[發明專利]衛星可切換極化通信系統及其極化切換通信方法

無效

• 申請號: 201210026349.3
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102594417A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 肖琨
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/185
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

技術領域

本發明涉及衛星通信系統，具體涉及采用極化分集技術的衛星可切換極化通信系統及其極化切換通信方法。

背景技術：

未來衛星移動通信系統要求大幅度提高業務數據傳輸速率，這需要應用高效的傳輸和處理技術。于是，MIMO（Multi?Input?Multi?Output：多入多出）技術成為最熱門的候選方案之一。MIMO技術具備了許多優勢和自由度如空間和多用戶分集增益、空間復用增益、序列和編碼增益以及減小干擾等，并且這些優勢的取得不需要付出額外的發射功率，不占用更多的帶寬，大幅度提升系統容量，有效對抗多徑衰落的影響。IEEE?802.11n、802.16e、802.16m、802.20、802.22、3GPP?Releases?7,?8?(LTE)?以及R99,?3GPP2?UMB、DVB-T2紛紛將MIMO技術納入標準體系。但是，我們看到，納入MIMO技術的上述標準體系都屬于地面通信系統?而在衛星移動通信系統中，MIMO技術的研究與應用遠滯后于地面系統，尚未出現成熟的解決方案。

任何潛在采用的MIMO技術，其性能是由MIMO信道矩陣決定的，信道和傳播特性則是MIMO信道矩陣的主要構成部分。既然信道效應和特性將最終決定衛星上所用MIMO技術的可能性，盡管衛星無線信道在某種程度上與地面無線多徑有相似性，但是衛星通信系統和地面通信系統的信道特性存在顯著的區別。由于散射物僅僅存在于鏈路的一端，甚至當移動衛星終端處于郊區或者開闊地區時這種情況也可能不成立，所以這種小尺度效應的強度是不同的。

MIMO技術性能的發揮依賴于MIMO信道矩陣，由于星地鏈路通常存在直視路徑（LOS），衛星周圍沒有散射物，使得MIMO技術未能取得預期的增益，MIMO技術在衛星通信中的應用遇到了嚴峻的挑戰。目前克服困難的一種可能途徑是采用衛星極化分集技術。

衛星極化分集技術既可以提高衛星通信的有效性，大幅度改善數據傳輸速率，擴大系統容量；同時也可以提高衛星通信的可靠性，例如在同一信息使用兩種極化方式進行并行傳輸的情況下。但是，衛星業務的多樣性和非對稱性、星地鏈路信道的時變特性以及對地形的依賴使得衛星與地面之間的通信需要適應這些變化，以達到衛星與地面之間實現更高效、節能的高質量通信。

發明內容

?本發明的目的是提供一種衛星可切換極化通信系統及其極化切換通信方法，具體涉及采用極化分集技術的衛星可切換極化通信系統及其極化切換通信方法，使衛星與地面之間的通信適應衛星業務多樣性和非對稱性的要求，適應星地鏈路信道的時變特性以及不同地形構成的傳播環境類型的要求，最終實現衛星與地面之間高效、節能、高質量通信的目的。

本發明的目的是通過下述的技術方案來實現的：

一種衛星可切換極化通信系統，包括星上集中控制中心、模式切換管理子系統、星上維護中心和天線子系統，天線子系統包含兩副單極化天線或者一副雙極化天線，星上集中控制中心分別與模式切換管理子系統、星上維護中心、天線子系統相連接，控制這些模塊的運作；模式切換管理子系統監測衛星通信狀態，判斷模式切換時機；星上維護中心與天線子系統相連接，監測天線子系統的工作狀態；由星上集中控制中心根據模式切換管理子系統或星上維護中心的監控信息，與地面指揮中心協調統一后，控制天線子系統的運作，實現極化模式的切換。

所述的模式切換管理子系統包括映射處理模塊、模式切換計數器、模式狀態監測器；映射處理模塊負責建立極化模式切換的規則和算法，作出模式切換決策；模式切換計數器和模式狀態監測器負責衡量模式切換決策的穩定性。

所述的極化模式包括單極化模式與雙極化模式。

上述衛星可切換極化通信系統，第一種工作方法包括如下步驟：

（1）模式切換管理子系統包括映射處理模塊、模式切換計數器、模式狀態監測器；映射處理模塊建立極化模式切換的規則和算法，根據衛星通信質量，確定極化模式的切換時機，作出模式切換決策；

（2）模式切換管理子系統作出模式切換決策后，啟動預設好參數的模式切換計數器，在模式切換計數器計數時間內，模式狀態監測器對影響極化模式切換的各指標進行實時監測，每隔相同的時間按照步驟（1）進行一次模式判決，判斷是否仍維持原有的模式切換決策，如果此期間內模式切換決策發生多次跳變，則終止模式整個切換過程，維持原極化模式不變；

（3）如果在模式切換計數器計數時間內，模式狀態監測器檢測到極化模式決策狀態一直保持穩定時，模式切換管理子系統向星上集中控制中心發出模式切換請求；