CN110518965B - 一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出采用基于波束交换结合用户迁移的方法实现非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰的规避，根据同步轨道卫星的干扰阈值通过非同步轨道卫星在地面设立干扰区域。根据干扰区域是否处在当前非同步轨道卫星的波束范围内，与相邻非同步轨道卫星交换波束覆盖范围；基于波束覆盖服务区的用户迁移，使可能造成上行干扰的用户迁移至相邻非同步轨道卫星。本发明很好地解决了非同步轨道卫星系统对同步轨道卫星系统的上行干扰问题，且保证了用户的服务质量，简单易实施。

Description

一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，具体来说涉及卫星同行领域的干扰规避方法，更具体地说，涉及一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法。

背景技术

与地面移动通信相比，卫星移动通信可以克服更加复杂的地理环境、可以覆盖更大的范围，在航空、海事和军事领域有很大需求。用于通信的卫星包括同步轨道卫星也叫高轨(GEO)卫星、非同步轨道卫星也叫中低轨道(MEO&LEO)卫星。GEO卫星运行于赤道上方，相对于地球静止；(MEO&LEO)卫星在相对于地球位置不断变化。在实际应用中，同步轨道卫星可能会处在非同步轨道卫星与非同步轨道卫星地面站连线附近，若两颗卫星使用相同频段，那么同步轨道卫星则会被非同步轨道卫星的地面站信号所干扰。国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)有相关规定，要求非同步轨道卫星在进行通信时必须采取措施防止对同步卫星产生干扰。现在通常采用的方法是当非同步轨道卫星运行到可能影响同步轨道卫星的地区时降低发射机功率的方式使干扰信号功率低于规定值，以此来规避干扰。但是降低发射机的功率会直接导致用户的通信质量下降，如何在保证用户通信质量的同时规避对同步轨道卫星的上行干扰，是十分重要的。

现有技术下，有一些干扰规避技术，例如：

《基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置》，申请号:CN201810598924.4，提出了一种基于星座轨迹的卫星欺骗干扰识别方法及装置，该方法基于获取到的各卫星的判决前的数据码序列建立星座图，通过星座图提取卫星空间分布特征识别欺骗卫星干扰。

《一种中小卫星时隙管理系统》，申请号:CN201811221710.1，公开了一种中小卫星时隙管理系统，通过明确卫星与终端间通信时隙分配的具体流程，以避免相邻卫星干扰。利用时隙分配实现资源的充分复用。

《回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法》，申请号:CN201780001221.2，公开了一种回归轨道卫星星座及地面站系统规避同步卫星干扰的方法。

《避免对同步卫星系统干扰的频谱感知盲区的判断方法及装置》，申请号:CN201710057281.8，提供一种避免对同步卫星系统干扰的频谱感知盲区的判断方法及装置，针对同步卫星和非同步卫星系统频谱共用的场景，同步卫星系统作为主用户，判断在非同步卫星系统检测的过程中是否会出现频谱感知的盲区。

《规避与同步卫星共线干扰的地面站系统及方法》，申请号:CN201610293756.9，公开了一种通过切换卫星规避与同步卫星共线干扰的地面站系统及方法，避免了非同步轨道卫星在共线干扰发生时需要关机或大幅降低发射功率的限制，地面站卫星通信保持连续，从而提升了非同步轨道卫星星座的可用性和通信容量，实现非同步轨道卫星与同步轨道卫星同频共存。

《一种分析各卫星通信系统之间相互干扰的方法》，申请号:CN201610587389.3，提出一种分析各卫星通信系统之间相互干扰的方法。通过分析相平面上所绘制相轨迹线和干扰保护区域的关系来分析不同卫星通信系统之间的相互干扰，确定超过干扰保护标准的时间、相位角度；该分析方法适用于分析多个卫星通信系统之间的相互干扰，将轨道位置变化规律反映于相位角度变化之中，减少了中间变量数目。

