CN117560049A - 一种卫星地面站中继转发系统 - Google Patents

一种卫星地面站中继转发系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117560049A
CN117560049A CN202310527638.XA CN202310527638A CN117560049A CN 117560049 A CN117560049 A CN 117560049A CN 202310527638 A CN202310527638 A CN 202310527638A CN 117560049 A CN117560049 A CN 117560049A
Authority
CN
China
Prior art keywords
relay station
satellite
relay
factor
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310527638.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN117560049B (zh
Inventor
常兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Nengna Intelligent Equipment Technology Co ltd Chengdu Branch Sichuan Province
Original Assignee
Wuhan Nengna Intelligent Equipment Technology Co ltd Chengdu Branch Sichuan Province
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Nengna Intelligent Equipment Technology Co ltd Chengdu Branch Sichuan Province filed Critical Wuhan Nengna Intelligent Equipment Technology Co ltd Chengdu Branch Sichuan Province
Priority to CN202310527638.XA priority Critical patent/CN117560049B/zh
Publication of CN117560049A publication Critical patent/CN117560049A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117560049B publication Critical patent/CN117560049B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18515—Transmission equipment in satellites or space-based relays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15528—Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
    • H04B7/15542—Selecting at relay station its transmit and receive resources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18517—Transmission equipment in earth stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/34—TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading
    • H04W52/346—TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading distributing total power among users or channels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种卫星地面站中继转发系统，该系统包括接收功率分配因子确定模块、发送功率分配因子确定模块和功率调配模块，本发明根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；最后基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。本发明通过求取总功率分配因子对中继站每根接收天线及发送天线信号功率进行调配，使中断概率最低，提高了中继转发系统的稳定性。

Description

一种卫星地面站中继转发系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种卫星地面站中继转发系统。
背景技术
在过去十年中，由于低地球轨道通信的蓬勃发展以及对全面普及的互联网服务的追求，卫星通信受到了广泛关注。但卫星通信中的非视距需求对现有卫星通信技术提出了挑战。当地面用户设备在特定区域中移动时，阴影和多径条件可能突然改变，导致接收信号的大规模变化。这一现象在城市地区非常常见，因为建筑物和其他障碍物阻碍了通信设备之间的视距。不仅仅是城市地区，农村低分散地区也可以观察到，这是由于接收器仰角和卫星移动导致的。在通信卫星与地面架设一个信号中继站能有效的解决非视距传输问题。中继站在未来的地面和非地面通信中将发挥关键作用。
然而，现有中继站也存在卫星与中继站或中继站与用户通信中断的问题。这是由于在实际通信系统中，为保证地面移动用户与中继站的接入率，中继站点设置较多分布较广，中继设备需求量较多，为了控制成本中继设备常选用较低的产品，一些天气恶劣（暴雨，大雪等）的区域，其中继设备常出现老化的现象，设备的老化会影响中继通信的稳定性，可能会出现断连的风险。目前有研究表明硬件老化导致的中断与功率分配有着一定程度的关联。因此，在硬件存在老化的情况下降低中继通信的中断是非常有意义的。
因此，如何降低老化存在条件下中继站通信发生中断的概率，提升中继转发系统的稳定性，是一个亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种卫星地面站中继转发系统，旨在解决目前中继转发系统由于硬件老化导致的通信中断概率提升、通信稳定性不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种卫星地面站中继转发系统，所述系统包括：
