一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法技术

本发明专利技术的实施例公开了一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，其特征在于，包括：S10、用户站自主推算当前自身所在波位编号；S30、用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；S50、卫星基站根据所述用户站所在波位编号和波位持续的有效时间统一调度波束资源进行波束投射服务。该方法一方面能够降低卫星计算压力，另一方面能够降低空口传输压力，用户站无需实时上报自己的位置信息，能够有效降低卫星基站的计算压力、及空口传输压力，从而实现高效的波束指向调度，提高了资源分配响应时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法
本专利技术涉及低轨卫星通信领域，更具体的，涉及一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法、模块、存储模块和计算机设备。
技术介绍
低轨卫星通信系统用户分布具有小规模聚集性的特点、且分布的随机性较强，一般为非均匀覆盖。传统低轨通信卫星采用若干个固定波束持续对地覆盖、与用户分布区域无关，从而导致无用户的区域也同样获得卫星的能量覆盖，反而在通信带宽需求更大的用户比较集中的区域，会因为多用户共享有限的资源导致用户体验下降，降低系统资源使用效率。另外，卫星通信终端直接面向用户，应适应低成本和小型化的市场需求，以最小的口径来满足用户期望的最大带宽，终端的小口径意味着星载用户天线需有较高的增益，天线高增益意味着波束角度变窄。为了解决卫星覆盖范围与系统效率之间的矛盾、以及卫星覆盖范围与天线增益之间的矛盾，跳波束通信体制应运而生。跳波束通信体制采用星载多波束相控阵天线，星上形成几个点波束，按照地面用户资源使用需求及星上资源使用情况，实现对波束在时域、频域、空域的多维灵活调度，即在正确的时间调度正确的波束服务于正确的用户，而不造成干扰。
技术实现思路
本专利技术第一个实施例提供一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，包括：S10、用户站自主推算当前自身所在波位编号；S30、用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；S50、卫星基站根据所述用户站所在波位编号和波位持续的有效时间统一调度波束资源进行波束投射服务。在一个具体的实施例中，在所述S10之前的步骤还包括：根据卫星覆盖范围及星上点波束参数特性，将卫星覆盖区域在地面上的投影按照相控阵天线波位进行排布划分，并将划分的波位进行编号；根据星上点波束角度信息和所述确定的波位排布信息，以星下点为参考点，计算卫星覆盖区域在地面上的投影内所有波位相对于参考点的角度和距离，并以矢量表的形式存储在用户站。在一个具体实施例中，所述S10包括：S101、用户站获得自身的位置信息及系统时间信息，同时接收广播星历信息，通过基带解析并提取出星历；S103、用户站基于初始星历进行轨道递推；S105、以当前卫星星下点位置作为参考点，用户站根据自身位置信息、卫星轨道信息以及系统时间信息实时计算出自身相对参考点的角度和距离，通过存储的矢量表映射到当前所处的波位编号。在一个具体实施例中，所述卫星基站是一个波束单元处理实体，对于星上处理转发载荷，卫星基站位于星上，为通信载荷的一部分；对于透明转发载荷，卫星基站位于地面信关站。本专利技术的第二个实施例提供一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度模块，其特征在于，包括：用户站和卫星基站，其中，用户站，用于自主推算当前自身所在波位编号；用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；卫星基站，用于根据所述用户站所在波位编号和波位持续的有效时间统一调度波束资源进行波束投射服务。在一个具体实施例中，所述用户站包括计算单元，用于用户站获得自身的位置信息及系统时间信息，同时接收广播星历信息，通过基带解析并提取出星历；基于初始星历进行轨道递推；以当前卫星星下点位置作为参考点，用户站根据自身位置信息、卫星轨道信息以及系统时间信息实时计算出自身相对参考点的角度和距离，通过存储的矢量表映射到当前所处的波位编号。本专利技术的第三个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例所述的方法。本专利技术的第四个实施例提供一种计算设备，包括处理器，其特征在于，所述处理器执行程序时实现如第一个实施例所述的方法。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，采用用户站主动发现并上报在当前卫星所处的波位信息的方法，通过信令信道上报给卫星基站，由卫星基站根据用户需求及当前波束资源使用情况合理调度波束。