CN114665950B - 空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法 - Google Patents

空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其步骤包括：获取相关计算参数信息；查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束；将需要进行支持度计算的地球区域网格划分为K个网格点；分别利用用户需求的发射功率谱密度和解调门限判断每个网格点地球站是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求；统计满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量，计算上行链路的支持度。本发明使用网格法对目标地球区域进行分解，支持度计算更加全面可信，且用户在需要粗略支持度时，可选择使用发射功率谱密度计算支持度，若需要精确支持度，则选择利用解调门限进行计算。本发明方法简单，具有较好工程可实现性。

Description

空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法。
背景技术
空间频谱资源指的是卫星频率和轨道资源，是卫星系统发展的基本要素。随着卫星通信技术的发展壮大，世界各国对空间频谱资源的争夺越来越呈现白热化趋势。在对空间频谱资源进行利用时，需要评估其对卫星系统的价值，以判断该资源是否可以有效地应用到卫星系统中，以达到高效利用空间频谱资源的目的。上行链路的支持度指的是在卫星通信系统中由地球站能够成功发送信息到卫星系统的数量占比，在实际计算中，需要指定地球上的某个区域，将区域分割成网格点，分别计算网格点与空间频谱资源应用的卫星系统之间支持度。现有对空间频谱资源上行链路的支持度计算方法较为欠缺，导致目前暂无现有的实施方案，为了增强我国用于卫星系统的频轨资源储备量，研究并制定一套完整的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法必不可少。
发明内容
针对现有对空间频谱资源上行链路的支持度计算方法较为欠缺的问题，本发明公开了一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，能够量化计算空间频谱资源对卫星系统上行链路的支持度，实现由经纬度区域计算出空间频谱资源是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求。上行链路的支持度指的是在卫星通信系统中能够成功发送信息到卫星系统的地球站占总地球站的数量占比。
本发明公开了一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其步骤包括：
S1、获取相关计算参数信息；其具体包括需要进行计算的空间频谱资源标识ntc_id，需要进行支持度计算的地球区域region，目标频段freq_need，以及对计算方法的选择标识method_flag，用户需求的发射功率谱密度psd，用户需求的解调门限thresold；
S2、查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束；
根据空间频谱资源标识ntc_id，获取该资源下的所有波束，依次读取每个波束的频率范围，与目标频段freq_need进行比对，若二者存在重叠频段，则将该波束信息保存至数组freq_list中，将该波束作为空间频谱资源中满足目标频段条件的波束。
S3、将需要进行支持度计算的地球区域region网格划分为K个网格点；根据区域region在地图上的经纬度，将区域region均匀划分为K个网格点，每个网格点处设置有一个卫星通信系统的地球站，称为网格点地球站，每个网格点地球站由经纬度序列进行标识；对计算方法的选择标识method_flag 进行判断，若method_flag为0，则使用用户需求的发射功率谱密度psd进行网格点地球站的判断，转入步骤S4；若method_flag为1，则使用用户需求的解调门限thresold进行网格点地球站的判断，转入步骤S5。
S4、利用用户需求的发射功率谱密度判断每个网格点地球站是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，按照顺序测试每个网格点地球站是否满足上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识 ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，并将标识ok_flag字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S41、判断网格点地球站是否已满足上行链路的最低通信要求，检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站已满足上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进入步骤S42。
S42、计算卫星通信系统中卫星与网格点地球站的路径距离d，其计算公式为：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星的经纬度坐标。
S43、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2；
S44、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S45、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。
S46、计算网格点地球站发射增益G。根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站的发射增益G。
S47、计算网格点地球站的有效全向辐射功率EIRP。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到其有效全向辐射功率EIRP，其计算公式为：
EIRP＝P+G-LF；
S48、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的发射功率谱密度psd进行判断，若 EIRP≥psd，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若EIRP＜psd，则说明该网格点地球站在此波束下不能达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S5、利用用户需求的解调门限计算每个网格点地球站是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，依次计算每个网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，将ok_flag 字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S51、判断网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求。检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续进行对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进行步骤S52；
