【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星移动通信系统设计领域，涉及一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法。
技术介绍
1、卫星互联网与地面5g的天地融合通信在不受地理条件限制的万物泛在互联中发挥不可替代的作用，作为新兴卫星互联网空间信息技术的主力军，低轨星座卫星移动通信系统也以全球、全程、泛在的数据接入能力，成为重要的发展方向之一。
2、全新的天地融合应用场景，对卫星通信提出了更高的容量需求和更高效灵活的系统资源需求。
3、在低轨星座中所有卫星按照既定轨道运动时，相邻轨道间的卫星间距会随着纬度的增高而不断缩小，导致相近的多颗卫星具有很多重叠覆盖区。当不同卫星的不同波束在重叠覆盖区内使用相同的下行工作功率时，便会产生同频干扰。在该区域的地面位置，接收到指向卫星的信号时，也会接收到其他卫星的同频信号。随着卫星星座系统的规模化、密集化部署，频率使用冲突会不断加剧，相邻的两个或多个卫星波束复用相同的频率资源，会导致严重的系统内干扰和资源浪费。因此，对于低轨星座卫星移动通信系统，为了解决波束重叠导致的系统内同频干扰严重问题，需要重点研究波束动态开关策略，提高星座系统通信质量和资源利用率。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，解决波束重叠导致的系统内同频干扰严重问题。
2、本专利技术解决技术的方案是：
3、一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，包括：
4、建
5、建立全球低轨星座系统多波束动态开关模型；
6、基于落地电平、全球低轨星座系统多波束动态开关模型、星座系统多波束频率复用策略计算星座系统全球范围内的干扰电平c/i；
7、建立满足全球范围内干扰电平c/i需求约束下的最小化低轨星座系统开波束数量的优化模型；
8、根据所述波束覆盖情况、最小化低轨星座系统开波束数量的优化模型、全球干扰程度，确定星座系统多波束动态开关策略。
9、优选的，所述全球低轨星座系统多波束数字化模型，包括卫星天线多波束辐射方向图模型、全球覆盖范围采样模型以及星地链路数字化模型。
10、优选的，通过卫星星历、轨道高度、轨道倾角和星地坐标转换，确定星座系统天线多波束辐射方向图坐标系和地球经纬度坐标系的对应关系，得到真实的卫星天线方向图覆盖增益g，进而得到卫星天线多波束辐射方向图模型。
11、优选的，全球覆盖范围采样模型如下：将全球经度0～360°、纬度-90°～90°的范围按照一定间隔(s_lon，s_lat)划分网格样本ls，其中s_lon为经度采样间隔，s_lat为纬度采样间隔。
12、优选的，所述建立星地链路数字化模型，包括：
13、定义m_sat为低轨星座系统卫星个数，n_beam为卫星波束个数，接收落地电平门槛值smin，对于下行链路，第m个卫星的第n个波束到达地球不同位置的星地链路数字化模型为：
14、sm,n(p,q)＝gm,n(p,q)-ls-loffset-la
15、其中，(p,q)为网格采样点坐标，p表示经度，q表示纬度；sm,n(p,q)为第m个卫星的第n个波束到达地球(p,q)采样点的落地电平，单位为db；gm,n(p,q)为卫星天线多波束指向(p,q)采样点的增益值，单位为db；loffset为波束指向精度误差，单位为db；ls为自由空间传输损耗，单位为db，la为其它空间自然衰减，单位为db。
16、优选的，全球低轨星座系统多波束动态开关模型用所有卫星所有波束的开关状态集合簇b表征，开关状态集合簇b满足
17、
18、波束开关因子bm,n表示第m个卫星的第n个波束为开启或关闭的状态，bm,n表达式为：
19、
20、m_sat为低轨星座系统卫星个数，n_beam为卫星波束个数。
21、优选的，星座系统全球范围内的干扰，为星座系统内部的同频波束干扰，定义第l个卫星的第k个波束和第m个卫星的第n个波束的通信频率相同的干扰波束因子ffl,k表达式为
22、
23、fm,n为第m个卫星的第n个波束的通信频率，fl,k为第l个卫星的第k个波束的通信频率。
24、优选的，干扰电平c/i具体计算方法如下：
25、在t时刻，(p,q)采样点接收到第m个卫星的第n个波束的输入信号功率cm,n(p,q)＝sm,n(p,q)·bm,n，sm,n(p,q)为第m个卫星的第n个波束到达地球(p,q)采样点的落地电平，bm,n为第m个卫星的第n个波束为开启或关闭的状态；
26、对于第m个卫星的第n个波束的输入信号功率cm,n(p,q)，(p,q)采样点接收到的星座系统内的同频干扰功率模型为：
27、
28、si,j(p,q)为第i个卫星的第j个波束到达地球(p,q)采样点的落地电平，bi,j为第i个卫星的第j个波束为开启或关闭的状态；ffi,j为第i个卫星的第j个波束和第m个卫星的第n个波束的通信频率相同的干扰波束因子；
