应一根接收天线)，接收端的唯一标识为Q。则其中一条数据传输通道可以表示为[M，(Q，N)]，将所有数据传输通道以矩阵形式表示，获得天线通信序列。上述M、N、Q均为正整数。
在确定发送端与接收端之间的天线通信序列之后，即需要确定如何对待发送的原始数据进行整理。根据原始数据的数据量确定数据划分周期，包括：提取发送端当前待发送原始数据的数据总量，标记为SZL；通过公式SHZ=α/SHZ确定数据划分周期SHZ。
发送端可能会在短时间内累积大量需要发送的原始数据，如何合理有效地对待发送的原始数据进行整理划分是非常关键的。在原始数据短时间大量累积时，应该综合考虑发送端的负载来确定单次发送的数据量，以保证发送端不会超负荷；同理，在发送端的原始数据相对分散时，应该综合考虑数据处理成本，以降低数据处理频次。
举例说明数据划分周期的确定：发送端平均在0.01秒内累积了100M的原始数据，为了避免发送端超负荷，则通过α/100来确定数据划分周期；同理，发送端平均在0.01秒内累积了1M的原始数据，同样通过α/1来确定数据划分周期。本实施例中的α为大于0的比例系数，根据历史发送经验确定，α的合理设定能够合理平衡发送端的负载，保证发送端的工作效率。
接下来需要通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据，包括：获取发送端当前待发送原始数据的接收时刻；基于数据划分周期和接收时刻将待发送的原始数据划分为若干目标数据。
本实施例将原始数据划分为目标数据主要是分批次对原始数据进行发送，在分批之后还需要对各原始数据进一步处理分配以提高数据传输效率和安全性。同时，在上一目标数据进一步分析过程中，下一目标数据也在不断形成，对数据传输效率的整体影响较小。
目标数据中包括多条原始数据，考虑到在之后的数据处理中还有可能对原始数据进行分割，因此可以在根据数据划分周期获取目标数据之后，对目标数据的总体数据量进行分析，即尽可能统一各目标数据中包含的原始数据的数据量。这样，目标数据中可能既包括完整的原始数据，又包括某一原始数据的部分内容。需要说明的是，如果原始数据的数据量非常大，则也存在将一条原始数据划分成多个目标数据的可能，需要灵活生成目标数据。
本实施例基于发送端和接收端的基础信息建立天线通信序列，接着根据计算获取的数据划分周期对发送端累积的原始数据进行划分，生成目标数据。本实施例完成了在数据从发送端发送至接收端之前的数据处理，动态平衡目标数据，为目标数据的有序可靠发送奠定了良好的数据基础。
在一个优选的实施例中，依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签，包括：依次将目标数据中的原始数据标记为i；识别原始数据是否重点加密；是，则将识别标签标记为1；否，则判断对应的接收端是否为重点终端；是，则将识别标签标记为1；否，则将识别标签为0。
在MIMO卫星通信***中，针对重要的数据需要保证其传输可靠性，而针对其他数据还需要保证数据传输的高效性。本实施例先识别出原始数据是否重要，即原始数据是否进行重点加密，或者对应的接收端是否为重点终端，满足任意一项条件即可判定为重要数据，对应的识别标签设置为1。本实施例中的重点加密是相对于正常数据传输加密之外的其他加密，如原始数据在发送之前客户对其进行了加密；重点终端是指接收端是否存在数据存储以及数据保密任务，如原始数据需要通过某存储设备进行存储，则需要着重保证数据传输过程中的可靠性。
值得注意的是，本实施例中原始数据的重要性通过是否重点加密或者对应接收端是否为重点终端来判断；在其他一些优选的实施例中，还可以根据指标、流程来判断原始数据重要性。
接下来，需要根据识别标签来对目标数据中的各原始数据进行分析，获取数据发送序列，包括：从目标数据中依次提取原始数据以及对应发送端的发送天线数量；根据发送天线数量确定数据发送序列的数量；将空间发送技术与数据发送序列的数量结合，对原始数据进行编码或者分割，生成数据发送序列。
为了充分利用MIMO技术的优势，本实施例根据发送端的发送天线数量来确定数据发送序列的数量，可以理解为一条发送天线负责与其关联的一组数据发送序列的数据传输，即发送天线数量与数据发送序列关联。
本实施例的空间发送技术包括空间分集或者空间复用。空间分集技术的思路是制作同一个原始数据的不同版本，分别在不同的天线进行编码、调制，然后发送。这个原始数据可以是原来要发送的原始数据，也可以是原始原始数据经过一定的数学变换后形成的新原始数据。接收端利用空间均衡器分离接收信号，然后解调、解码，将同一原始数据的不同接收信号合并，恢复出原始信号。空间分集技术可以更可靠地传输数据。空分复用技术是指将需要传输的原始数据分为多个数据流，分别通过不同的天线进行编码、调制，然后进行传输，从而提高***的传输速率。天线之间相互独立，一个天线相当于一个独立的信道，接收端利用空间均衡器分离接收信号，然后解调、解码，将几个数据流合并，恢复出原始信号。
在生成数据发送序列过程中，依次识别目标数据中原始数据的识别标签。当原始数据的识别标签为1时，则将原始数据通过至少两条发送天线编码发送；当原始数据的识别标签为0时，则将原始数据至少划分为两个数据流来进行发送。
