[發明專利]基于空間信息網絡的中繼通信系統和通信方法

有效

• 申請號: 201911095205.1
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110856193B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 焦健;何一智;李啟文;吳紹華;張欽宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）;鵬城實驗室
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04B7/185
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 董慧

1.一種基于空間信息網絡的中繼通信系統，其特征在于，所述系統包括：

地面基站，用于獲取多個空間終端對應的發射信號，基于多個空間終端對應的功率系數對多個發射信號進行疊加計算，生成非正交多址接入疊加信號，將所述非正交多址接入疊加信號轉換為衛星信號，將所述衛星信號發射至中繼衛星；

中繼衛星，用于利用空間基站的發射功率、中繼衛星的發射功率、地面基站與中繼衛星鏈路的信道矢量與信道噪聲計算可變增益因子，利用所述可變增益因子對所述衛星信號進行放大，利用放大后的衛星信號生成與空間終端對應的終端信號，將多個終端信號分別轉發至對應的空間終端；

空間終端，用于將所述終端信號進行串行相干消除處理以及去噪處理，得到對應的發射信號；

所述中繼衛星還用于：獲取空間終端對應的端對端信號與干擾加噪聲比、功率分配系數；獲取地面基站與中繼衛星鏈路的信道模型對應的信道概率密度以及中繼衛星與空間終端鏈路的信道模型對應的信道累計密度；利用所述端對端信號與干擾加噪聲比、功率分配系數、所述地面基站與中繼衛星鏈路的信道模型對應的信道概率密度以及中繼衛星與空間終端鏈路的信道模型對應的信道累計密度，預測空間終端對應的中斷概率；所述中斷概率用于計算所述系統的系統遍歷容量，所述系統遍歷容量用于優化所述空間終端對應的功率系數。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述中繼衛星還用于在所述空間終端的中斷概率大于閾值時，確定與所述空間終端之間的通信中斷；向所述地面基站返回中斷消息，以使得所述地面基站重復發送與所述空間終端對應的發射信號。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述中繼衛星還用于利用中斷概率、所述信號與干擾加噪聲比計算端與端信噪比的一階矩、二階矩；利用所述端與端信噪比的一階矩、二階矩進行遍歷系統容量的計算，得到NOMA系統遍歷容量。

4.一種基于空間信息網絡的中繼通信方法，所述方法包括：

獲取多個空間終端對應的發射信號，基于多個空間終端對應的功率系數對多個發射信號進行疊加計算，生成非正交多址接入疊加信號，將所述非正交多址接入疊加信號轉換為衛星信號；

利用空間基站的發射功率、中繼衛星的發射功率、地面基站與中繼衛星鏈路的信道矢量與信道噪聲計算可變增益因子，利用所述可變增益因子對所述衛星信號進行放大，利用放大后的衛星信號計算向多個空間終端進行廣播的終端信號；

將所述終端信號進行串行相干消除處理以及去噪處理，得到與每個空間終端對應的發射信號；

獲取空間終端對應的端對端信號與干擾加噪聲比、功率分配系數；獲取地面基站與中繼衛星鏈路的信道模型對應的信道概率密度以及中繼衛星與空間終端鏈路的信道模型對應的信道累計密度；利用所述端對端信號與干擾加噪聲比、功率分配系數、所述地面基站與中繼衛星鏈路的信道模型對應的信道概率密度以及中繼衛星與空間終端鏈路的信道模型對應的信道累計密度，預測空間終端對應的中斷概率；所述中斷概率用于計算系統的系統遍歷容量，所述系統遍歷容量用于優化所述空間終端對應的功率系數。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述可變增益因子對所述衛星信號進行放大，利用放大后的衛星信號計算向多個空間終端進行廣播的終端信號包括：

利用所述可變增益因子、衛星信號、發射波束成形權重向量、中繼衛星與空間終端鏈路的信道向量與信道噪聲、中繼衛星的發射功率，分別計算每個空間終端對應的終端信號。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，得到所述空間終端對應的中斷概率之后，所述方法還包括：

在所述空間終端的中斷概率大于閾值時，確定與所述空間終端之間的通信中斷；

向所述地面基站返回中斷消息，以使得所述地面基站重復發送與所述空間終端對應的發射信號。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

利用中斷概率、所述信號與干擾加噪聲比計算端與端信噪比的一階矩、二階矩；

利用所述端與端信噪比的一階矩、二階矩進行遍歷系統容量的計算，得到NOMA系統遍歷容量。