[發明專利]用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法

有效

• 申請號: 202010147765.3
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111355559B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李獻斌;楊志璽;曹璐;王建;張飛;范廣騰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04B7/185
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

1.一種用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，所述編碼控制方法用于基于相控陣天線的窄波束定向分發，包括如下內容：

確定天線增益：基于低軌衛星的天線波束指向，計算確定在給定的天線波束指向下的低軌衛星的定向發射天線的天線增益；

確定空間自由傳播衰減：基于給定的天線波束指向、以及低軌衛星與地面用戶之間的相對位置關系，計算確定信號從低軌衛星傳播到地面用戶的空間自由傳播衰減；

確定大氣衰減：基于給定的天線波束指向、以及低軌衛星與地面用戶之間的相對位置關系，計算確定信號從低軌衛星傳播到地面用戶的大氣衰減；

確定接收信號的符號信噪比：基于給定的天線波束指向，計算確定地面用戶的接收信號的符號信噪比；

進行分發區域劃分：根據接收信號的符號信噪比，將給定的天線波束指向所對應的分發區域劃分為若干個子分發區域；

確定分發區域的編碼調制方式：基于劃分后的若干個子分發區域所對應的天線波束指向的俯仰角，確定各個子分發區域對應的符號信噪比，根據各個子分發區域對應的符號信噪比確定各個子分發區域的編碼調制方式；

其中，采用最小均方差誤差作為分發區域劃分準則進行分發區域劃分，并包括如下步驟：

基于分發區域構建矩陣形式的誤差性能函數，所述誤差性能函數表示為式17：

式中，E[·]表示求均值函數，e(n)表示第n個子分發區域的能量冗余，E_s/N₀(θ)表示天線波束指向俯仰角θ對應的接收信號的符號信噪比，θ表示N個變量θ_n-1,n組成的矩陣，N表示子分發區域的數量，θ_n-1,n表示第n個子分發區域的天線波束指向俯仰角的范圍值，[θ_n-1,θ_n]表示第n個子分發區域的天線波束指向俯仰角的范圍，θ^H表示θ的轉置矩陣，G表示N個變量G(n)組成的矩陣，G(n)表示第n個子分發區域的解調門限，d^H表示d的轉置矩陣，R＝E[GG^H]，G^H表示G的轉置矩陣，n＝1,2,…N；

基于分發區域的能量冗余和天線波束指向俯仰角的約束構建條件方程組，所述條件方程組表示為式18：

式中，θ_all表示分發區域對應的天線波束指向的俯仰角；

根據接收信號的符號信噪比和矩陣形式的誤差性能函數，求解條件方程組，確定分發區域的劃分范圍。

2.根據權利要求1所述的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，設定天線波束指向的俯仰角和方位角分別為θ和低軌衛星的定向發射天線的天線增益通過式3計算確定；

其中，G_t表示定向發射天線的天線增益，表示相控陣天線的單元因子，表示將相控陣天線的陣元因子。

3.根據權利要求2所述的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，信號從低軌衛星傳播到地面用戶的空間自由傳播衰減通過式6計算確定；

其中，L_s表示信號的空間自由傳播衰減，π表示圓周率，c表示光速，L表示星地鏈路的空間傳輸距離，f表示信號的載波頻率。

4.根據權利要求3所述的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，星地鏈路的空間傳輸距離通過式5計算確定；

其中，L星地鏈路的空間傳輸距離，h表示低軌衛星的軌道高度，R表示地球半徑。

5.根據權利要求4所述的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，信號從低軌衛星傳播到地面用戶的大氣衰減通過式7計算確定；

其中，L_c表示信號的大氣衰減，R_rain表示一分鐘降水量，L_rain表示信號在降水區的傳播長度，g為與定向發射天線的極化方式和定向分發鏈路仰角相關的第一關系函數，χ為與定向發射天線的極化方式和定向分發鏈路仰角相關的第二關系函數。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，其特征在于，接收信號的符號信噪比通過式14計算確定；

E_s/N₀＝P_r-10lg(kB_nT)-10lg(1/T_s×B_n) (14)

其中，E_s/N₀表示接收信號的符號信噪比，P_r表示接收機的接收信號功率，k表示玻爾茲曼常數，T表示接收機所處空間環境的噪聲溫度，B_n表示信號帶寬，T_s表示符號周期。