[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

本發明公開了一種用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法。該編碼控制方法用于基于相控陣天線的窄波束定向分發，包括如下步驟：確定天線增益，確定空間自由傳播衰減，確定大氣衰減，確定接收信號的符號信噪比，進行分發區域劃分，確定分發區域的編碼調制方式。本發明的用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法在對定向分發鏈路信道特性充分分析的基礎上，建立分發指向、編碼增益和信道傳輸容量間的量化關系，再基于信息的分發區域對分發區域進行劃分并確定相應的編碼調制方式，能顯著地提升信道傳輸容量，無需構建反饋鏈路，系統復雜度低，易實現。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，具體涉及一種用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法。

背景技術

隨著航天技術的不斷發展和商業航天的蓬勃興起，越來越多的低軌星座投入建設使用，例如：“Oneweb”、“Starlink”、“鴻雁”、“吉林一號”等國內外一系列低軌星座，低軌星座主要用于為用戶提供圖像、視頻、通信和導航增強等服務，而構建低軌衛星的天基平臺與用戶之間的信息分發鏈路是服務能力實現的首要保障；目前，天基平臺對用戶的信息分發方式主要有窄波束定向分發和寬波束廣域廣播兩種；其中，窄波束定向分布通常采用基于相控陣天線的窄波束定向分發方式，該基于相控陣天線的窄波束定向分發方式的鏈路增益高、指向性好，可以通過波束捷變為不同用戶提供個性化服務，可適用于數據傳輸速率和保密性能要求較高的場合。

目前在構建星地定向分發鏈路時，當星地定向分發鏈路的分發指向不同時，相對應的天線增益、傳輸路徑長度和雨衰等情況各不相同。在傳統的星地通信中，針對傳輸信道的變化，通常采用自適應編碼的方法來提高頻譜利用效率和信道容量；例如，參見《空間電子技術》雜志于2014年第1期第20-23頁所公開的作者為楊新權、名稱為《星載高速自適應傳輸技術研究》的技術文獻，該技術文獻公開了一種星載自適應傳輸方法，該方法在信道估計的基礎上，通過反饋鏈路將信道狀態實時回傳給星載發射端，星載發射端根據信道狀態來實時調整發射信號的編碼和調制方式；該方案雖然能夠充分利用低軌衛星在星地鏈路中傳播距離變化帶來的信道余量，提高數據傳輸的總量，但該方法需要構建反饋鏈路來回傳信道狀態，要求星地兩端均具備收發功能，增加了系統復雜度，并且反饋鏈路也會增加額外的能量損耗。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法。

為此，本發明公開了一種用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法，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。

進一步地，在上述用于低軌星座星地定向分發鏈路的編碼控制方法中，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；