[發(fā)明專利]一種大規(guī)模LEO衛(wèi)星部署下的星地傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010622893.9
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111865398B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 曹斌;孫偉;楊惠斌
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學（深圳）
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04W28/22;H04W72/04
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

1.一種大規(guī)模LEO衛(wèi)星部署下的星地傳輸方法，其特征在于，包括不定數(shù)目的信道匹配步驟和基于拉格朗日對偶的功率優(yōu)化步驟，

所述不定數(shù)目的信道匹配步驟：地面節(jié)點與衛(wèi)星連接后，針對復用同一頻帶段的衛(wèi)星中的信道資源進行分配；

所述基于拉格朗日對偶的功率優(yōu)化步驟：使用拉格朗日對偶的方法，通過分配確定不同地面節(jié)點的上行傳輸功率實現(xiàn)的上行傳輸速率的最大化；

在所述不定數(shù)目的信道匹配步驟中，首先定義地面節(jié)點的效用函數(shù)，每個由衛(wèi)星j服務的地面節(jié)點對子信道的效用可以表示為：

其表示每個地面節(jié)點TNi根據(jù)其等效的數(shù)據(jù)速率提出其對子信道k的效用函數(shù)，其中R_i,j,k表示地面節(jié)點TN_i與衛(wèi)星節(jié)點SAT_j在子信道k上的傳輸速率；

相應的，衛(wèi)星j的每一個子信道對于地面節(jié)點也具有相應的效用，信道k對于地面節(jié)點i的效用可以表示為：

之所以表示為上式(10)的形式是因為每個地面節(jié)點都有其最低速率約束R_min，必須確保如果信道k被分配給地面節(jié)點TN_i，其最低速率要求必須得到滿足，所以我們量化表示可達速率和最小速率約束的差值并將之表示為同時對于衛(wèi)星SAT_j的子信道k來說，在分配子信道時必須盡可能的降低其對其他衛(wèi)星造成的干擾，所以將干擾項作為效用的分母，其中p_i,j',k表示地面節(jié)點TN_i與衛(wèi)星節(jié)點SAT_j'在子信道k上的傳輸功率，h_i,j',k表示地面節(jié)點TN_i與衛(wèi)星節(jié)點SAT_j'在子信道k上的鏈路信道增益；為一個權(quán)重因子，使得對其他衛(wèi)星的干擾項可以在效用函數(shù)中發(fā)揮作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星地傳輸方法，其特征在于，在所述不定數(shù)目的信道匹配步驟中，用h_i,j,k表示地面節(jié)點TN_i與衛(wèi)星節(jié)點SAT_j在子信道k上的鏈路信道增益，相應的地面節(jié)點TN_i與衛(wèi)星節(jié)點SAT_j在子信道k上的星地傳輸速率為：

其中p_i,j,k表示在子信道k上TN_i到SAT_j的發(fā)送功率，p_i',j',k表示在子信道k上TN_i'到SAT_j'的發(fā)送功率，表示子信道k上TN_i到SAT_j的總的信道增益，h_i',j,k表示子信道k上TN_i'到SAT_j的總信道增益，L_i,j表示大尺度衰落即自由空間損耗，g_i,j,k為陰影萊斯衰落，G_i(j),j為TN_i的天線朝向SAT_j發(fā)送數(shù)據(jù)時天線的對準增益，相應地G_i'(j'),j為TN_i'的天線朝向SAT_j'發(fā)送數(shù)據(jù)時，對SAT_j造成的離軸天線增益；將TN_i'到SAT_j'鏈路與TN_i'到SAT_j鏈路的夾角表示為離軸天線增益G_i'(j'),j離軸角為的函數(shù)，N₀為加性高斯白噪聲的取值，y_i,j,k表示SAT_j的子信道k是否被分配給地面節(jié)點TN_i，y_i',j',k表示SAT_j'的子信道k是否被分配給地面節(jié)點TN_i'。