高速星地数据传输的频段分配方法组成比例

本申请提供一种高速星地数据传输的频段分配方法。该方法包括：根据天气条件相关的信号衰减参数，在标准频段中选择应用频段；将所述应用频段划分成多个频带；以及根据所述多个频带的信号衰减特性，对所述高速星地数据通信进行硬件验证。根据本申请的频段分配方法，根据仰角范围和雨衰，将硬件参数(例如行波管功率和/或发射/接收天线口径)作为约束条件，在额定速率下对高速星地数据通信链路进行硬件验证，通过调整仰角范围以及对抗雨衰的功率裕量来保证通信链路的有效连接。量来保证通信链路的有效连接。量来保证通信链路的有效连接。

【技术实现步骤摘要】
高速星地数据传输的频段分配方法


[0001]本申请涉及卫星通信
，特别涉及一种高速星地数据传输的频段分配方法。

技术介绍

[0002]采用卫星与地面站组成的卫星通信系统进行高速数据传输，已经成为现代无线通信技术的重要技术发展方向。我国的卫星通信系统主要工作在X频段与Ka频段，采用的调制方式最高为16APSK，滚降成型系数在0.3～0.5之间，星
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地高速数据传输速率大约在600Mbps
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2Gbps左右，远不能满足未来高速发展的卫星互联网应用需求。
[0003]为了进一步提升卫星通信系统的数据速率，最直接的方法是通过增加带宽来增加系统容量和传输速率，因此，卫星通信系统正在寻找新的可用频段。Q/V频段处于极高频(EHF)范围内的33～75GHz之间，与Ku/Ka频段卫星相比，在使用相同频谱数量的情况下，可获得高达多倍的容量，可以向全球用户提供高速宽带数据传输业务，同时可减少通信传输成本。因此，Q频段由于其带宽大、容量高，已成为正在快速发展的热点频段。
[0004]随着集成电路制造工艺的不断发展，工作于Q/V频段的卫星通信系统已经成功地应用于商用卫星市场。在20世纪90年代末，美国提出了用于商业宽带服务的Q/V频段的卫星系统研制计划。欧洲卫星工业界也相继开展了多项Q/V频段载荷的研究工作，2013年意大利航天局(ASI)发射了Alphasat卫星，卫星搭载了欧洲首个Q/V频段通信载荷TDP5。国的SpaceX公司于2017年提出了“Starlink”NGSO星座计划，星座将采用7518颗Q/V频段卫星，轨道高度不超过400km，星间将创新地采用激光链路进行通信，用以增强首批提出、由四千余颗卫星组成并工作于Ku/Ka频段的卫星星座。SpaceX透露其星座的通信延迟将不超过25～35ms，可以向全球各地的用户提供高速的宽带通信网络服务，成为地面光纤系统的有力竞争对手。
[0005]从国内外各大运营商、研究机构开展的测试结果来看，工作于Q/V频段的卫星通信系统具有超宽带、大容量、低成本等突出优势，已经成为新一代高通量宽带卫星的最佳频段。然而，相对于低频段，Q/V频段面临的大气损耗更为严重，且雨衰效应更为明显。为保证地面接收信号的质量，在链路计算过程中通常选取较为保守的信道特征进行频段分配，导致星地链路的设计和链路余量过大，无法达到较高的速率。
[0006]因此，亟需一种新的频段分配方法，使星地链路计算更加精确，星上功率可以得到更充分的利用。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本申请的目的是提供高速星地数据传输的频段分配方法，根据频带的信号衰减特性对高速星地数据通信进行硬件验证，以实现高速率和高可靠性的星地数据通信。
[0008]根据本申请的一方面，提供一种高速星地数据传输的频段分配方法，包括：根据天
气条件相关的信号衰减参数，在标准频段中选择应用频段；将所述应用频段划分成多个频带；以及根据所述多个频带的信号衰减特性，对所述高速星地数据通信进行硬件验证。
[0009]可选地，所述频段分配方法还包括，在所述高速星地数据通信未通过验证时，调节所述信号衰减特性，直至所述高速星地通信通过硬件验证。
[0010]可选地，所述标准频段包括Q频段，所述应用频段为37.5G
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42.5GHz。
[0011]可选地，所述高速星地数据通信的应用频段的带宽为5GHz，并且，所述高速星地数据通信的码速率小于等于40Gbps。
[0012]可选地，所述多个频带包括带宽为1.1GHz，间隔为200MHz的4个频带。
