CN105578409B - 基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法 - Google Patents

基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，包括，根据终端的属性信息确定终端的信道信息；根据终端的信道信息对终端的发射功率进行初始化，以获取终端的初始化发射功率；根据卫星接收端的实时信噪比和终端的初始化发射功率调整终端的发射功率。本发明的方法可以根据终端位置确定对应的接收天线增益和路径损耗，根据天线增益和路径损耗之差，为不同位置的终端初始化设置不同的发射功率，同时根据不同信道的衰减情况，根据信噪比进一步调整终端发射功率，使其满足上述原则，并通过合理分配带宽资源和控制终端发射功率从而有效提高载干比，进而改善接收端的信噪比情况，提高卫星转发器总容量。

Description

基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法
技术领域
本发明涉及多波束卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法。
背景技术
卫星通信系统容量不仅与带宽有关，还与当前信道情况和资源分配情况密切相关。在静止轨道多波束频率复用卫星通信中，载噪比和载干比联合决定了信道情况，而载干比主要由相邻波束间频率复用情况决定，与频率复用次数和发射功率有关。终端在本波束内发射功率越高，则本波束内吞吐量越大，但由于波束间互相存在干扰，因此会严重导致相邻波束信噪比恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，用以解决现有技术中波束间互相干扰导致相邻波束信噪比恶化的问题。
本发明提供了一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，包括如下步骤：
根据终端的属性信息确定终端的信道信息；
根据终端的信道信息对终端的发射功率进行初始化，以获取终端的初始化发射功率；
根据卫星接收端的实时信噪比和终端的初始化发射功率调整终端的发射功率。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：本发明的方法可以根据终端位置确定对应的接收天线增益和路径损耗，根据天线增益和路径损耗之差，为不同位置的终端初始化设置不同的发射功率，使得发射端EIPR与接收天线增益相加后再减去路径损耗之差相等；同时根据不同信道的衰减情况不同，实时估计卫星接收端终端信噪比情况，根据信噪比进一步调整终端发射功率，使其满足上述原则，最终满足转发器整体容量最大化，本发明的方法能很好的适应多波束频率复用卫星的容量需求，并满足终端的传输业务需求，通过合理分配带宽资源和控制终端发射功率从而有效提高载干比，进而改善接收端的信噪比情况，提高卫星转发器总容量。
附图说明
图1为本发明基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法流程图；
图2为本发明将波束内地理坐标按照接收天线增益进行区域划分示意图；
图3为本发明的带宽与速率分配示意图；
图4为本发明根据终端的属性信息确定终端的信道信息的流程图；
图5为本发明对终端的发射功率进行初始化的流程图；
图6为本发明调整终端的发射功率的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明公开了一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，根据终端的属性信息确定终端的信道信息；
在本发明实施例中，对于对地静止轨道(Geostationary Orbit，简称GEO)多波束天线卫星系统来说，地面每一点对应的卫星接收天线增益均为固定值，因此，在本发明中，如图2所示，首先可以将波束内地理坐标按照接收天线增益的大小分为两个区域：第一区域和第二区域，其中，第一区域对应的接收天线增益为55～60dBi，第二区域对应的接收天线增益为50～55dBi。第一区域支持中高速率通信，第二区域支持中低速率通信。
由于系统返向链路总带宽为400MHz，其中20GHz～20.1GHz为高速通信频段，20.1GHz～20.3GHz为中速通信频段，20.3GHz～20.4GHz为低速通信频段，参见图3所示，因此，按照上述区域划分可以包括图3中的四种情况，分别是：第一区域高速率、第一区域中速率、第二区域中速率和第二区域低速率。