29、则第m个卫星的第n个波束在(p,q)采样点的干扰电平c/im,n(p,q)为：
30、c/im,n(p,q)＝cm,n(p,q)/im,n(p,q)
31、对于整个星座系统，(p,q)采样点干扰电平c/i(p,q)满足：
32、c/i(p,q)＝max card(c/im,n(p,q))
33、其中card(c/im,n(p,q))为所有卫星的所有波束在(p,q)采样点的干扰电平的集合。
34、优选的，最小化低轨星座系统开波束数量的优化模型建立方法如下：
35、定义能够覆盖采样点(p,q)处的波束参数ei,j为第i个卫星的第j个波束在该点处的落地电平si,j(p,q)，所有卫星所有波束中满足si,j(p,q)≥smin的采样点覆盖波束集合簇为
36、up,q＝{(ei,j)|i∈{1,2,…m_sat},j∈{1,2,…n_beam}}
37、smin为接收落地电平门槛值，m_sat为低轨星座系统卫星个数，n_beam为卫星波束个数；
38、定义干扰电平c/i满足卫星通信质量需求的门槛值为ci0，统计全球采样范围内干扰电平c/i大于ci0的个数n_fitness，将n_fitness占全球采样点的百分比fitness作为参数，其表达式为：
39、
40、s_lon为全球覆盖范围采样模型中经度采样间隔，s_lat为全球覆盖范围采样模型中纬度采样间隔；
41、最小化低轨星座系统开波束数量的优化模型转化为：
42、
43、bi,j表示第i个卫星的第j本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，所述全球低轨星座系统多波束数字化模型，包括卫星天线多波束辐射方向图模型、全球覆盖范围采样模型以及星地链路数字化模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，通过卫星星历、轨道高度、轨道倾角和星地坐标转换，确定星座系统天线多波束辐射方向图坐标系和地球经纬度坐标系的对应关系，得到真实的卫星天线方向图覆盖增益G，进而得到卫星天线多波束辐射方向图模型。
4.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，全球覆盖范围采样模型如下：将全球经度0～360°、纬度-90°～90°的范围按照一定间隔(s_lon，s_lat)划分网格样本LS，其中s_lon为经度采样间隔，s_lat为纬度采样间隔。
5.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，所述建立星地链路数字化模型，包括：p>
6.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，全球低轨星座系统多波束动态开关模型用所有卫星所有波束的开关状态集合簇B表征，开关状态集合簇B满足
7.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，星座系统全球范围内的干扰，为星座系统内部的同频波束干扰，定义第l个卫星的第k个波束和第m个卫星的第n个波束的通信频率相同的干扰波束因子ffl,k表达式为
8.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，干扰电平C/I具体计算方法如下：
9.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，最小化低轨星座系统开波束数量的优化模型建立方法如下：
10.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，确定星座系统多波束动态开关策略的方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，所述全球低轨星座系统多波束数字化模型，包括卫星天线多波束辐射方向图模型、全球覆盖范围采样模型以及星地链路数字化模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，通过卫星星历、轨道高度、轨道倾角和星地坐标转换，确定星座系统天线多波束辐射方向图坐标系和地球经纬度坐标系的对应关系，得到真实的卫星天线方向图覆盖增益g，进而得到卫星天线多波束辐射方向图模型。
4.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波束动态开关方法，其特征在于，全球覆盖范围采样模型如下：将全球经度0～360°、纬度-90°～90°的范围按照一定间隔(s_lon，s_lat)划分网格样本ls，其中s_lon为经度采样间隔，s_lat为纬度采样间隔。
5.根据权利要求2所述的一种基于低轨星座系统干扰抑制的波...
【专利技术属性】
技术研发人员：江莉，崔兆云，刘可煜，赵莹，胡锦涛，周颖，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。