接收功率分配因子确定模块，用于根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；
发送功率分配因子确定模块，用于根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；
功率调配模块，用于基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
可选的，卫星到中继站的中断概率的确定，具体为：根据中继站接收卫星的信号获得卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，并确定卫星到中继站的中断概率。
可选的，中继站接收卫星的信号，具体为：
其中，为卫星到中继站间的信道状态增益，/>为卫星的发射功率，/>为卫星的天线数量，/>为卫星发射天线在期望方向上的增益，/>为卫星与中继站的阴影莱斯信道向量，T为转置，/>为一个超参数，/>为卫星的发射信号，/>为每根天线的老化程度参数，/>为加性白噪声；
卫星与中继站关于的衰落的表达式，具体为：
其中，为具有功率/>以及均匀分布随机相位/>的镜面分量的单位功率Nakagami-m分布随机变量，/>为无理数，/>为复变量，/>为与功率/>有关的复零均值高斯随机变量，/>；
卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数的表达式，具体为：
其中，为卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，/>为阴影莱斯衰落概率密度函数的系数项，/>为阴影莱斯衰落概率密度函数自然常数的指数项，/>为一个正整数，/>为阶乘多项式Pochhammer symbol；
卫星到中继站的中断概率的表达式，具体为：
其中，为卫星到中继站的中断概率，/>为/>投影到/>上的分量，/>为/>投影到/>上的分量，/>为中间变量，/>和/>表示两个1*2的矩阵，/>是预设的阈值，/>为平均信噪比，/>为整数变量，/>为信号。
可选的，中继站基于接收功率分配因子的接收信号，具体为：
其中，接收功率分配因子为。
可选的，根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子，具体包括：
根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，建立关于接收功率分配因子的方程组/>；
以为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解。
可选的，中继站到移动用户端的中断概率的确定，具体为：根据移动用户端接收中继站的转发信号获得中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，并确定中继站到移动用户端的中断概率。
可选的，移动用户端接收中继站的转发信号，具体为：
其中，为中继转发功率，/>为中继站与移动用户端的波动双射线信道向量，/>为中继站的发射信号，/>是加性白噪声；
中继站与移动用户端关于的衰落的表达式，具体为：
其中，为具有功率/>以及均匀分布随机相位/>的镜面分量的单位功率Nakagami-m分布随机变量，/>为与功率/>有关的复零均值高斯随机变量，，/>和/>为镜面分量；
中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数的表达式，具体为：
其中，为中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，/>为中间变量，/>和/>为中间变量，/>为中间变量，/>为中间变量，/>为积分中间量，/>为镜面反射分量和漫反射分量之间的功率比，/>为镜面反射分量的平均接收功率彼此相似程度的参数，/>为一个正整数，/>为整数变量；
卫星到中继站的中断概率的表达式，具体为：
其中，为卫星到中继站的中断概率，/>为/>投射到/>上的分量，/>为/>投射到/>的分量，/>为/>关于/>的级数形式，/>是预设的阈值，/>为平均信噪比，/>为整数变量，/>为变量。
可选的，中继站基于发送功率分配因子的转发信号，具体为：
其中，发送功率分配因子为，/>为中继站发射天线的数量。
可选的，根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子，具体包括：
根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，建立关于发送功率分配因子的方程组/>；
以为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解/>。
可选的，基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配，具体包括：
根据总中断概率以及接收功率分配因子和发送功率分配因子，构造方程组，/>为总功率分配因子，以总中断概率最小为目标函数，获得求解的总功率分配因子/>；其中，总中断概率的表达式，具体为：
利用求解的总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
为了实现上述目的，本发明还提出了一种卫星地面站中继转发系统的信号功率调配方法，该方法基于上述提供的卫星地面站中继转发系统，该方法包括：
S1：根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；
S2：根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；
S3：基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
本发明实施例提出的一种卫星地面站中继转发系统，该系统包括接收功率分配因子确定模块、发送功率分配因子确定模块和功率调配模块，本发明根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；最后基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。本发明通过求取总功率分配因子对中继站每根接收天线及发送天线信号功率进行调配，使中断概率最低，提高了中继转发系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中一种卫星地面站中继转发系统实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中一种卫星地面站中继转发系统的信号功率调配方法的流程示意图。
附图标记：
