[發明專利]一種應用智能天線實現衛星鏈路性能增強的系統

有效

• 申請號: 201110418100.2
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102510304A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 梁宗闖;呂強;薛永
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/185;H01Q3/00;H01Q21/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發明涉及一種應用智能天線實現衛星鏈路性能增強的系統，屬于衛星通信領域。

背景技術

衛星通信系統是一個功率和頻率都受限的系統，為了加強衛星鏈路性能，提高系統容量，前向鏈路一般采用增大衛星發射天線口徑來增加天線增益，或通過增大衛星發射功率來達到鏈路增強的目的，返向鏈路一般采用增大用戶終端發射功率來提升鏈路性能，但這樣做不僅僅給功率受限的衛星系統帶來壓力，也影響了用戶終端的小型化設計，功率的增加也帶來了電電磁輻射的危害，抑制了衛星通信應用的推廣。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種應用智能天線實現衛星鏈路性能增強的系統，該系統針對功率受限的衛星通信系統，能夠改善系統鏈路性能和擴大系統容量。

本發明的技術解決方案是：一種應用智能天線實現衛星鏈路性能增強的系統，包括天線陣列、A/D變換模塊、D/A變換模塊、預處理模塊和波束形成網絡；

天線陣列，采用天線陣列方式接收衛星信號，對D/A變換模塊輸出的模擬信號通過天線陣列波束合成后進行發射；

A/D變換模塊，下行時對天線陣列接收的衛星模擬信號轉換成數字信號，并將轉換后的數字信號發送給預處理模塊；D/A變換模塊，上行時將處理后的數字信號轉換成模擬信號，送給天線陣列發射；

預處理模塊，在小區搜索時，對接收的系統廣播信號進行波束搜索，確定小區ID，該系統廣播信息中含有波束號信息；在建立衛星通信鏈路時，根據小區ID確定對應的陣元加權系數，將接收的數字信號以及陣元加權系數傳輸給波束形成網絡；

波束形成網絡根據接收的數字信號以及陣元加權系數初步調整天線指向對準衛星，并實現對天線指向的精確調整。

所述的預處理模塊確定小區ID之前需要在系統中固化一個表格，該表格由波束號與相應陣元加權系數組成，陣元加權系數是根據衛星相應波束覆蓋小區相對衛星指向確定，所述的波束號與小區ID一一對應。

所述的確定小區ID并完成天線初步指向調整的步驟如下：

(3.1)檢測接收的系統廣播信號，完成時間和頻率同步后，提取廣播信息中的波束號信息，該波束號即為小區ID；

(3.2)根據小區ID，查找表格中相應的加權系數值，將該加權系數值輸入波束形成網絡，由波束形成網絡完成天線初步指向調整。

所述對天線指向進行精確調整過程如下：

初步調整天線指向對準衛星之后，系統無線網絡控制RNC根據預先固化的精確調整表格，從表格中獲取初步對準指向的一個波束寬度范圍內的所有陣元加權系數，依次將陣元加權系數傳給波束形成網絡，波束形成網絡根據接收的陣元加權系數調整天線指向，同時天線將此時接收的衛星信號強度傳回系統無線網絡控制RNC；系統無線網絡控制RNC判斷接收的所有衛星信號強度，將衛星信號強度最強時對應的陣元加權系數傳輸給波束形成網絡，由波束形成網絡實現該陣元加權系數對應的天線指向精確調整；上述精確調整表格為同一波束內部的位置與相應陣元加權系數的對應表格。

所述對天線指向進行精確調整過程如下：

初步調整天線指向對準衛星之后，波束選擇預處理模塊根據預先固化的精確調整表格，從表格中獲取初步對準指向的一個波束寬度范圍內的所有陣元加權系數，依次將陣元加權系數傳給波束形成網絡，波束形成網絡根據接收的陣元加權系數調整天線指向；波束選擇預處理模塊接收該天線指向對應的衛星信號并計算信號強度，判斷接收的所有衛星信號強度，將衛星信號強度最強時對應的陣元加權系數傳輸給波束形成網絡，由波束形成網絡實現該陣元加權系數對應的天線指向精確調整；上述精確調整表格為同一波束內部的位置與相應陣元加權系數的對應表格。

本發明與現有技術相比有益效果為：

(1)本發明系統在返向鏈路發射信號時，通過合成定向波束對準衛星，使終端發射功率更加集中，提高了用戶終端的天線增益和返向接入能力。

(2)本發明系統前向鏈路接收下行信號時，通過陣列天線接收信號可獲得增益，提高了前向鏈路接收性能，在同等衛星發射功率條件下，增大了系統容量。

(3)本發明還針對衛星移動通信的特殊應用場景，提出一種新的系統小區搜索過程及通信鏈路建立過程，在提高了頻帶利用率的同時，簡化了流程、加快了小區搜索和通信鏈路建立的過程。

本發明特別適合應用于功率和頻率受限的衛星通信領域。

附圖說明

圖1為本發明系統示意圖；

圖2為本發明實施方式中實例系統示意圖；

圖3為本發明實施方式中實例系統天線陣列示意圖；