S52、计算卫星系统中卫星与网格点地球站的路径d。其计算公式如下：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星经纬度坐标；
S53、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2，
S54、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星通信系统之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S55、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。
S56、计算网格点地球站发射增益G。根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站发射增益G。
S57、计算卫星接收增益gain。根据空间频谱资源标识ntc_id以及波束在地球上的投影范围，计算该波束的投影范围的轮廓线coArea，根据投影范围中心点和网格点地球站之间的距离，得到卫星的接收增益gain。
S58、计算卫星接收功率Pr。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到卫星接收功率Pr，其计算公式为：
Pr＝G+P-LF+gain；
S59、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的解调门限thresold进行判断，若Pr≥thresold，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若Pr＜thresold，则说明该网格点地球站在此波束下未达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S6、统计满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量，计算上行链路的支持度；对K个网格点地球站,循环检测其ok_flag字段，并设置num变量记录已达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量。若网格点地球站的ok_flag字段为1时，num变量加1；当网格点地球站的ok_flag字段为0时，num不变。将满足上述最低通信要求的网格点地球站数量与网格点地球站总数量的比值，作为空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度supportup，其计算公式为：
其中，K为网格点地球站总数量。
本发明的有益效果为：
(1)本发明使用网格法对目标地球区域进行分解，支持度计算更加全面可信；(2)本发明的计算方法可选，用户在需要粗略支持度时，可选择使用发射功率谱密度计算支持度，若需要精确支持度，则选择利用解调门限进行计算；(3)本发明方法简单，可运行性强，具有较好工程可实现性。
附图说明
图1为本发明方法的实现流程图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明内容，这里给出三个实施例。
图1为本发明方法的实现流程图。
实施例一：
本发明公开了一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其步骤包括：
S1、获取相关计算参数信息；其具体包括需要进行计算的空间频谱资源标识ntc_id，需要进行支持度计算的地球区域region，目标频段freq_need，以及对计算方法的选择标识method_flag，用户需求的发射功率谱密度psd，用户需求的解调门限thresold；
S2、查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束；
根据空间频谱资源标识ntc_id，获取该资源下的所有波束，依次读取每个波束的频率范围，与目标频段freq_need进行比对，若二者存在重叠频段，则将该波束信息保存至数组freq_list中，将该波束作为空间频谱资源中满足目标频段条件的波束。
S3、将需要进行支持度计算的地球区域region网格划分为K个网格点；根据区域region在地图上的经纬度，将区域region均匀划分为K个网格点，每个网格点处设置有一个卫星通信系统的地球站，称为网格点地球站，每个网格点地球站由经纬度序列进行标识；对计算方法的选择标识method_flag 进行判断，若method_flag为0，则使用用户需求的发射功率谱密度psd进行网格点地球站的判断，转入步骤S4；若method_flag为1，则使用用户需求的解调门限thresold进行网格点地球站的判断，转入步骤S5。
S4、利用用户需求的发射功率谱密度判断每个网格点地球站是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，按照顺序测试每个网格点地球站是否满足上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识 ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，并将标识ok_flag字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S41、判断网格点地球站是否已满足上行链路的最低通信要求，检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站已满足上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进入步骤S42。
S42、计算卫星通信系统中卫星与网格点地球站的路径距离d，其计算公式为：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星的经纬度坐标。
S43、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2；
S44、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S45、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。
S46、计算网格点地球站发射增益G。根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益gain，将其作为网格点地球站的发射增益G。
S47、计算网格点地球站的有效全向辐射功率EIRP。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到其有效全向辐射功率EIRP，其计算公式为：