10-接收功率分配因子确定模块；20-发送功率分配因子确定模块；30-功率调配模块。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种卫星地面站中继转发系统，参照图1，图1为本发明卫星地面站中继转发系统实施例的示意图。
本实施例中，本发明实施例提出的一种卫星地面站中继转发系统，所述系统包括接收功率分配因子确定模块10、发送功率分配因子确定模块20和功率调配模块30。
（一）对于接收功率分配因子确定模块10：
本实施例中，接收功率分配因子确定模块10通过卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子。
具体而言，卫星到中继站的中断概率的确定，通过中继站接收卫星的信号获得卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，并由此确定卫星到中继站的中断概率。
在实际应用中，理想情况下中继站接收到卫星的信号可以表示为：
（1）
其中，为卫星到中继站间的信道状态增益，/>为卫星的发射信号，/>是的加性白噪声。当中继站存在设备老化时，中继站接收到卫星信号可以表示为：
（2）
其中，表示由于硬件老化所产生的噪声。
进一步的，中继转发系统接收卫星信号在无老化情况可以表示为：
（3）
其中，为卫星每个天线的发射功率，/>为卫星发射天线在期望方向上的增益，为一个超参数，/>为卫星的发射信号，/>是加性白噪声，/>为卫星与中继站的阴影莱斯信道向量。初始情况下，T为转置，卫星天线的功率为平均分配，即/>，/>为卫星的发射功率，/>为卫星天线的数量。
由于存在硬件老化，联立式子（2）、（3），本实施例中继转发系统接收卫星信号在有老化情况下可以表示为：
（4）
其中，,/>为天线老化程度参数的平均值，/>为每根天线的老化程度参数，可由传感器测得。
此时，卫星与中继站关于的衰落可以表示为：
（5）
其中，为具有功率/>以及均匀分布随机相位/>的镜面分量的单位功率Nakagami-m分布随机变量，/>为无理数，/>为复变量，/>为与功率/>有关的复零均值高斯随机变量，/>。那么，对于单天线的阴影莱斯衰落概率密度函数可以表示为：
（6）
其中，，A和B为中间变量，/>为超几何函数，为一个正整数。对/>进行/>展开可以得到：
（7）
其中，为阴影莱斯衰落概率密度函数的系数项，/>为阴影莱斯衰落概率密度函数自然常数的指数项，/>为阶乘多项式即Pochhammer symbol，/>和/>的表达式分别为：
（8）
（9）
由此，本实施例根据中继站接收卫星的信号，获得了卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数。在此之后，即可根据卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，确定卫星到中继站的中断概率：
（10）
其中，为/>投影到/>上的分量，/>为/>投影到/>上的分量，/>为中间变量，/>和/>表示两个1*2的矩阵，/>是预设的阈值，函数/>表示为，/>，/>,/>为平均信噪比，为整数变量，/>为信号。
需要说明的是，本实施例中，卫星到中继站的中断时的中断原因为：卫星路径中的信号功率低于阈值，中继站无法接收正确的信号。
由此可知，需要满足如下条件：
且/> （11）
其中，为信道容量。
初始状态下，，整理获得中继站接收卫星的信号为：
（12）
为降低卫星到中继站的中断概率，在满足约束（11）的前提下，的值应该取最小值。为此，本实施例引入了接收功率分配因子/>，改写中继站接收卫星的信号为中继站基于接收功率分配因子的接收信号：
（13）
其中，接收功率分配因子为。
在此之后，即可根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子。
具体而言，联立式子（10）和（13）可以得到关于/>的方程组，以/>为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解。
（二）对于发送功率分配因子确定模块20：
本实施例中，发送功率分配因子确定模块20通过中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子。
具体而言，中继站到移动用户端的中断概率的确定，通过移动用户端接收中继站的转发信号获得中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，并由此确定中继站到移动用户端的中断概率。
在实际应用中，中继站接收到信号过后将会对信号进行解码并转发到移动用户端，中继站使用多天线传输信号，移动用户端接收到中继站在无老化情况下的转发信号为：
（14）
其中，为中继转发功率，/>为中继站与移动用户端的波动双射线信道向量，/>为中继站的发射信号，/>是加性白噪声。本实施例中，中继站与移动用户端的信道可以用波动双射线衰落模型表示：
（15）
其中，与阴影莱斯模型相似，因此参考式子（6）得到波动双射线衰落密度函数：
（16）
其中：
其中，为中间变量，/>和/>为中间变量，/>为中间变量，/>为中间变量，/>为积分中间量，/>为镜面反射分量和漫反射分量之间的功率比，/>为镜面反射分量的平均接收功率彼此相似程度的参数，/>为一个正整数，/>为整数变量。
由此，本实施例根据移动用户端接收中继站的转发信号，获得了中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数。在此之后，即可根据中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，中继站到移动用户端的中断概率：
（17）
其中：
其中，为/>投射到/>上的分量，/>为/>投射到的分量，/>为/>关于/>的级数形式，/>是预设的阈值，/>为平均信噪比，/>为整数变量，/>为变量。
需要说明的是，本实施例中，中继站到移动用户端的中断时的中断原因为：中继站缺乏足够的功率将接收到的信号转发至移动用户端。
本实施例引入发送功率分配因子，改写移动用户端接收中继站的转发信号为中继站基于发送功率分配因子的转发信号：
（18）。
在此之后，即可根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子。
具体而言，联立式子（17）和（18）可以得到关于发送功率分配因子的方程组/>，以/>为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解/>。
（三）对于功率调配模块30：
本实施例中，功率调配模块30基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
在实际应用中，中继站转发系统的通信中断由两个部分组成：（1）卫星路径中的信号功率低于阈值，中继站无法接收正确的信号；（2）中继站缺乏足够的功率将接收到的信号转发至移动用户端。由此，本实施例的总中断概率可以定义为如下：
