[发明专利]一种跳波束通信系统频率复用方法

说明书

本发明提供一种跳波束通信系统频率复用方法，能够实现2色复用的同时降低系统内干扰。包括以下步骤：根据目标服务区域确定单星扫描覆盖范围；确定波位数量的最大值；根据波位数最大值和最小值确定波位数的取值范围，以及天线波束增益的取值范围，根据单波束服务区域优化所述天线波束方向图形状，使方向图形状与目标服务区域形状之间形成形状匹配关系；根据匹配关系将波位安排在其目标服务区域内，形成波位排布图；将波位排布图划分为与波束数量相对应的几个区间，每个波束负责一个区间，相邻区间对应的波束频率不同；每个波束只在自身负责的区域内跳跃，则同频波束之间的角度间隔大于固定波束频率复用模式，即实现2色频率复用不干扰。

技术领域

本发明涉及一种跳波束通信系统频率复用方法，属于卫星通信领域。

背景技术

在传统卫星通信系统中，波束覆盖区域固定，在波束内通过广播方式传输数据，区域内所有面积均投射能量，在此情况下，存在大量的能量浪费，支持小终端的能力有限。

在传统卫星通信系统中，波位和波束一一对应，因而同频波束之间间隔至少为一倍波束角，至少为3色复用才能通过蜂窝排布的方式实现频率空间隔离。在此情况下，对每个波束的天线方向图旁瓣依然要求较高，同频波束之间的旁瓣相互干扰，导致很难提高信干比。

发明内容

本发明提供一种跳波束通信系统频率复用方法，能够实现2色复用的同时降低系统内干扰。

本发明通过以下技术方案实现：

根据目标服务区域确定单星扫描覆盖范围；

根据系统目标容量完成链路预算后得到天线波束增益最小值；根据业务类型对时延的要求确定单个波束扫描最大间隔时间，确定波位数量的最大值，再结合单星扫描覆盖范围确定波束角最小值，进而确定波束增益最大值；

确定天线波束增益的取值范围后，在该增益范围内设计天线波束方向图；

根据单波束服务区域优化所述天线波束方向图形状，使方向图形状与目标服务区域形状之间形成形状匹配关系；并根据匹配关系将波位安排在其目标服务区域内，形成波位排布图；将波位排布图划分为与波束数量相对应的几个区间，每个波束负责一个区间，相邻区间对应的波束频率不同；

在此基础上采用跳波束通信，每个波束只在自身负责的区域内跳跃，则同频波束之间的角度间隔大于固定波束频率复用模式，即实现2色频率复用不干扰。

进一步地，所述确定单星扫描覆盖范围具体包括：根据卫星与卫星之间的几何关系确定覆盖区域的形状和大小，再根据同轨道、异轨道之间的相位关系确定波束是采用圆形、方形或是其它形状。

进一步地，所述划分单波束服务区域具体包括：若单星覆盖范围为方形，则采用长条形状将单星覆盖范围划分为2～N个服务区域，若单星覆盖范围为圆形，则采用同心圆环将单星覆盖范围划分为2～N个服务区域，其中N为波位数量。

进一步地，所述服务区域大小的划分原则为保持地面总面积基本相同。

进一步地，所述波束方向图与目标服务区域形状之间形成匹配关系具体包括：若目标服务区域形状为长条状，则波束形状选择六边形。

进一步地，基于所述波位排布图，确定每一个波位的形状和位置，计算出每一个波位对应的相控阵阵元相位表，将该相位表上注卫星，卫星在每次波速跳跃前根据相位表提取对应的相位参数直接实施。

本发明的有益效果为：

1、本发明实现2色复用，达到最高频率复用效率。本发明可减少系统内同频波束之间的干扰，保持高的信干比支持高速率，例如同频波束之间的最小间隔可始终保持4倍波束角以上，从而信干比可始终大于20dB。

2、本发明中的圆形复用方法可降低地面卫通终端发射功率控制动态范围以降低难度、节省成本，短时间内的功率控制动态范围可控制在1dB范围内。