《用于避免超过非地球静止卫星系统的干扰限制的方法和装置》，申请号:CN201680019582.5，公开了一种非地球同步卫星系统，其中每个卫星具有一个天线(其可能是多元件天线)，以形成波束模式，其中该波束模式包括在该卫星的覆盖区中的波束集，其中在一种实现中，每个波束的形状基本上是具有短轴和长轴的椭圆形，其中短轴基本上是共线的，并且长轴基本上是东向西定向的。对于卫星而言，对于该波束集的一个子集的功率进行减小或关闭，其中将该子集中的每个波束减小到相应的功率电平或低于相应的功率电平，使得当向一个波束的供电超过其相应的功率电平时，等效功率通量密度(EPFD)超过地球表面上的某一点处的限制。

《全域覆盖多波束卫星LTE的辅助同步信道传输方法》申请号：CN201410031899.3，公开了一种全域覆盖多波束卫星LTE的辅助同步信道传输方法。该发明避免了全域覆盖多波束卫星LTE系统中不同卫星S-SCH之间的干扰，从而提高小区搜索的性能。

通过分析发现，现有技术是基于星座轨迹、时隙分配、调整地面站等方面的干扰规避策略，没有比较完善综合考虑用户使用质量的基于卫星调整方面上行干扰规避策略。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的考虑用户使用质量的基于波束交换的中低轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法。

根据本发明，本发明提供的一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，包括步骤：

S1、根据同步轨道上的同步轨道卫星的通信频段获取同步轨道卫星对应信号干扰阈值；

S2、根据同步轨道卫星的信号干扰阈值，确定非同步轨道卫星对应的干扰区域和无干扰区域；

S3、将存在干扰区域的非同步轨道卫星与相邻非同步轨道卫星进行波束交换；

S4、根据步骤S3非同步轨道卫星波束的交换情况，进行用户迁移，将用户从波束交换前波束覆盖该用户的非同步轨道卫星迁移到波束交换后波束覆盖该用户的非同步轨道卫星；

S5、遍历星下点位置纬度大于k的非同步轨道卫星，判断其是否进行过波束交换，若是，则将非同步轨道卫星恢复到原默认状态，并相应调整相应用户地面站天线指向。

其中，所述步骤S2包括如下步骤：

S21、根据同步轨道卫星的信号干扰阈值计算信号纬度阈值，其中所述纬度阈值是非同步轨道卫星波束下的用户在与其通信时发射的上行链路波束会对同步轨道卫星造成大于干扰阈值的干扰的区域边界纬度；

S22、根据步骤S21计算的纬度阈值，对星下点位置纬度小于或等于纬度阈值的非同步轨道卫星设立其对应的干扰区域，非同步轨道卫星的干扰区域内的所有用户与其通信时发射的上行链路会对同步轨道卫星产生大于干扰阈值的干扰、干扰区域外的无干扰区域的用户与非同步轨道卫星通信时则不会对同步轨道卫星产生大于干扰阈值的干扰。

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、由网络控制中心根据星历判断下一个时刻各个非同步轨道卫星的星下点位置纬度；

S32、根据步骤S31中判断得到的各个非同步轨道卫星下一时刻非同步轨道卫星的星下点位置，选出星下点位置纬度小于或等于同步轨道卫星纬度阈值的非同步轨道卫星，依此确定需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合；

S33、针对每一个需要进行波束交换的非同步轨道卫星，选择星下点纬度位置大于该非同步轨道卫星、且未被确定过交换的相邻非同步轨道卫星与其进行波束交换，相互偏转卫星天线，交换波束覆盖范围。

所述步骤S4包括如下步骤：

S41、网络控制中心将需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合信息填入信息字段中，通过卫星广播给所有用户对应的地面站；

S42、将经过波束交换的非同步轨道卫星原覆盖区域内的地面站偏转天线，指向波束交换后覆盖该区域的新的非同步轨道卫星；

S43、经过波束交换后，针对每一个非同步轨道卫星执行步骤S44；

S44、判断非同步轨道卫星的干扰区域是否被其本身卫星波束覆盖，若是，则将该非同步轨道卫星的干扰区域内的地面站偏转天线指向，连接到波束覆盖该区域的、且其本身干扰区域不在该区域的其他非同步轨道卫星或连接到波束覆盖该区域的、且不存在干扰区域的其他非同步轨道卫星，无干扰区域内的地面站不做调整。