(19)
其中，是卫星到中继站的中断概率，/>是中继站到移动用户端的中断概率，/>是预设的阈值。
具体而言，本实施例基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，具体通过：根据总中断概率以及接收功率分配因子和发送功率分配因子，构造方程组，/>为总功率分配因子，以总中断概率最小为目标函数，获得求解的总功率分配因子/>。
在此之后，利用求解的总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配，以将中继站转发系统的中断概率降到最低，提高中继转发系统的稳定性。
本实施例提供一种卫星地面站中继转发系统，该系统通过求取总功率分配因子对中继站每根接收天线及发送天线信号功率进行调配，使中断概率最低，提高了中继转发系统的稳定性，解决了目前中继转发系统由于硬件老化导致的通信中断概率提升、通信稳定性不高的技术问题。
参照图2，图2为本发明一种卫星地面站中继转发系统的信号功率调配方法的示意图。
如图2所示，本发明实施例提出的卫星地面站中继转发系统的信号功率调配方法基于上述任意实施例提供的卫星地面站中继转发系统，包括：
S1：根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；
S2：根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；
S3：基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
本发明卫星地面站中继转发系统的信号功率调配方法的其他实施例或具体实现方式可参照上述各系统实施例，此处不再赘述。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”，或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种卫星地面站中继转发系统，其特征在于，所述系统包括：
接收功率分配因子确定模块，用于根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子；
发送功率分配因子确定模块，用于根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子；
功率调配模块，用于基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
2.如权利要求1所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，卫星到中继站的中断概率的确定，具体为：根据中继站接收卫星的信号获得卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，并确定卫星到中继站的中断概率。
3.如权利要求2所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，中继站接收卫星的信号，具体为：
，其中，/>为卫星到中继站间的信道状态增益，为卫星的发射功率，/>为卫星的天线数量，/>为卫星发射天线在期望方向上的增益，/>为卫星与中继站的阴影莱斯信道向量，T为转置，/>为一个超参数，/>为卫星的发射信号，/>为每根天线的老化程度参数，/>为加性白噪声；
卫星与中继站关于的衰落的表达式，具体为：
，其中，/>为具有功率/>以及均匀分布随机相位/>的镜面分量的单位功率Nakagami-m分布随机变量，/>为无理数，/>为复变量，/>为与功率/>有关的复零均值高斯随机变量，/>；
卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数的表达式，具体为：
，/>， ，其中，/>为卫星与中继站的阴影莱斯衰落概率密度函数，/>为阴影莱斯衰落概率密度函数的系数项，/>为阴影莱斯衰落概率密度函数自然常数的指数项，/>为一个正整数，/>为阶乘多项式Pochhammer symbol；
卫星到中继站的中断概率的表达式，具体为：
，
，/> ，/> ，其中，/>为卫星到中继站的中断概率，/>为/>投影到/>上的分量，/>为/>投影到/>上的分量，为中间变量，/>和/>表示两个1*2的矩阵，/>是预设的阈值，/>为平均信噪比，/>为整数变量，/>为信号。
4.如权利要求3所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，中继站基于接收功率分配因子的接收信号，具体为：
，其中，接收功率分配因子为/>。
5.如权利要求4所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，确定接收功率分配因子，具体包括：
根据卫星到中继站的中断概率和中继站基于接收功率分配因子的接收信号，建立关于接收功率分配因子的方程组/>；
以为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解。
6.如权利要求5所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，中继站到移动用户端的中断概率的确定，具体为：根据移动用户端接收中继站的转发信号获得中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，并确定中继站到移动用户端的中断概率。
7.如权利要求6所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，移动用户端接收中继站的转发信号，具体为：
，其中，/>为中继转发功率，/>为中继站与移动用户端的波动双射线信道向量，/>为中继站的发射信号，/>是加性白噪声；
中继站与移动用户端关于的衰落的表达式，具体为：
，其中，/>为具有功率/>以及均匀分布随机相位/>的镜面分量的单位功率Nakagami-m分布随机变量，/>为与功率/>有关的复零均值高斯随机变量，/>，/>和/>为镜面分量；
中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数的表达式，具体为：
，/> ，
，
，
，
，
，
，其中，/>为中继站与移动用户端的波动双射线衰落密度函数，为中间变量，/>和/>为中间变量，/>为中间变量，/>为中间变量，/>为积分中间量，/>为镜面反射分量和漫反射分量之间的功率比，/>为镜面反射分量的平均接收功率彼此相似程度的参数，/>为一个正整数，/>为整数变量；
卫星到中继站的中断概率的表达式，具体为：
，
，
，
，其中，/>为卫星到中继站的中断概率，为/>投射到/>上的分量，/>为/>投射到/>的分量，为/>关于/>的级数形式，/>是预设的阈值，/>为平均信噪比，/>为整数变量，/>为变量。
