[发明专利]一种基于毫米波的星群多波束接收的干扰抑制方法

权利要求书

1.一种基于毫米波的星群多波束接收的干扰抑制方法，应用场景是：在基于毫米波的星群通信系统中，位于星群中心的主星的每个扇区天线配备有多个波束，当多颗卫星运动到一颗主星的同一个扇区的覆盖范围内，并向该主星发送消息时，在主星处出现波束重叠；其特征在于，所述方法根据星群中所有卫星的位置，调整卫星的波束指向，以使得每个波束覆盖范围内只有一颗发送卫星或接收卫星；所述方法包括：

在信标间隔的关联波束赋形训练A-BFT时隙内执行波束偏置；

所述的波束偏置是在卫星当前对准的波束方向上添加波束偏置角度；所述的波束偏置角度，以使得星群网路的可达速率最大，通过遗传算法获得；

所述的星群网路的可达速率是由各接收卫星的可达速率求和得到，表示如下：

其中，为星群网路的可达速率，代表接收卫星集合，为接收卫星j的可达速率，表示发送卫星i和接收卫星j之间的发送偏置角，分别表示发送卫星i和接收卫星j之间的接收偏置角；

使得星群网路的可达速率最大，表示为如下：

其中，θ_ml表示接收卫星的波束的主瓣宽度，表示接收卫星的扇区的宽度，N表示波束数量；

所述的遗传算法如下：

步骤1，初始化个体；设初始由遗传算法随机生成S个种群，每个种群中包含A个个体，每个个体为发送卫星或接收卫星的波束偏置角度，表示为个体的集合表示为其中，A＝2I，I为集合中的卫星数量，是发送卫星的集合，S为每代规模；

步骤2，计算种群的适应度；以星群网络整体的可达速率作为适应度函数计算如公式(1)所示，获取每个种群的适应度值；

步骤3，从当代群体中选择出优良种群组成新一代群体，种群的选择概率p_a可表示为：

其中，F_a就是种群的适应度，F_b就是种群的适应度；

设从当代群体中保留的种群数量为N₁个，表示为那么剩下的M＝S–N₁个种群中的个体将由遗传算法的交叉和变异操作产生；

对当代群体的某个种群中的第k个个体θ_k和第l个个体θ_l在第g位通过交叉操作，得到θ_kg和θ_lg，如下：

θ_kg＝θ_kg(1-b)+θ_lgb (4)

θ_lg＝θ_lg(1-b)+θ_kgb (5)

其中，θ_kg表示第k个个体θ_k的第g位；θ_lg表示第l个个体θ_l的第g位；b是[0,1]区间的随机数；通过交叉操作产生新个体，设交叉操作产生的种群数目为M₁，表示为

对某个种群中在第a个个体的第g个基因θ_ag进行变异的操作方法为：

其中，θ_max是基因θ_ag的上界，θ_min是基因θ_ag的下界，f(u)＝r₂(1-o/K_max)²，r是一个随机数，o是当前迭代次数，K_max是最大进化次数，r为[0,1]区间的随机数；通过变异操作产生新个体，设变异操作产生的种群数目为M₂，表示为M＝M₁+M₂；

步骤4，选择得到的交叉操作得到的和变异操作得到的共同组成新一代群体，将得到的新一代群体作为当代群体；判断当前代数k是否大于设置的最大迭代次数K_max，如果是，停止迭代，输出当前的最优群体获得每个波束的最佳偏置角度；否则，继续转步骤2执行；

重复执行上面步骤1～4共Q次，每一次都得到一个最优解，重复Q次后，得到Q个最优解，从这些最优解中再选出最优的结果，作为最终的波束偏置方案。