与现有技术相比，本发明提出的非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法是采用基于波束交换结合用户迁移的方法规避干扰。根据同步轨道卫星的干扰阈值通过非同步轨道卫星在地面设立干扰区域。根据干扰区域是否处在当前非同步轨道卫星的波束范围内，与相邻非同步轨道卫星交换波束覆盖范围；基于波束覆盖服务区的用户迁移，使可能造成上行干扰的用户迁移至相邻非同步轨道卫星。本发明很好地解决了非同步轨道卫星系统对同步轨道卫星系统的上行干扰问题，且保证了用户的服务质量，简单易实施。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明实施例的根据LEO卫星对GEO卫星的干扰设立干扰区域的示意图；

图2为根据本发明实施例的LEO卫星波束交换和用户迁移避免对GEO卫星干扰示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的理解本发明，首先介绍一下本发明的背景。根据ITU相关规定，要求非同步轨道卫星在进行通信时必须采取措施防止对同步卫星产生干扰。现在通常采用的方法是当非同步轨道卫星运行到可能影响同步轨道卫星的地区时降低发射机功率的方式使干扰信号功率低于规定值，以此来规避干扰。但是降低发射机的功率会直接导致用户的通信质量下降，无法在保证用户通信质量的同时规避对同步轨道卫星的上行干扰。

本发明的目的是解决非同步轨道卫星对同步轨道卫星的干扰问题，提出了一种基于交换来改变波束覆盖范围并结合用户迁移的方法规避干扰，概括来说，包括以下几个步骤：

B1、通过ITU的相干保护标准的功率干扰阈值设立干扰区域，判断干扰区域是否完全处在非同步轨道卫星波束内；

B2、将干扰区域处于其波束覆盖范围内的非同步轨道卫星与相邻非同步轨道卫星进行波束交换；

B3、基于波束覆盖服务区的用户迁移，使可能造成上行干扰的用户迁移至相邻非同步轨道卫星。

下面结合附图以及实施例详细说明本发明的各个步骤。

步骤1、进行干扰区域的设立。

根据国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)的相干保护标准，地面站对于卫星产生的干扰信号的等效功率通量密度应不大于ITU RR第22款中表22-1A至表22-1E所给定干扰阈值，给定干扰阈值与通信频段相关。非同步轨道卫星波束下的用户在与其通信时发射的上行链路波束如果会对同步轨道上的同步轨道卫星造成大于ITU规定的干扰阈值的干扰，则将该用户所在区域称作干扰区域(Interference Area，IA区域)范围，此时，IA区域内的地球站向对应的非同步轨道卫星发送信号，会干扰同步轨道卫星。IA区域的范围会随着非同步轨道卫星的位置变动而不断变化。将纬度按非同步轨道卫星波束下IA区域情况分为有干扰区域和无干扰区域。如图1所示，以低轨(LEO)卫星为例，根据GEO卫星的干扰阈值，分别设立LEO卫星A、B、C、D、E、F、G的干扰区域，由图1可以看出，LEO卫星A、B、E存在IA区域，LEO卫星C、F、G不存在干扰区域。中轨(MEO)卫星的干扰区域设立方法与低轨(LEO)卫星一致。

步骤2、确定需要进行波束交换的卫星。

根据GEO卫星的给定干扰阈值，确定波束交换纬度阈值k，纬度阈值k是干扰区域边界恰好在非同步轨道卫星波束范围边界内的卫星星下点纬度值，星下点位置纬度小于或等于k的非同步轨道卫星需要进行波束交换。

非同步轨道卫星天线的参数设置不变，非同步轨道卫星星下点位置纬度小于或等于阈值k时，其波束覆盖范围内存在干扰区域，非同步轨道卫星星下点位置纬度小于或等于阈值k时，干扰区域内的所有地面站发射信号都会对同步轨道卫星产生干扰。此时系统需进行非同步轨道卫星波束的交换，使干扰区域内的地面站连接其它非同步轨道卫星，进而使干扰区域内的地面站信号对同步轨道卫星的干扰小于干扰阈值。

