CN108123761A - 一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法 - Google Patents

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李培儒
马宇飞
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Abstract

本发明公开了一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法。系统发射功率受卫星转发器的地域覆盖特性、通信双方所处地理位置、站型大小、天气情况、载波速率等多方面因素的影响。尤其在FDMA‑DAMA系统中，由于资源分配的动态性、实时性等特性，使系统对发射功率的控制和调整更加复杂。本发明主要通过设计一种归一化的相对性功率参考值计算的改进方法，大大减少了测试量，使测试更加方便，无需区分站型，适应范围更广，能够提高卫星通信系统自动化程度，达到快速组网的目的。

Description

一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法
技术领域
本发明公开了一种卫星通信地球站功率基准值测试与计算方法。卫星通信组网过程中，网内每个地球站的射频发射功率的合理设置一直都是一个较难解决的问题，因此，卫星通信系统中提高射频发射功率的计算效率和准确度直接关系到系统的可用性程度。
背景技术
在卫星通信系统中，对系统功率的控制是关系到整个卫星通信系统可用性的关键因素。系统发射功率应根据卫星转发器的地域覆盖特性、通信双方所处地理位置、站型大小、天气情况、载波速率等因素进行合理的设置。尤其在FDMA-DAMA卫星通信系统中，由于资源分配的动态性和实时性，使对系统功率控制的更加复杂。
传统方案虽然能够自动完成功率基准值的测试、计算和分配，但传统方案存在以下不足：
(1)测试过程复杂，针对一个站的功率基准值的测试，需要多次建立到多站型、多站的链路进行多次测试，当卫星网中地球站较多，站型多样时整个系统的测试量较大；
(2)卫星通信系统的可移植性和扩展性较差，系统已建成的情况下，如需更换卫星或正在使用转发器参数发生变化，原有测试值将无法使用，需要全部重新测试。其次，当系统需要扩展，在原有系统中加入新的卫星或者建立新的地球站，针对扩展部分所需要的测试工作量也较大；
(3)误差较大，当采用站到站型的功率参考值方案时，由于同型地球站所处地理位置不同，该参考值实际是由对多个同型地球站测试值平均后得到的，有时与实际参考值差别较大。
传统功率基准值测试和计算方法的不足采用直接站到站之间进行功率测试的方法造成的。造成测试工作量增大，同时为了较少测试工作量，变换为站到站型间进行测试，一定程度较少了测试量，却又将引起同型地球站因地理位置不同造成的误差。
发明内容
本发明索要解决的技术问题是提供一种卫星通信地球站功率基准值测试与计算方法。系统发射功率受卫星转发器的地域覆盖特性、通信双方所处地理位置、站型大小、天气情况、载波速率等多方面因素的影响。尤其在FDMA-DAMA系统中，由于资源分配的动态性、实时性等特性，使系统对发射功率的控制和调整更加复杂。本发明主要通过设计一种归一化的相对性功率参考值计算的改进方法，大大减少了测试量，使测试更加方便，无需区分站型，适应范围更广，能够提高卫星通信系统自动化程度，达到快速组网的目的。
本发明的技术方案为：
一种卫星通信地球站功率基准值测试与计算方法，具体包括以下步骤：
A、首先选择一个地球站作为基准站，其他地球站作为被测站；
B、在晴天情况下，所有被测站分别与基准站以指定调制编码方式，按照指定信息速率开通一条到对端的载波；基准站达到特定信噪比门限值时，被测站发送载波使用的功率值作为该被测站的发送功率基准值；被测站达到特定信噪比门限值时，基准站发送载波使用的功率值作为该被测站的接收功率基准值；并将所有被测站的发送功率基准值与接收功率基准值建立通信功率查表；
C、以基准站为媒介，通过查找通信功率查找表间接计算出两个地球站之间的功率基准值；