在本实施例中，终端的属性信息包括终端的地理坐标和当前的业务类型，终端的信道信息包括终端的接收天线增益和路径损耗。具体的，如图4所示，根据终端的地理坐标和当前的业务类型确定终端的接收天线增益和路径损耗可以通过以下方法实现：
步骤S401，获取终端的地理坐标和当前的业务类型；
步骤S402，根据终端的地理坐标确定终端当前所属区域，根据终端当前所属区域确定终端的接收天线增益；
步骤S403，根据终端当前的业务类型确定终端的通信速率；
步骤S404，根据终端的接收天线增益和通信速率确定终端的路径损耗。
例如，终端开机后，可以获取终端的地理坐标，如终端当前所在位置信息，可以是终端当前所在的经、纬度，从而可以通过终端位置(经、纬度)确定终端当前所属区域，即确定终端当前所属第一区域或第二区域，进而根据第一区域或第二区域分别对应的接收天线增益而确定终端的接收天线增益。
并结合终端当前需要传输的业务类型，确定终端需要传输的通信频段，以根据通信频段确定其通信速率为高速率、中速率或低速率。然后根据终端的接收天线增益和具体的通信速率确定终端的路径损耗，进而可以根据终端的接收天线增益和路径损耗确定终端的增益路损差。如终端的接收天线增益为G，路径损耗为L，则其增益路损差差为G-L。
步骤S102，根据终端的信道信息对终端的发射功率进行初始化，以获取终端的初始化发射功率；
在本实施例中，初始化时由上述步骤可知终端对应的接收天线增益、路径损耗以及增益路损差，那么，如何为不同位置的终端初始化设置不同的发射功率，假设发射天线增益不可调，即发射端有效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power，简称EIRP)的变化仅由发射功率P决定，使得发射端P与接收天线增益G相加后再减去路径损耗之差相等的发射功率P为最佳的初始化发射功率。
可以通过预先绘制联合计算表，该表具体以波束为单位，表内同时需区分第一区域或第二区域，将波束覆盖范围内所有位置(可以以经、纬度步进为0.5°)对应接收天线增益及链路传输损耗(路径损耗以及增益路损差)列出，以波束A为例，联合计算表形式如下表所示：
Figure BDA0000882400260000041
对于一个波束而言，它的干扰波束主要是周围距离较近的波束，因此，可以考虑以终端所在的波束为中心，取其经纬度±20°范围内的同频波束为干扰波束，因此，可以查找该范围内的联合计算表，确定范围内某一区域(第一区域或第二区域)的最大增益路损差VMax，假设终端当前所在位置的增益路损差为VRand，预设的第一区域和第二区域的最大发射功率均为P1，则当前所在位置的终端的初始化功率Pinit＝P1-(VMax-VRand)。
具体的，在本实施例中，若预设的第一区域和第二区域的最大发射功率P1为10W，则对终端的发射功率进行初始化的过程如图5所示，包括如下步骤：
步骤S501，终端开机；
步骤S502，读取自身位置，确定区域及业务类型；
步骤S503，查表获取对应增益路损差；
步骤S504，Pinit＝10-(VMax-VRand)；根据最大发射功率并通过公式计算得终端的初始化发射功率Pinit；
步骤S505，初始化结束。
从而完成终端的发射功率初始化过程。
步骤S103，根据卫星接收端的实时信噪比和终端的初始化发射功率调整终端的发射功率。
根据最优化准则，当各个波束间同频信号在卫星接收端功率相等时，可以使得转发器容量最大化。但是，在不增大发射功率前提下提高接收端载噪比较困难，因此，本发明通过合理分配带宽资源和控制终端发射功率而有效提高载干比，以改善接收端的信噪比情况，进而提高卫星转发器总容量。
在本实施例中，由于不同信道的衰减情况不同，因此还需实时估计卫星接收端终端信噪比情况，然后根据信噪比进一步调整终端发射功率，使其满足上述原则，最终满足转发器整体容量最大化。具体的，通过实时获取卫星接收端的的信噪比，将其与预设的信噪比阈值进行比较，从而获取实时信噪比与阈值之间的差值，以确定终端的预发射功率为差值和终端的初始化发射功率之和；进一步将终端的预发射功率与预设的最大发射功率阈值进行比较，如果终端的预发射功率大于预设的最大发射功率阈值，则将预设的最大发射功率阈值作为终端调整后的发射功率；否则将终端的预发射功率作为终端调整后的发射功率。
图6为本发明调整终端的发射功率的流程图，还是以预设的最大发射功率阈值为10W进行说明，如图6所示，包括如下步骤：
步骤S601，读取信噪比；
步骤S602，与阈值比较得到差值D；
步骤S603，确定预发射功率P＝Pinit+D；
步骤S604，P≤10；将预发射功率P与预设的最大发射功率阈值10进行比较；如果预发射功率P大于预设的最大发射功率阈值10，则执行步骤S605，否则执行步骤S606；