8.如权利要求7所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，中继站基于发送功率分配因子的转发信号，具体为：
，其中，发送功率分配因子为，/>为中继站发射天线的数量。
9.如权利要求8所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，确定发送功率分配因子，具体包括：
根据中继站到移动用户端的中断概率和中继站基于发送功率分配因子的转发信号，建立关于发送功率分配因子的方程组/>；
以为目标函数，使用RANSAC结合仿真数据对/>求近似解。
10.如权利要求9所述的卫星地面站中继转发系统，其特征在于，基于接收功率分配因子和发送功率分配因子，获得总功率分配因子，并根据总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配，具体包括：
根据总中断概率以及接收功率分配因子和发送功率分配因子，构造方程组，/>为总功率分配因子，以总中断概率最小为目标函数，获得求解的总功率分配因子；其中，总中断概率的表达式，具体为：
，利用求解的总功率分配因子对接收天线和发送天线的信号功率进行调配。
CN202310527638.XA 2023-05-11 2023-05-11 一种卫星地面站中继转发系统 Active CN117560049B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310527638.XA CN117560049B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种卫星地面站中继转发系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310527638.XA CN117560049B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种卫星地面站中继转发系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117560049A true CN117560049A (zh) 2024-02-13
CN117560049B CN117560049B (zh) 2024-09-10

Family

ID=89809874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310527638.XA Active CN117560049B (zh) 2023-05-11 2023-05-11 一种卫星地面站中继转发系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117560049B (zh)

Citations (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101981822A (zh) * 2008-03-27 2011-02-23 艾利森电话股份有限公司 Tdd通信系统中的上行链路功率控制
CN102123490A (zh) * 2011-04-21 2011-07-13 重庆大学 基于物理层网络编码的双向多跳网络的功率分配方法
CN102333062A (zh) * 2011-10-18 2012-01-25 清华大学 面向用户公平性的ofdm双向信息互传方法
CN102714850A (zh) * 2010-01-21 2012-10-03 高通股份有限公司 用于多载波无线终端的功率调节的方法和装置
CN104168638A (zh) * 2013-10-31 2014-11-26 南京邮电大学 一种基于系统中断概率的多中继选择及功率分配方法
US20150117299A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-30 Beihang University Distributed information source estimation method based on cooperative communication
CN105392192A (zh) * 2015-11-09 2016-03-09 东南大学 基于能效最优的多用户大规模天线中继系统功率分配方法
CN105978617A (zh) * 2015-03-11 2016-09-28 财团法人工业技术研究院 中继信号的方法和使用所述方法的中继器
CN106413074A (zh) * 2016-10-11 2017-02-15 西北工业大学 一种不完美csi下非可信中继网络的最优功率分配方法
CN106413099A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 西安电子科技大学 全双工协作中继网络的最优功率分配方法
CN106487482A (zh) * 2016-11-01 2017-03-08 山东交通学院 一种全双工中继无线信息与能量同步传输的功率分流方法
CN106537861A (zh) * 2014-08-29 2017-03-22 华为技术有限公司 一种数据传输方法和设备
CN106535243A (zh) * 2016-11-21 2017-03-22 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 基于κ‑μ阴影衰落信道的无线体域网通信系统中断概率分析方法
CN106954268A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 北京科技大学 一种sdn架构下接入网资源分配方法
CN107294593A (zh) * 2017-06-21 2017-10-24 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于geo 骨干中继的深空下行链路多跳传输方法及系统
CN107690180A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 王晋良 功率分配方法以及使用所述方法的基站
CN108430110A (zh) * 2018-03-08 2018-08-21 南通大学 一种认知车联网协作通信系统的功率分配方法及系统
CN108770069A (zh) * 2018-06-06 2018-11-06 哈尔滨工业大学 用于卫星通信网络物理层安全通信的功率分配方法
CN109219122A (zh) * 2017-07-07 2019-01-15 大唐移动通信设备有限公司 一种发射功率的设置方法及装置