网络控制中心(Network Control Center，NCC)根据星历得出下一时刻各卫星的星下点位置纬度是否小于或等于k，确定需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合。如图1所示，LEO卫星A、B、E的星下点位置纬度均不大于k，需要进行波束交换，得到需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合为{A、B、E}。中轨(MEO)卫星的处理方式与低轨(LEO)卫星一致。

步骤3、执行波束交换策略。

根据步骤2确定的需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合，执行如下策略：

当非同步轨道卫星的星下点位置小于或等于k时，调整非同步轨道卫星的天线指向，从赤道开始，选择星下点纬度位置大于该非同步轨道卫星星下点纬度、且未被确定过交换的相邻非同步轨道卫星与其进行波束交换，相互偏转卫星天线，交换波束覆盖范围；相邻已被确定过交换的非同步卫星不再被选为交换波束的目的非同步轨道卫星。

如图1所示，LEO卫星B、E在星下点纬度为k时，它们的干扰区域的边界恰好在B、E波束范围内，也就是说B、E的干扰区域边界与其波束边界重合；LEO卫星A的星下点纬度小于k，其干扰区域全部在其波束范围内。这三颗卫星需要进行波束交换。如图2，由波束交换的策略，先确定LEO卫星A的目的交换卫星，因为LEO卫星B、E均为星下点纬度大于LEO卫星A星下点纬度的相邻卫星且星下点纬度相同，故两者取其一即可，这里选取LEO卫星B为LEO卫星A的目的交换卫星。LEO卫星E因为存在干扰区域，所以与LEO卫星F进行波束交换。中轨(MEO)卫星的波束交换方法与低轨(LEO)卫星一致。

步骤4、执行用户迁移。

网络控制中心NCC根据步骤3中的波束交换策略，将计算结果填入信息字段中，并通过卫星广播给所有用户对应的地面站；

调整干扰区域的地面站天线，将其从交换前覆盖其所在区域的非同步轨道卫星连接到波束交换后波束覆盖其所在区域的非同步轨道卫星上，即将经过波束交换的非同步轨道卫星原覆盖区域内的地面站偏转天线，指向波束交换后覆盖该区域的新的非同步轨道卫星；针对每一个非同步轨道卫星判断其干扰区域是否被其本身卫星波束覆盖，若是，则将该非同步轨道卫星的干扰区域内的地面站偏转天线指向，连接到波束覆盖该区域的、且其本身干扰区域不在该区域的其他非同步轨道卫星或连接到波束覆盖该区域的不存在干扰区域的其他非同步轨道卫星上，非干扰区域内的地面站不做调整。如图2所示，不难看出，交换波束后的LEO卫星A、B的干扰区域均不在其本身卫星波束覆盖范围内，将LEO卫星A原覆盖区域内的地面站偏转天线，连接到LEO卫星B；将LEO卫星B原覆盖区域内的地面站偏转天线，连接到LEO卫星A；将LEO卫星E原覆盖区域内的地面站偏转天线，连接到LEO卫星F；将LEO卫星F原覆盖区域内的地面站偏转天线，连接到LEO卫星E。经过波束交换和用户迁移后，遍历LEO卫星A、B、C、D、E、F、G，判断其干扰区域是否仍在其当前波束覆盖范围内，可以看出，经过与LEO卫星F波束交换后，LEO卫星E的干扰区域仍在其波束覆盖范围内，LEO卫星F的波束覆盖了LEO卫星E的干扰区域且LEO卫星F的不存在干扰区域，将LEO卫星E的干扰区域内的地面站偏转天线指向，连接到LEO卫星F。中轨(MEO)卫星的用户迁移方法与低轨(LEO)卫星一致。

步骤5、卫星复位

网络控制中心(Network Control Center，NCC)根据星历得出下一时刻各卫星的星下点位置纬度是否大于k，判断其是否进行了波束交换，若是，则将非同步轨道卫星恢复到原默认状态，并相应调整相应用户地面站天线指向。