EIRP＝P+G-LF；
S48、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的发射功率谱密度psd进行判断，若 EIRP≥psd，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若EIRP＜psd，则说明该网格点地球站在此波束下不能达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S5、利用用户需求的解调门限计算每个网格点地球站是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，依次计算每个网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，将ok_flag 字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S51、判断网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求。检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续进行对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进行步骤S52；
S52、计算卫星系统中卫星与网格点地球站的路径d。其计算公式如下：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星经纬度坐标；
S53、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2，
S54、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星通信系统之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S55、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。
S56、计算网格点地球站发射增益G。根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站发射增益G。
S57、计算卫星接收增益gain。根据空间频谱资源标识ntc_id以及波束在地球上的投影范围，计算该波束的投影范围的轮廓线coArea，根据投影范围中心点和网格点地球站之间的距离，得到卫星的接收增益gain。
S58、计算卫星接收功率Pr。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到卫星接收功率Pr，其计算公式为：
Pr＝G+P-LF+gain；
S59、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的解调门限thresold进行判断，若Pr≥thresold，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若Pr＜thresold，则说明该网格点地球站在此波束下未达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S6、统计满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量，计算上行链路的支持度；对K个网格点地球站,循环检测其ok_flag字段，并设置num变量记录已达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量。若网格点地球站的ok_flag字段为1时，num变量加1；当网格点地球站的ok_flag字段为0时，num不变。将满足上述最低通信要求的网格点地球站数量与网格点地球站总数量的比值，作为空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度supportup，其计算公式为：
其中，K为网格点地球站总数量。
实施例二：
本发明公开了一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其步骤包括：
S1、获取相关计算参数信息，其具体包括需要进行计算的空间频谱资源标识ntc_id，需要进行支持度计算的地球区域region，目标频段freq_need，以及对计算方法的选择标识method_flag，用户需求的发射功率谱密度psd，用户需求的解调门限thresold；
S2、查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束；
将空间频谱资源标识ntc_id，带入srs数据库中的s_beam表，根据空间频谱资源标识ntc_id，获取该资源下的所有波束beam_name，依次读取每个波束的频率范围{freq_min,freq_max}(MHz)，与目标频段freq_need进行比对，若二者存在重叠频段，则将该波束信息保存至数组freq_list中，将该波束作为空间频谱资源中满足目标频段条件的波束。srs数据库中包括了目前在运行的卫星网络性能参数。
S3、将需要进行支持度计算的地球区域region网格划分为K个网格点，根据区域region在地图上的经纬度，计算其外接矩阵的分割网格，将区域 region均匀划分为K个网格点，每个网格点处设置有一个卫星通信系统的地球站，称为网格点地球站，每个网格点地球站由经纬度序列进行标识；对计算方法的选择标识method_flag进行判断，若method_flag为0，则使用用户需求的发射功率谱密度psd进行网格点地球站的判断，转入步骤S4；若method_flag为1，则使用用户需求的解调门限thresold进行网格点地球站的判断，转入步骤S5。
S4、利用用户需求的发射功率谱密度判断每个网格点地球站是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，按照顺序测试每个网格点地球站是否满足上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识 ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，并将标识ok_flag字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S41、判断网格点地球站是否已满足上行链路的最低通信要求，检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站已满足上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进入步骤S42。
S42、计算卫星通信系统中卫星与网格点地球站的路径距离d，其计算公式为：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，读取s_beam表的bore_long和bore_lat字段，获取卫星的经纬度坐标。d的单位为km。
