[發明專利]一種基于星間合作的大規模接入方法

有效

• 申請號: 202110346423.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113194484B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 褚建杭;陳曉明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/28;H04W84/06;H04B7/185;H04L25/03
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于星間合作的大規模接入方法。多顆低軌衛星同時采用多波束技術，增加整體系統容量。每顆衛星覆蓋多個區域，每個區域內部的衛星用戶共享同一個波束，相鄰衛星間可能存在重疊覆蓋區域，因此會產生星間干擾。每顆衛星利用信道估計得到各自用戶的信道狀態信息，并且相鄰衛星通過星間鏈路共享重疊區域用戶的信道狀態信息，然后根據信道信息，對每個波束的發射信號進行疊加編碼，最后把疊加編碼后的信號經過天線發射出去。用戶收到信號后，首先對波束區域內信道增益較弱的用戶信號進行解碼，并且移除這些用戶的信號，最后對自身信號進行解碼。本發明為實現天基大規模信息網絡提供了一種有效的無線接入方法。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其涉及一種基于星間合作的大規模接入方法。

背景技術

近些年來，第五代(5G)移動通信網絡逐漸普及，5G應用和技術創新不斷涌現，地面通信網絡的業務能力達到了前所未有的高峰。然而，距離想要實現“無論何時何地，都能接入通信網絡”的愿景還有很長一段路要走，比如在許多偏遠地區，如沙漠、高山和海洋，通信網絡仍然沒有做到完全覆蓋，這使得許多通信人將目光從地基通信網絡轉移到了天基通信網絡。

由于地理位置和經濟成本等因素，地面網絡的服務區域通常無法達到全球100％的覆蓋范圍。在極端地區，部署通信設備的難度和成本是巨大的。而以低軌道衛星為主的天基通信網絡則可以避免這些問題，從而吸引了空前的關注。低軌道衛星具有成本低、時延小的特點，并且多顆低軌道衛星聯合組網后，某地區的用戶信息可以通過星間鏈路傳播至地球上任意一個角落，通信網絡覆蓋全球，與地面網絡形成有效的互補。因此，基于星間合作的多衛星網絡將會是未來通信網絡必不可少的一部分。

此外，未來的無線網絡將需要支持海量物聯網設備的同時接入。在當前廣泛采用的正交多接入技術中，如時分復用多接入(TDMA)、頻分復用多接入(FDMA)，一個無線資源塊只能分配給一個移動終端，無法滿足海量物聯網設備接入的需求。在這種情況下，非正交多接入技術得到了大量的研究。非正交技術一般分為功率域和碼域兩大類，功率域非正交多接入技術實現起來較為方便，因此本文采用的是功率域非正交多接入技術。非正交多接入技術主要利用發射端的疊加編碼和接收端的串行干擾抵消實現高效的多用戶接入。由于串行干擾性能的限制，接入用戶數過大時會導致誤碼率大大增加。因此需要將用戶分為多個簇(即不同的衛星波束覆蓋區域)，并只在每個簇內進行串行干擾抵消，從而有效降低用戶的計算復雜度。然而，不同簇之間會產生新的簇間干擾，并且由于在同一頻段，不同的衛星網絡間也會產生網絡間干擾。

為了進一步提高非正交多接入技術的性能，必須有效抑制各類干擾，即需要采取有效的波束成形技術。

發明內容

本發明的目的在于解決現有地面通信網絡覆蓋范圍有限的問題，設計了多衛星通信網絡為未來無線通信提供了一種高效的接入方法，進而提出了一種基于星間合作的大規模接入方法。本發明將非正交多址接入技術與多衛星通信網絡結合起來建立了大規模天基信息網絡，能夠有效的彌補地基通信網絡的不足，從而進一步提升當前通信系統的能力，實現全球覆蓋和支撐海量設備接入。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種基于星間合作的大規模接入方法，其包括如下步驟：

1)第一衛星和第二衛星合作服務多個用戶，衛星用戶根據其所在區域歸屬于不同的衛星波束覆蓋區域，第一衛星有M個衛星波束，第二衛星有L個衛星波束；第一衛星和第二衛星有A個波束覆蓋重疊區域，其中B個重疊區域的用戶屬于第一衛星，第二衛星對B個重疊區域用戶的信號產生干擾，(A-B)個重疊區域的用戶屬于第二衛星，第一衛星對(A-B)個重疊區域用戶的信號產生干擾；