D、对步骤C中计算的两个地球站之间的功率基准值进行功率基准值校正，包括信息速率校正DIR和调制编码方式校正DM；
E、对校正后的功率基准值进行雨衰补偿。
步骤C中，功率基准值计算方法，具体为：任意两个地球站I、J之间通信时的功率基准值计算公式如下：
Pij＝Pui+Pdj–Pu0
公式中Pui为地球站I发送基准功率值，Pdi为地球站J接收基准功率值，Pu0为基准站自环的接收功率基准值。
步骤D具体为：
对功率基准值进行DIR校正，公式如下：
P'ij＝Pij+10log([IR]1/[IR]0)
公式中Pij为未进行DIR校正前的功率值，P'ij为校正后的功率值，[IR]0为步骤A中测试所使用的基准信息速率，[IR]1为实际使用的信息速率。
对功率基准值进行DM校正。公式如下：
P”ij＝P'ij+[Eb/N0]Ref1-[Eb/N0]Ref0
公式中P’ij为未进行DM校正前的功率值，P”ij为校正后的功率值，[Eb/N0]Ref0为步骤A中测试所使用的调制编码方式所对应的信噪比，[Eb/N0]Ref1为实际使用的调制编码方式所对应的信噪比。
本发明与现有技术相比，所取得的有益效果为：
(1)测试过程简单，针对一个站的功率基准值的测试，不需要多次建立到多站型、多站的链路进行多次测试，测试量小；
(2)卫星通信系统的可移植性和扩展性好，误差小。
附图说明
图1功率基准值方案场景原理图；
图2地球站发射功率计算流程图。
具体实施方式
以下结合附图1、2对本发明做进一步说明。
一种卫星通信地球站功率基准值测试与计算方法，具体步骤如下，
A、首先在卫星通信网内选择一个地球站作为基准站O，然后再选择两个地球站作为被测站(即发送方的被测站A和接收方的被测站B)，如图1所示，其中PAO为从地球站A到基准站O载波的功率，由GA和GOd表示，POB为从基准站O到地球站B载波的功率，由GOu和GB表示，PAB为从地球站A到地球站B载波的功率，由GA和GB表示，POO为基准站O自环载波的功率，由GOu和GOd表示。基准站O布置一个网控中心软件，网控中心软件主要负责实现卫星通信链路功率基准值测试、计算和保存，并向被测站下发功率基准值计算结果，被测站A、B分别布置一个网管代理软件，网管代理软件主要负责向中心站回传本站监控信息，并接收功率基准值计算结果；
B、对被测站A的功率基准值进行测试。选择在晴天情况下，被测站A以指定调制编码方式(如QPSK 1/2)、指定速率(如IR＝128kbps)向基准站O发起通信载波，调整发射功率保证基准站接收信噪比达到基准信噪比(如Eb/N0为7.0dB)，此时记录发射功率为被测站A发送功率基准值PAO，记为PuA；同样在晴天情况下，基准站O以指定调制编码方式、速率向被测站A发起通信载波，调整发射功率保证被测站A接收信噪比达到基准信噪比，此时记录发射功率为被测站A接收功率基准值POA，记为PdA。使用上述相同方法分别测试PuB、PdB、PuO、PdO(其中PuB为地球站B的发送功率基准值，PdB为地球站B的接收功率基准值，PuO为基准站O的发送功率基准值，PdO为基准站O的接收功率基准值，PuO＝PdO)，并将测试覆盖全网每个地球站与基准站的收发基准功率Pui、Pdi(其中Pui为任意地球站I的发送功率基准值，Pdi为任意地球站I的接收功率基准值)，最终建立通信功率查表，将通信功率查表保存在网控中心数据库中；根据地球站所在雨区分配合适的固定雨衰补偿，保证其在下雨情况下能够正常通信，将该补偿值保存在网控中心数据库中；
C、当网控中心收到站A→B建链申请时，FDMA-DAMA卫星通信系统根据不同业务类型，为该链路指定相应的调制编码方式、信息速率等配置信息，并为该链路划分空闲频率；
D、根据步骤B中所制的通信功率查表查询出相关功率基准值PuA、PdA、PuB、PdB、PuO、PdO；
E、计算A→B通信发射功率基准值；任意两个地球站I、J之间通信时的功率基准值计算公式如下：
Pij＝Pui+Pdj–Pu0
式中，Pui为地球站I的发送功率基准值，Pdj为地球站J的接收功率基准值，Pu0为基准站的接收功率基准值。将步骤D中查询出的相关功率基准值代入上述公式，得到A→B通信发射功率基准值；
