[發明專利]一種低軌衛星星座全球單重覆蓋及頻率復用算法

有效

• 申請號: 201911376478.3
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111147127B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 溫家樂;宋果林;王艷峰;鄒光南
• 申請（專利權）人: 東方紅衛星移動通信有限公司
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 重慶啟恒騰元專利代理事務所(普通合伙) 50232
• 代理人: 萬建

本發明涉及衛星通信技術領域，具體涉及一種低軌衛星星座全球單重覆蓋及頻率復用算法；針對低軌衛星星座的軌道及波束投影位置極其復雜所帶來的同頻干擾問題，采用將覆蓋區離散化的思想，引入天線方向圖、衛星軌位計算、斥力漂移模型等技術，將地面覆蓋區離散為若干個采樣點；基于波束位置計算結果和衛星位置計算結果，引入采樣點判決的方式對各采樣點所在波束進行統計，隨后對采樣點重復判決反復迭代的給出全球波束單重覆蓋結果，并在此基礎上對波束頻率進行劃分；經過反復迭代最終達成所有采樣點均不存在同頻干擾的結果，在保證全球覆蓋不存在同頻干擾的前提下最大程度的提高了低軌衛星星座的頻段利用率。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，具體涉及一種低軌衛星星座全球單重覆蓋及頻率復用算法。

背景技術

低軌互聯網衛星星座有著時延低、容量大、全球覆蓋的優勢，在帶來這些優勢的同時，由于衛星相對地面的高速運動，以及衛星覆蓋范圍下本身也會劃分為若干波束，因此衛星對地的覆蓋情況遠比同步靜止軌道衛星復雜。當軌道傾角接近于90°時，衛星軌道在南北極上空密集交匯形成多重覆蓋。另外由于星座軌道存在反向縫，其兩側的衛星相向運動也會導致衛星波束發生頻繁交錯。在頻譜資源豐富的情況下這些問題可以通過頻率復用將各個衛星所占用的頻段分開，但由于衛星通信的發展導致低軌衛星通信必須在有限的帶寬內實現全球覆蓋，因此就需要以全球單重覆蓋為目標關閉掉多重覆蓋的波束，再對單重覆蓋的衛星波束進行頻率劃分。

由于隨著衛星通信的發展，頻譜資源日趨緊張，而數據傳輸需求卻與日劇增，這就要求衛星通信必須在有限的帶寬內實現高速的數據傳輸；目前已經存在的低軌衛星星座如銥星星座，對應多重覆蓋導致同頻干擾的辦法是：衛星接近北極附近的高緯度區域時關閉奇數軌道面上衛星波束，衛星接近南極附近的高緯度區域時關閉偶數軌道面上的衛星波束，在此基礎上通過波束頻率劃分的方式進行避免同頻干擾問題，問題在于高緯度和反向縫地區仍處于多重覆蓋狀態下。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種低軌衛星星座全球單重覆蓋及頻率復用算法及裝置。

一方面，本發明提供了一種低軌衛星星座全球單重覆蓋及頻率復用算法，所述方法包括如下述步驟：

S1：接收用戶輸入的衛星天線波束模型、衛星軌道模型、地球模型，根據衛星天線波束模型、衛星軌道模型、地球模型聯合生成天線方向圖、天線指向、星地位置關系參數，并計算波束于地面的投影，統計出波束在地面上輻射相對功率譜密度在-12dB以上的區域，將這部分區域設為該波束所能影響的地面區；其中，m個波束影響的覆蓋范圍B＝{B1,B2,…,Bm}；

S2：在地面建立若干采樣點，采用力學排斥漂移模型迭代生成采樣點集合；共生成采樣點n個，得到采樣點集合S＝{S1,S2,…,Sn}；

S3：將生成的采樣點集合對照S1中覆蓋范圍B，統計出各采樣點所處的波束，得到S_i∈{B_a,B_b,..,B_x}；

S4：根據采樣點所在波束信息，反過來統計波束內所有的采樣點集合，得到{S_a,S_b,...,S_x}∈B_i；

S5：判斷Bi內的采樣點集合是否全部位于排序在其之前的波束B1～Bi-1內，若判斷結果為是，則判斷波束Bi應處于關閉狀態，若判斷結果為否，則保持波束Bi的開啟；直到完成對所有覆蓋范圍B＝{B1,B2,…,Bm}的判斷，并給出低軌衛星星座所有波束在當前時刻T為滿足單重覆蓋所需的波束開關閉狀態表C＝{C1,C2,…,Cn}，其中Cn為代表波束Bi開關閉狀態的布爾值；

S6:預設低軌星座所有頻段共k段，記為{F1,F2,…,Fk}，按照每個波束Bi對應一個頻段Fk的原則，隨機分配給所有處于開啟狀態的波束；