空间发送技术根据原始数据的识别标签来确定，包括：根据原始数据的识别标签判断原始数据是否重要；是，则采用空间分集技术，或者空间分集技术和空间复用技术；否，则采用空间服用技术。
举例来说，现有原始数据A和B，数据发送序列的数量为2；A为重点数据，B为非重点数据，则将A数据进行备份之后分别标记为A1和A2，将B数据分成两端分别标记为B1和B2，则生成的两个数据发送序列分别为[A1，B1]和[A2，B2]。
需要说明的是，对原始数据进行编码或者分割之后，根据各数据发送序列中的已有数据量动态填充编码或者分割之后的数据，实现各数据发送序列的均衡性。延续上述实例，现有原始数据A和B，数据发送序列的数量为4；A为重点数据，B为非重点数据，则将A数据进行备份之后分别标记为A1和A2，将B数据分成两端分别标记为B1和B2(假设B1和B2的数据量相等)，则生成的两个数据发送序列分别为[A1]，[B1]，[A2]，[B2]。这样，四个数据发送序列对应的数据量相等，发送端能够快速地将数据发送出去，同时还能够保证A数据传输的可靠性。
本实施例基于识别标签和数据发送序列的数量来对目标数据中的各原始数据进行分割或者编码，之后动态填充数据发送序列，实现了数据的高效可靠传输。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，包括：
获取发送端以及与之相连接的接收端，同时识别发送端的发送天线数量和接收端的接收天线数量；基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列；
根据原始数据的数据量确定数据划分周期，通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据；依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签；
基于天线通信序列提取各原始数据对应的发送天线数量和接收天线数量；之后，结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列，完成数据发送。
2.根据权利要求1所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述基于发送天线数量和接收天线数量构建天线通信序列，包括：
通过发送端接收与之通信连接的若干接收端的终端信息；其中，发送端为MIMO卫星通信***，接收端为发送端覆盖的无线接收设备；
基于终端信息识别出接收端的接收天线数量和终端标识，结合发送端的发送天线数量生成天线通信序列；其中，终端标识为接收端的唯一标识。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述根据原始数据的数据量确定数据划分周期，包括：
提取发送端当前待发送原始数据的数据总量，标记为SZL；
通过公式SHZ=α/SHZ确定数据划分周期SHZ；其中，α为大于0的比例系数，根据历史发送经验确定。
4.根据权利要求3所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述通过数据划分周期将原始数据划分为若干目标数据，包括：
获取发送端当前待发送原始数据的接收时刻；
基于数据划分周期和接收时刻将待发送的原始数据划分为若干目标数据；其中，目标数据中包括若干连续的完整或者非完整的原始数据。
5.根据权利要求1所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述依次识别目标数据中各原始数据的重要性，获取识别标签，包括：
依次将目标数据中的原始数据标记为i；其中，i为正整数；
识别原始数据是否重点加密；是，则将识别标签标记为1；否，则判断对应的接收端是否为重点终端；是，则将识别标签标记为1；否，则将识别标签为0。
6.根据权利要求1所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述结合目标数据中各原始数据的识别标签生成数据发送序列，包括：
从目标数据中依次提取原始数据以及对应发送端的发送天线数量；根据发送天线数量确定数据发送序列的数量；其中，发送天线数量与数据发送序列关联；
将空间发送技术与数据发送序列的数量结合，对原始数据进行编码或者分割，生成数据发送序列；其中，空间发送技术包括空间分集或者空间复用。
7.根据权利要求6所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述空间发送技术根据原始数据的识别标签来确定，包括：
根据原始数据的识别标签判断原始数据是否重要；是，则采用空间分集技术，或者空间分集技术和空间复用技术；否，则采用空间服用技术。
8.根据权利要求7所述的一种MIMO卫星通信***中的数据检测方法，其特征在于，所述对原始数据进行编码或者分割之后，根据各数据发送序列中的已有数据量动态填充编码或者分割之后的数据，实现各数据发送序列的均衡性。
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