一方面能够降低卫星计算压力，避免了卫星基站集中式计算用户所处波位的过程，将压力分散至各个用户站，由用户站进行波位编号计算，每个用户站仅需计算自己所在的波位编号即可，压力较小，基本不增加用户站的计算复杂度；另一方面能够降低空口传输压力，用户站无需实时上报自己的位置信息，能够有效降低卫星基站的计算压力、及空口传输压力，从而实现高效的波束指向调度，提高了资源分配响应时间，附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出根据本专利技术的一个实施例的一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法流程图。图2示出根据本专利技术的一个实施例的波束调度流程图。图3示出根据本专利技术的一个实施例的波位分布示意图。图4示出根据本专利技术的一个实施例的计算机设备的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。实施例1如图1所示一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，包括：预先在外部完成准备步骤：1、根据卫星覆盖范围及星上点波束参数特性，将卫星覆盖区域在地面上的投影按照相控阵天线波位进行排布划分，并将划分的波位进行编号。如图2所示为坐标原点为波束发射点，X轴为方位方向(x>0方位角为正，x<0方位角为负)，Y轴为俯仰方向(y>0俯仰角为正，y<0俯仰角为负)的卫星覆盖区域在地面上的投影内的波位分布示意图，图2中为示例性的波位排布及编号示意，本专利技术对波位排布方式和编号方式不作限制。2、根据星上点波束角度信息、上述确定的波位排布信息，以星下点为参考点，计算卫星覆盖区域在地面上的投影内所有波位相对于参考点的角度和距离，并以矢量表的形式存储在用户站本地。波束调度方法步骤：S10、用户站自主推算自身所在波位编号。所示S10具体包括：S101、用户站获得自身的位置信息和系统时间信息，同时接收广播星历信息，通过基带解析并提取出星历；S103、用户站基于初始星历进行轨道递推；S105、以当前卫星星下点位置作为参考点，用户站根据自身位置信息、卫星轨道信息、以及系统时间信息实时计算出自身相对参考点的角度和距离，通过存储的矢量表映射到当前所处的波位编号。S30、用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；因为随着星地相对运动，用户站所处的波位也会发生变化，持续的有效时间就是指某一个波位覆盖的用户站的时间段。S50、卫星基站根据所述用户站所在波位编号和波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，其特征在于，包括：/nS10、用户站自主推算当前自身所在波位编号；/nS30、用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；/nS50、卫星基站根据所述用户站所在波位编号和波位持续的有效时间统一调度波束资源进行波束投射服务。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于跳波束通信体制的低轨卫星波束调度方法，其特征在于，包括：
S10、用户站自主推算当前自身所在波位编号；
S30、用户站在业务申请信息中附带波位编号和波位持续的有效时间上报给卫星基站；
S50、卫星基站根据所述用户站所在波位编号和波位持续的有效时间统一调度波束资源进行波束投射服务。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S10之前的步骤还包括：
根据卫星覆盖范围及星上点波束参数特性，将卫星覆盖区域在地面上的投影按照相控阵天线波位进行排布划分，并将划分的波位进行编号；
根据星上点波束角度信息和所述确定的波位排布信息，以星下点为参考点，计算卫星覆盖区域在地面上的投影内所有波位相对于参考点的角度和距离，并以矢量表的形式存储在用户站。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S10包括：
S101、用户站获得自身的位置信息及系统时间信息，同时接收广播星历信息，通过基带解析并提取出星历；
S103、用户站基于初始星历进行轨道递推；
S105、以当前卫星星下点位置作为参考点，用户站根据自身位置信息、卫星轨道信息以及系统时间信息实时计算出自身相对参考点的角度和距离，通过存储的矢量表映射到当前所处的波位编号。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝珊珊，王文福，饶建兵，高铭阳，贾涵秀，张悦诚，
申请(专利权)人：航天科工空间工程发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42