[0013]可选地，所述多个频带包括带宽为2.2GHz，间隔为600MHz的2个频带。
[0014]可选地，所述高速星地数据通信的滤波成型系数为0.1；所述高速星地数据通信的调制方式选自8PSK、16APSK、32APSK；并且所述高速星地数据通信采用自适应编码调制技术，根据信道条件选择所述调制方式。
[0015]可选地，所述硬件验证包括地面站的接收参数验证和/或卫星的发射参数验证；所述卫星的发射参数包括行波管的发射功率以及发射天线口径，所述地面站的接收参数包括接收天线口径。
[0016]可选地，所述硬件验证包括根据预设的所述多个频带的信号衰减特性，计算所述高速星地数据通信达到额定数据速率所需的地面站的接收参数和/或卫星的发射参数以及在验证不通过时，调节所述多个频带的信号衰减特性。
[0017]可选地，所述天气条件包括降雨效应，所述信号衰减特性包括所述多个频带由于降雨产生的信号衰减量和信号不平坦度。
[0018]根据本申请的频段分配方法，根据影响数传系统链路计算最主要的参数，仰角范围(影响不平坦度)和雨衰，将硬件参数(例如行波管功率和/或发射/接收天线口径)作为约束条件，在额定速率下对高速星地数据通信链路进行硬件验证，通过调整仰角范围以及对抗雨衰的功率裕量来保证通信链路的有效连接。进一步地，通过采用自适应编码调制(ACM)技术，采用多种调制编码组合，在信道条件好时，采用高阶调制与高编码码率，达到高的数据传输速率，在信道条件不好时采用低阶调制和低码率编码，保证数据传输可靠性，从而充分利用星上功率。
附图说明
[0019]通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0020]图1示出本申请实施例的高速星地数据传输的频段分配方法；
[0021]图2示出星地传输链路示意图；
[0022]图3示出本申请第一实施例的应用频段划分方法；
[0023]图4示出本申请第二实施例的应用频段划分方法；
[0024]图5示出不同降雨强度下星地传输链路衰减特性曲线；
[0025]图6示出不同仰角下星地传输链路示意图；
[0026]图7示出小雨天气下不同仰角下星地传输链路衰减特性曲线；
[0027]图8示出云雾天气下不同仰角下星地传输链路衰减特性曲线；
[0028]图9示出第一实施例在晴朗天气下的带内不平坦度示意图；
[0029]图10示出第二实施例在晴朗天气下的带内不平坦度示意图；
[0030]图11示出第一实施例在降雨天气下的带内不平坦度示意图；
[0031]图12示出第二实施例在降雨天气下的带内不平坦度示意图；
[0032]图13示出第一实施例在云雾天气下的带内不平坦度示意图；
[0033]图14示出第二实施例在云雾天气下的带内不平坦度示意图。
具体实施方式
[0034]下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0035]星地直连终端是卫星地面应用系统的重要组成部分，是在传统移动通信网络无法覆盖区域的重要通信手段。随着卫星互联网应用场景的不断深入，卫星互连网承载的业务量越来越大，系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速星地数据传输的频段分配方法，包括：根据天气条件相关的信号衰减参数，在标准频段中选择应用频段；将所述应用频段划分成多个频带；以及根据所述多个频带的信号衰减特性，对所述高速星地数据通信进行硬件验证。2.根据权利要求1所述的频段分配方法，其中，所述频段分配方法还包括，在所述高速星地数据通信未通过验证时，调节所述信号衰减特性，直至所述高速星地通信通过硬件验证。3.根据权利要求1所述的频段分配方法，其中，所述标准频段包括Q频段，所述应用频段为37.5G
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42.5GHz。4.根据权利要求1所述的频段分配方法，其中，所述高速星地数据通信的应用频段的带宽为5GHz，并且，所述高速星地数据通信的码速率小于等于40Gbps。5.根据权利要求4所述的频段分配方法，其中，所述多个频带包括带宽为1.1GHz，间隔为200MHz的4个频带。6.根据权利要求4的频段分配方法，其中，所述多个频带包括带宽为2.2GHz，间隔为60...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷永刚，张国亭，辛维政，张若禹，宋世杰，瞿荣贵，马佳楠，李军，张利萍，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：