步骤S605，Pn＝10；将预设的最大发射功率阈值10作为终端调整后的发射功率Pn；
步骤S606，Pn＝P；将终端的预发射功率P作为终端调整后的发射功率Pn；
步骤S607，结束并返回步骤S601以执行下一次的功率调整。
本发明基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，可以根据终端位置确定对应的接收天线增益和路径损耗，根据天线增益和路径损耗之差，为不同位置的终端初始化设置不同的发射功率，使得发射端EIPR与接收天线增益相加后再减去路径损耗之差相等；同时根据不同信道的衰减情况不同，实时估计卫星接收端终端信噪比情况，根据信噪比进一步调整终端发射功率，使其满足上述原则，最终满足转发器整体容量最大化，本发明的方法能很好的适应多波束频率复用卫星的容量需求，并满足终端的传输业务需求，通过合理分配带宽资源和控制终端发射功率从而有效提高载干比，进而改善接收端的信噪比情况，提高卫星转发器总容量。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
根据终端的属性信息确定所述终端的信道信息；
所述根据终端的属性信息确定所述终端的信道信息具体为：根据终端的地理坐标和当前的业务类型确定所述终端的接收天线增益和路径损耗；
根据所述终端的信道信息对所述终端的发射功率进行初始化，以获取所述终端的初始化发射功率；
根据卫星接收端的实时信噪比和所述终端的初始化发射功率调整所述终端的发射功率。
2.根据权利要求1所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述根据终端的属性信息确定所述终端的信道信息之前还包括：将波束内地理坐标按照接收天线增益的大小划分为第一区域和第二区域，所述第一区域支持中、高速率通信，所述第二区域支持中、低速率通信；
所述第一区域对应的接收天线增益为55～60dBi；所述第二区域对应的接收天线增益为50～55dBi。
3.根据权利要求1所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述根据终端的地理坐标和当前的业务类型确定所述终端的接收天线增益和路径损耗，包括：
获取所述终端的地理坐标和当前的业务类型；
根据所述终端的地理坐标确定所述终端当前所属区域，根据所述终端当前所属区域确定所述终端的接收天线增益；
根据所述终端当前的业务类型确定所述终端的通信速率；
根据所述终端的接收天线增益和通信速率确定所述终端的路径损耗。
4.根据权利要求3所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述根据终端的地理坐标和当前的业务类型确定所述终端的接收天线增益和路径损耗之后，还包括：
根据所述终端的接收天线增益和路径损耗确定所述终端的增益路损差。
5.根据权利要求4所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述根据所述终端的信道信息对所述终端的发射功率进行初始化，包括：
根据预设的联合计算表确定一定范围内的最大增益路损差；
根据所述终端的路径损耗和预设的最大发射功率阈值对所述终端的发射功率进行初始化，以获取所述终端的初始化发射功率；
其中，所述终端的初始化发射功率等于所述预设的最大发射功率阈值减去所述最大增益路损差和所述终端的增益路损差的差值。
6.根据权利要求5所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，所述根据卫星接收端的实时信噪比和所述终端的初始化发射功率调整所述终端的发射功率，包括：
实时获取所述卫星接收端的的信噪比；
将所述信噪比与预设的阈值进行比较，以获取差值；
根据所述差值和所述终端的初始化发射功率确定所述终端的预发射功率；
若所述终端的预发射功率大于预设的最大发射功率阈值，则将所述预设的最大发射功率阈值作为所述终端调整后的发射功率；否则将所述终端的预发射功率作为所述终端调整后的发射功率；
其中，所述终端的预发射功率等于所述差值和所述终端的初始化发射功率之和。
7.根据权利要求2～6任一项所述的基于多波束卫星通信系统的终端发射功率的调整方法，其特征在于，高速率通信的通信频段为20GHz～20.1GHz；中速率通信的通信频段为20.1GHz～20.3GHz；低速率通信的通信频段为20.3GHz～20.4GHz。
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