F、判断步骤D中所述系统指定的调制编码方式、信息速率等相关信息是否为基准调制编码方式M、基准速率IR，若相同则功率基准值则无需进行处理，若不同则需要进行DIR校正或DM校正，并最终做是否大于最大功率的容错判断；
将A→B通信发射功率基准值按照如下方式践行校正；
对功率基准值进行信息速率校正，公式如下：
P’ij＝Pij+10log([IR]1/[IR]0)
公式中Pij为未进行信息速率校正校正前的两个地球站之间的功率基准值，Pij'为信息速率校正后的功率基准值，[IR]0为步骤B中测试所使用的指定信息速率，[IR]1为实际使用的信息速率；
对功率基准值进行调制编码方式校正，公式如下：
P”ij＝Pij'+[Eb/N0]Ref1-[Eb/N0]Ref0
式中，Pij'为信息速率校正后的功率基准值，P”ij为调制编码方式校正后的功率基准值，[Eb/N0]Ref0为步骤B中测试所使用的指定信息速率，[Eb/N0]Ref1为实际使用的信息速率。
判断功率P”ij是否超过上限值Pth，若超过该上限值Pth，则将上限值Pth作为最终校正的结果。
G、若没有超过上限则从数据库中查询通信双方地球站A、B的雨衰补偿值，对功率基准值进行雨衰补偿；
H、网控中心将计算出的功率基准值，连同其他通信相关参数一并下发给地球站A和地球站B，并通过地球站A和地球站B中各自的网管代理软件将这一系列设备参数设置到相应设备上，完成一次自动建链过程；
I、重复步骤D―步骤I，如图2所示，计算其他地球站I→J通信所用功率情况，实现网内任意地球站间卫星通信的自动建链。
最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可对前述实施例的技术方案进行修改，或对其他部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
A、首先选择一个地球站作为基准站，其他地球站作为被测站；
B、在晴天情况下，所有被测站分别与基准站以指定调制编码方式，按照指定信息速率开通一条到对端的载波；基准站达到特定信噪比门限值时，被测站发送载波使用的功率值作为该被测站的发送功率基准值；被测站达到特定信噪比门限值时，基准站发送载波使用的功率值作为该被测站的接收功率基准值；并将所有被测站的发送功率基准值与接收功率基准值建立通信功率查表；
C、以基准站为媒介，通过查找通信功率查找表间接计算出两个地球站之间的功率基准值；
D、对步骤C中计算的两个地球站之间的功率基准值进行功率基准值校正，包括信息速率校正DIR和调制编码方式校正DM；
E、对校正后的功率基准值进行雨衰补偿。
2.根据权利要求1所述的一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法，其特征在于：步骤C中，功率基准值计算方法，具体为：任意两个地球站I、J之间通信时的功率基准值计算公式如下：
Pij＝Pui+Pdj–Pu0
式中，Pui为地球站I的发送功率基准值，Pdj为地球站J的接收功率基准值，Pu0为基准站自环的接收功率基准值。
3.根据权利要求1所述的一种卫星通信地球站功率基准值的测试与计算方法，其特征在于：步骤D具体为：
对功率基准值进行信息速率校正，公式如下：
P′ij＝Pij+10log([IR]1/[IR]0)
公式中Pij为未进行信息速率校正校正前的两个地球站之间的功率基准值，P′ij为信息速率校正后的功率基准值，[IR]0为步骤B中测试所使用的指定信息速率，[IR]1为实际使用的信息速率；
对功率基准值进行调制编码方式校正，公式如下：
P″ij＝P′ij+[Eb/N0]Ref1-[Eb/N0]Ref0
式中，P′ij为信息速率校正后的功率基准值，P″ij为调制编码方式校正后的功率基准值，[Eb/N0]Ref0为步骤B中测试所使用的调制编码方式所对应的信噪比，[Eb/N0]Ref1为实际使用的调制编码方式所对应的信噪比。
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