S43、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2；
S44、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S45、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，利用emiss表，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。emiss表记录了在运行的卫星网络的各个卫星波束的最大发射功率。
S46、计算网格点地球站发射增益G。根据波束对应的波束组标识grp_id，利用e_as_stn表，获取其对应的增益gain，将其作为网格点地球站的发射增益G。e_as_stn表记录了在运行的卫星网络的各个地球站的发射增益。
S47、计算网格点地球站的有效全向辐射功率EIRP。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到其有效全向辐射功率EIRP，其计算公式为：
EIRP＝P+G-LF；
S48、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的发射功率谱密度psd进行判断，若 EIRP≥psd，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若EIRP＜psd，则说明该网格点地球站在此波束下不能达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S5、利用用户需求的解调门限计算每个网格点地球站是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，依次计算每个网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，将ok_flag 字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S51、判断网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求。检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续进行对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进行步骤S52；
S52、计算卫星系统中卫星与网格点地球站的路径d。其计算公式如下：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id，读取s_beam表的bore_long和bore_lat字段，获取卫星经纬度坐标；
S53、计算波束中心频率f。根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2，
S54、计算路径损耗LF。由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星通信系统之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S55、计算网格点地球站发射功率P。根据波束对应的波束组标识grp_id，利用emiss表，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P。波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。emiss表记录了在运行的卫星网络的各个卫星波束的最大发射功率。
S56、计算网格点地球站发射增益G。通过将空间频谱资源标识ntc_id 带入srs数据库中的grp表获取所有的波束组标识grp_id。根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id带入srs数据库中的e_as_stn表，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站发射增益G。e_as_stn表记录了在运行的卫星网络的各个地球站的发射增益。
S57、计算卫星接收增益gain。根据空间频谱资源标识ntc_id以及波束在地球上的投影范围，计算该波束的投影范围的轮廓线coArea，根据投影范围中心点和网格点地球站之间的距离，得到卫星的接收增益gain。
S58、计算卫星接收功率Pr。根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到卫星接收功率Pr，其计算公式为：
Pr＝G+P-LF+gain；
S59、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。根据用户需求的解调门限thresold进行判断，若Pr≥thresold，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若Pr＜thresold，则说明该网格点地球站在此波束下未达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
S6、统计满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量，计算上行链路的支持度；对K个网格点地球站,循环检测其ok_flag字段，并设置num变量记录已达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量。若网格点地球站的ok_flag字段为1时，num变量加1；当网格点地球站的ok_flag字段为0时，num不变。将满足上述最低通信要求的网格点地球站数量与网格点地球站总数量的比值，作为空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度supportup，其计算公式为：
其中，K为网格点地球站总数量。
实施例三：
以空间频率轨道资源的网络资料ntc_id：111500204为例，其卫星网络名称为CHNSAT-130E。
步骤1、输入计算所需要的参数。
1、输入需要进行计算的空间频谱资源标识ntc_id为111500204，目标频段freq_need，具体内容如表1所示。对计算方法的选择标识flag为1，发射功率谱密度psd为10，解调门限thresold为18。
表1目标频段表
freq_min freq_max
1980 2010
2025 2110
2170 2290
2500 2535
2655 2690
10700 11450
11700 13250
13750 14450
14500 14800
17300 21200
27000 31000
2、输入进行支持度计算的地球区域，由用户在地图上标定任意形状的目标区域，记为region。
步骤2、查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束。
