[發(fā)明專利]一種跳波束通信系統(tǒng)頻率復(fù)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811459458.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN109921839B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒建兵;高利春;張楠;高銘陽(yáng);趙書閣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天科工空間工程發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H04B7/185
• 分類號(hào): H04B7/185
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

本發(fā)明提供一種跳波束通信系統(tǒng)頻率復(fù)用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)2色復(fù)用的同時(shí)降低系統(tǒng)內(nèi)干擾。包括以下步驟：根據(jù)目標(biāo)服務(wù)區(qū)域確定單星掃描覆蓋范圍；確定波位數(shù)量的最大值；根據(jù)波位數(shù)最大值和最小值確定波位數(shù)的取值范圍，以及天線波束增益的取值范圍，根據(jù)單波束服務(wù)區(qū)域優(yōu)化所述天線波束方向圖形狀，使方向圖形狀與目標(biāo)服務(wù)區(qū)域形狀之間形成形狀匹配關(guān)系；根據(jù)匹配關(guān)系將波位安排在其目標(biāo)服務(wù)區(qū)域內(nèi)，形成波位排布圖；將波位排布圖劃分為與波束數(shù)量相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)區(qū)間，每個(gè)波束負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)間，相鄰區(qū)間對(duì)應(yīng)的波束頻率不同；每個(gè)波束只在自身負(fù)責(zé)的區(qū)域內(nèi)跳躍，則同頻波束之間的角度間隔大于固定波束頻率復(fù)用模式，即實(shí)現(xiàn)2色頻率復(fù)用不干擾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種跳波束通信系統(tǒng)頻率復(fù)用方法，屬于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，波束覆蓋區(qū)域固定，在波束內(nèi)通過廣播方式傳輸數(shù)據(jù)，區(qū)域內(nèi)所有面積均投射能量，在此情況下，存在大量的能量浪費(fèi)，支持小終端的能力有限。

在傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，波位和波束一一對(duì)應(yīng)，因而同頻波束之間間隔至少為一倍波束角，至少為3色復(fù)用才能通過蜂窩排布的方式實(shí)現(xiàn)頻率空間隔離。在此情況下，對(duì)每個(gè)波束的天線方向圖旁瓣依然要求較高，同頻波束之間的旁瓣相互干擾，導(dǎo)致很難提高信干比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種跳波束通信系統(tǒng)頻率復(fù)用方法，能夠?qū)崿F(xiàn)2色復(fù)用的同時(shí)降低系統(tǒng)內(nèi)干擾。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)目標(biāo)服務(wù)區(qū)域確定單星掃描覆蓋范圍；

根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)容量完成鏈路預(yù)算后得到天線波束增益最小值；根據(jù)業(yè)務(wù)類型對(duì)時(shí)延的要求確定單個(gè)波束掃描最大間隔時(shí)間，確定波位數(shù)量的最大值，再結(jié)合單星掃描覆蓋范圍確定波束角最小值，進(jìn)而確定波束增益最大值；

確定天線波束增益的取值范圍后，在該增益范圍內(nèi)設(shè)計(jì)天線波束方向圖；

根據(jù)單波束服務(wù)區(qū)域優(yōu)化所述天線波束方向圖形狀，使方向圖形狀與目標(biāo)服務(wù)區(qū)域形狀之間形成形狀匹配關(guān)系；并根據(jù)匹配關(guān)系將波位安排在其目標(biāo)服務(wù)區(qū)域內(nèi)，形成波位排布圖；將波位排布圖劃分為與波束數(shù)量相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)區(qū)間，每個(gè)波束負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)間，相鄰區(qū)間對(duì)應(yīng)的波束頻率不同；

在此基礎(chǔ)上采用跳波束通信，每個(gè)波束只在自身負(fù)責(zé)的區(qū)域內(nèi)跳躍，則同頻波束之間的角度間隔大于固定波束頻率復(fù)用模式，即實(shí)現(xiàn)2色頻率復(fù)用不干擾。

進(jìn)一步地，所述確定單星掃描覆蓋范圍具體包括：根據(jù)衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的幾何關(guān)系確定覆蓋區(qū)域的形狀和大小，再根據(jù)同軌道、異軌道之間的相位關(guān)系確定波束是采用圓形、方形或是其它形狀。

進(jìn)一步地，所述劃分單波束服務(wù)區(qū)域具體包括：若單星覆蓋范圍為方形，則采用長(zhǎng)條形狀將單星覆蓋范圍劃分為2～N個(gè)服務(wù)區(qū)域，若單星覆蓋范圍為圓形，則采用同心圓環(huán)將單星覆蓋范圍劃分為2～N個(gè)服務(wù)區(qū)域，其中N為波位數(shù)量。

進(jìn)一步地，所述服務(wù)區(qū)域大小的劃分原則為保持地面總面積基本相同。

進(jìn)一步地，所述波束方向圖與目標(biāo)服務(wù)區(qū)域形狀之間形成匹配關(guān)系具體包括：若目標(biāo)服務(wù)區(qū)域形狀為長(zhǎng)條狀，則波束形狀選擇六邊形。

進(jìn)一步地，基于所述波位排布圖，確定每一個(gè)波位的形狀和位置，計(jì)算出每一個(gè)波位對(duì)應(yīng)的相控陣陣元相位表，將該相位表上注衛(wèi)星，衛(wèi)星在每次波速跳躍前根據(jù)相位表提取對(duì)應(yīng)的相位參數(shù)直接實(shí)施。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)2色復(fù)用，達(dá)到最高頻率復(fù)用效率。本發(fā)明可減少系統(tǒng)內(nèi)同頻波束之間的干擾，保持高的信干比支持高速率，例如同頻波束之間的最小間隔可始終保持4倍波束角以上，從而信干比可始終大于20dB。

2、本發(fā)明中的圓形復(fù)用方法可降低地面衛(wèi)通終端發(fā)射功率控制動(dòng)態(tài)范圍以降低難度、節(jié)省成本，短時(shí)間內(nèi)的功率控制動(dòng)態(tài)范圍可控制在1dB范圍內(nèi)。