本发明提出的非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法是采用基于波束交换结合用户迁移的方法规避干扰。根据同步轨道卫星的干扰阈值通过非同步轨道卫星在地面设立干扰区域。根据干扰区域是否处在当前非同步轨道卫星的波束范围内，与相邻非同步轨道卫星交换波束覆盖范围；基于波束覆盖服务区的用户迁移，使可能造成上行干扰的用户迁移至相邻非同步轨道卫星。本发明很好地解决了非同步轨道卫星系统对同步轨道卫星系统的上行干扰问题，且保证了用户的服务质量，简单易实施。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，其特征在于，包括步骤：

S1、根据同步轨道上的同步轨道卫星的通信频段获取同步轨道卫星对应信号干扰阈值；

S2、根据同步轨道卫星的信号干扰阈值，确定非同步轨道卫星对应的干扰区域和无干扰区域；

S3、将存在干扰区域的非同步轨道卫星与相邻非同步轨道卫星进行波束交换；

S4、根据步骤S3非同步轨道卫星波束的交换情况，进行用户迁移，将用户从波束交换前波束覆盖该用户的非同步轨道卫星迁移到波束交换后波束覆盖该用户的非同步轨道卫星。

2.根据权利要求1所述的一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，其特征在于，还包括步骤：

S5、遍历星下点位置纬度大于k的非同步轨道卫星，判断其是否进行过波束交换，若是，则将非同步轨道卫星恢复到原默认状态，并相应调整相应用户地面站天线指向。

3.根据权利要求2所述的一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

S21、根据同步轨道卫星的信号干扰阈值计算信号纬度阈值，其中所述纬度阈值是非同步轨道卫星波束下的用户在与其通信时发射的上行链路波束会对同步轨道卫星造成大于干扰阈值的干扰的区域边界纬度；

S22、根据步骤S21计算的纬度阈值，对星下点位置纬度小于或等于纬度阈值的非同步轨道卫星设立其对应的干扰区域，非同步轨道卫星的干扰区域内的所有用户与其通信时发射的上行链路会对同步轨道卫星产生大于干扰阈值的干扰、干扰区域外的无干扰区域的用户与非同步轨道卫星通信时则不会对同步轨道卫星产生大于干扰阈值的干扰。

4.根据权利要求3所述的一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

S31、由网络控制中心根据星历判断下一个时刻各个非同步轨道卫星的星下点位置纬度；

S32、根据步骤S31中判断得到的各个非同步轨道卫星下一时刻非同步轨道卫星的星下点位置，选出星下点位置纬度小于或等于同步轨道卫星纬度阈值的非同步轨道卫星，依此确定需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合；

S33、针对每一个需要进行波束交换的非同步轨道卫星，选择星下点纬度位置大于该非同步轨道卫星、且未被确定过交换的相邻非同步轨道卫星与其进行波束交换，相互偏转卫星天线，交换波束覆盖范围。

5.根据权利要求3所述的一种非同步轨道卫星对同步轨道卫星上行干扰规避方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：

S41、网络控制中心将需要进行波束交换的非同步轨道卫星的集合信息填入信息字段中，通过卫星广播给所有用户对应的地面站；

S42、将经过波束交换的非同步轨道卫星原覆盖区域内的地面站偏转天线，指向波束交换后覆盖该区域的新的非同步轨道卫星；

S43、经过波束交换后，针对每一个非同步轨道卫星执行步骤S44；

S44、判断非同步轨道卫星的干扰区域是否被其本身卫星波束覆盖，若是，则将该非同步轨道卫星的干扰区域内的地面站偏转天线指向，连接到波束覆盖该区域的、且其本身干扰区域不在该区域的其他非同步轨道卫星或连接到波束覆盖该区域的、且不存在干扰区域的其他非同步轨道卫星，无干扰区域内的地面站不做调整。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上包含有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至5任一所述方法的步骤。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，在所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5中任一所述方法的步骤。

Images