将空间频谱资源标识ntc_id带入srs数据库中的s_beam表，获取该资源下的所有波束名称beam_name，依次读取每个beam_name的{freq_min, freq_max}(MHz)，与用户输入的目标频段freq_need进行比对，若存在重叠频段，则保存至数组freq_list中，作为空间频谱资源中满足目标频段条件的波束进行下一步操作，查询结果如表3所示。
表2查找到的波束序列
表3符合用户需求的波束序列
id beam_name freq_min freq_max
1 KAD 17700.0 21200.0
2 KDS 11460.0 12680.0
3 KUS 13760.0 14500.0
4 KUD 11460.0 12700.0
5 KUU 13800.0 14500.0
6 KAU 27500.0 31000.0
步骤3、将需要进行支持度计算的地球区域region网格化为K个网格。
1、根据用户在地图上标定的目标区域region，根据其在地图上的经纬度，利用图形化工具计算其外界矩阵的分割网格，将region分为120个网格点，每个网格点由经纬度序列进行标识。
2、对计算方法的选择标识method_flag进行判断，method_flag为1，则使用解调门限thresold继续网格点的判断。
步骤4、利用解调门限thresold计算每个网格点受否达到卫星系统下行链路的最低通信要求。
根据步骤3中获取的120个网格点，按照顺序测试每个网格点是否满足上行链路的最低通信要求，并在每个网格点中设置标识ok_flag字段来表示网格点是否达到要求，并初始化为0，并对每个网格点进行如下运算。
对于网格点[-178.6787,0.9793]，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的波束循环，进行如下操作，以波束KAD为例：
1、判断网格点是否已达到有效覆盖区要求。检测合格标识ok_flag为0，则继续进行下面的运算。
2、计算卫星系统与网格点地球站的路径d。其计算公式如下：
其中θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度。利用空间频谱资源标识ntc_id读取s_beam表的bore_long获取卫星经度为130，地球站经度为-178.6787，由此得到θ为308.6787。地球站纬度为0.9793，由此可得到距离d为40148.003(Km)。
3、计算波束中心频率f。波束的freq_list中beam_name所对应的 freq_min：17700以及freq_max：21200，即该波束的最小频率和最大频率，计算波束中心频率。其计算公式如下：
f＝(freq_min+freq_max)/(2×1000)
由此得到波束中心频率f为19.45。
4、计算路径损耗LF。由前面得到的路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星系统之间的路径损耗LF。其计算公式如下：
LF＝92.45+20lg(d×f)
由此得到路径损耗LF为210.301。
5、计算网格点地球站发射功率Pi。根据波束名称beam_name在srs数据库中的s_beam表中查找对应的波束组标识grp_id，并通过grp_id在emiss 表中查找对应的最大发射功率pwr_ds_max作为网格点地球站的发射功率Pi，为-34.1dbm。
6、计算网格点地球站发射增益Gi。根据上一步中查找得到的波束组标识 grp_id在e_as_stn表中查找对应的增益gain作为网格点地球站的发射增益 Gi，为41.7。
7、计算卫星接收增益gain。通过空间频谱资源的ntc_id以及波束 beam_name带入GIMs接口计算波束的轮廓线coArea，为"contour":[[18.8,38.8],[19.00,40.00],[20.1,40.1],[20,39],[18.8,38.8]],"gain":25},{"contour":[[17.8,37.8],[18.00,41.00],[21.1,41.1],[21,38], [17.8,37.8]],"gain":5}]。从而将轮廓线coArea以及网格点地球站的经纬度坐标[-178.6787,0.9793]字段带入GIMs中得到卫星所对应的增益值 gain为8.93206882477。
8、计算卫星接收功率Pr。根据前面得到的路径损耗LF、发射功率Pi以及网格点地球站增益Gi，可以得到卫星接收功率Pr。其计算公式如下：
Pr＝Gi+Pi-LF+gain
从而得到卫星的接收功率Pr为-158.94。
9、检测该网格点地球站在此波束下是否达到最低通信要求。根据用户输入的解调门限thresold＝18进行判断，Pr＜thresold，则说明该网格点地球站与卫星之间的通信功率还未达到要求，进入下一轮的检测。
步骤六、统计网格点地球站中达标的网格点数量，计算上行链路的支持度。对120个网格点地球站循环检测其ok_flag标识，并设置num变量记录已达到上行链路通信标准的网格点数量。若网格点地球站的ok_flag标识为 1时，num变量加一；当ok_flag为0时，num不变，得到num为28。最后通过已达标网格点地球站数量与网格点地球站总数量的比值作为对上行链路的支持度supportup。其计算公式如下：
由此得到上行链路的支持度为0.23。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，其步骤包括：
S1、获取相关计算参数信息；
S2、查找待计算空间频谱资源中满足目标频段条件的波束；
S3、将需要进行支持度计算的地球区域region网格划分为K个网格点；对计算方法的选择标识method_flag进行判断，若method_flag为0，则使用用户需求的发射功率谱密度psd进行网格点地球站的判断，转入步骤S4；若method_flag为1，则使用用户需求的解调门限thresold进行网格点地球站的判断，转入步骤S5；
S4、利用用户需求的发射功率谱密度判断每个网格点地球站是否达到卫星系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
S5、利用用户需求的解调门限计算每个网格点地球站是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，转到步骤S6；
S6、统计满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量，计算上行链路的支持度；
步骤S1所述的计算参数信息，其具体包括，需要进行计算的空间频谱资源标识ntc_id，需要进行支持度计算的地球区域region，目标频段freq_need，以及对计算方法的选择标识method_flag，用户需求的发射功率谱密度psd，用户需求的解调门限thresold。
2.如权利要求1所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，所述的步骤S2，根据空间频谱资源标识ntc_id，获取该资源下的所有波束，依次读取每个波束的频率范围，与目标频段freq_need进行比对，若二者存在重叠频段，则将该波束信息保存至数组freq_list中，将该波束作为空间频谱资源中满足目标频段条件的波束。
3.如权利要求1所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，所述的步骤S3，根据区域region在地图上的经纬度，将区域region均匀划分为K个网格点，每个网格点处设置有一个卫星通信系统的地球站，称为网格点地球站，每个网格点地球站由经纬度序列进行标识。
4.如权利要求1所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，所述的步骤S4，根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，按照顺序测试每个网格点地球站是否满足上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，并将标识ok_flag字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S41、判断网格点地球站是否已满足上行链路的最低通信要求，检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站已满足上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进入步骤S42；
S42、计算卫星通信系统中卫星与网格点地球站的路径距离d，其计算公式为：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度；利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星的经纬度坐标；
S43、计算波束中心频率f；根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2；
S44、计算路径损耗LF；由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S45、计算网格点地球站发射功率P；根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P；
S46、计算网格点地球站发射增益G；根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站的发射增益G；
S47、计算网格点地球站的有效全向辐射功率EIRP；根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到其有效全向辐射功率EIRP，其计算公式为：
EIRP＝P+G-LF；
S48、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求；根据用户需求的发射功率谱密度psd进行判断，若EIRP≥psd，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若EIRP＜psd，则说明该网格点地球站在此波束下不能达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
5.如权利要求1所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，
所述的步骤S5，其具体包括：
根据步骤S3中得到的K个网格点地球站，依次计算每个网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并在每个网格点地球站中设置标识ok_flag字段来表示该网格点地球站是否满足上述要求，将ok_flag字段初始化为0；对于每个网格点地球站，对freq_list中每个空间频谱资源中满足目标频段条件的每个波束，进行如下操作：
S51、判断网格点地球站是否满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求；检测其标识ok_flag字段，若ok_flag为1，则说明该网格点地球站满足卫星通信系统上行链路的最低通信要求，直接结束本次操作，跳转到下一个网格点地球站继续进行对其波束进行操作；若ok_flag为0，则继续进行步骤S52；
S52、计算卫星系统中卫星与网格点地球站的路径d；其计算公式如下：
其中，θ为卫星与网格点地球站的经度之差，α为网格点地球站纬度；利用空间频谱资源标识ntc_id，获取卫星经纬度坐标；
S53、计算波束中心频率f；根据波束的频率范围{freq_min,freq_max}，计算波束中心频率，其计算公式为：
f＝(freq_min+freq_max)/2，
S54、计算路径损耗LF；由路径d以及波束中心频率f，得到从网格点地球站到卫星通信系统之间的路径损耗LF，其计算公式为：
LF＝92.45+20lg(d×f)；
S55、计算网格点地球站发射功率P；根据波束对应的波束组标识grp_id，通过grp_id获取该波束组的最大发射功率pwr_ds_max，将其作为网格点地球站的发射功率P；
S56、计算网格点地球站发射增益G；根据波束对应的波束组标识grp_id，获取其对应的增益，将其作为网格点地球站发射增益G；
S57、计算卫星接收增益gain；根据空间频谱资源标识ntc_id以及波束在地球上的投影范围，计算该波束的投影范围的轮廓线coArea，根据投影范围中心点和网格点地球站之间的距离，得到卫星的接收增益gain；
S58、计算卫星接收功率Pr；根据路径损耗LF、发射功率P以及网格点地球站增益G，得到卫星接收功率Pr，其计算公式为：
Pr＝G+P-LF+gain；
S59、检测该网格点地球站在此波束下是否达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求；根据用户需求的解调门限thresold进行判断，若Pr≥thresold，则说明该网格点地球站在此波束下达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求，并将ok_flag置为1；若Pr＜thresold，则说明该网格点地球站在此波束下未达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求。
6.如权利要求4或5中任一项所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，其特征在于，
波束组标识grp_id用于标识同一空间频谱资源标识下的具有某些相同性能的一组波束。
7.如权利要求1所述的空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度计算方法，所述的步骤S6，对K个网格点地球站,循环检测其ok_flag字段，并设置num变量记录已达到卫星通信系统上行链路的最低通信要求的网格点地球站数量；若网格点地球站的ok_flag字段为1时，num变量加1；当网格点地球站的ok_flag字段为0时，num不变；将满足上述最低通信要求的网格点地球站数量与网格点地球站总数量的比值，作为空间频谱资源对卫星通信系统上行链路的支持度supportup，其计算公式为：
其中，K为网格点地球站总数量。
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