CN109474317A (zh) * 2019-01-07 2019-03-15 河南理工大学 Mr预处理下硬件损伤大规模mimo双向中继系统功率分配方法
CN109661026A (zh) * 2018-12-06 2019-04-19 南京邮电大学 一种基于noma的d2d辅助中继系统功率分配方法
US20190132050A1 (en) * 2017-10-27 2019-05-02 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Multi-user mixed multi-hop relay network
CN109714817A (zh) * 2019-01-25 2019-05-03 南京邮电大学 使用noma和d2d组的通信系统功率分配方法
US10361596B1 (en) * 2018-08-29 2019-07-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Protocol, method and system for simultaneous wireless information and power transfer relaying network
CN110213815A (zh) * 2019-04-15 2019-09-06 浙江大学 一种基于统计信道状态信息的中继系统功率控制方法
CN110504987A (zh) * 2019-07-30 2019-11-26 北京大学 一种开放无线信道中的资源分配与接入方法
CN112512109A (zh) * 2020-11-04 2021-03-16 华中科技大学 一种端到端功率分配方法、装置和全双工中继系统
CN113473566A (zh) * 2021-06-24 2021-10-01 河南大学 一种鲁棒无线携能中继协作安全通信方法
CN113993138A (zh) * 2021-11-15 2022-01-28 北京信息科技大学 一种scma网络的无线中继部署方法
WO2022021520A1 (zh) * 2020-07-29 2022-02-03 南通职业大学 一种非正交多址接入功率分配方法及系统
US20220132444A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 National Tsing Hua University Power allocation method for non-orthogonal multiple access system and base station using the same
CN114828192A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 电子科技大学 一种混合水声和射频传输的跨介质通信的功率分配方法
CN114884550A (zh) * 2022-04-06 2022-08-09 南京邮电大学 面向双向传输fd多中继协作swipt网络的中继协作传输方法
CN115551062A (zh) * 2022-09-22 2022-12-30 南通大学 一种ris-noma下行链路的混合时分功率分割能量采集中继方案

Patent Citations (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101981822A (zh) * 2008-03-27 2011-02-23 艾利森电话股份有限公司 Tdd通信系统中的上行链路功率控制
CN102714850A (zh) * 2010-01-21 2012-10-03 高通股份有限公司 用于多载波无线终端的功率调节的方法和装置
CN102123490A (zh) * 2011-04-21 2011-07-13 重庆大学 基于物理层网络编码的双向多跳网络的功率分配方法
CN102333062A (zh) * 2011-10-18 2012-01-25 清华大学 面向用户公平性的ofdm双向信息互传方法
US20150117299A1 (en) * 2013-10-28 2015-04-30 Beihang University Distributed information source estimation method based on cooperative communication
CN104168638A (zh) * 2013-10-31 2014-11-26 南京邮电大学 一种基于系统中断概率的多中继选择及功率分配方法
CN106537861A (zh) * 2014-08-29 2017-03-22 华为技术有限公司 一种数据传输方法和设备
CN105978617A (zh) * 2015-03-11 2016-09-28 财团法人工业技术研究院 中继信号的方法和使用所述方法的中继器
CN105392192A (zh) * 2015-11-09 2016-03-09 东南大学 基于能效最优的多用户大规模天线中继系统功率分配方法
CN107690180A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 王晋良 功率分配方法以及使用所述方法的基站
CN106413099A (zh) * 2016-09-18 2017-02-15 西安电子科技大学 全双工协作中继网络的最优功率分配方法
CN106413074A (zh) * 2016-10-11 2017-02-15 西北工业大学 一种不完美csi下非可信中继网络的最优功率分配方法
CN106487482A (zh) * 2016-11-01 2017-03-08 山东交通学院 一种全双工中继无线信息与能量同步传输的功率分流方法
CN106535243A (zh) * 2016-11-21 2017-03-22 山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 基于κ‑μ阴影衰落信道的无线体域网通信系统中断概率分析方法
CN106954268A (zh) * 2017-05-03 2017-07-14 北京科技大学 一种sdn架构下接入网资源分配方法
CN107294593A (zh) * 2017-06-21 2017-10-24 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于geo 骨干中继的深空下行链路多跳传输方法及系统
CN109219122A (zh) * 2017-07-07 2019-01-15 大唐移动通信设备有限公司 一种发射功率的设置方法及装置
US20190132050A1 (en) * 2017-10-27 2019-05-02 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Multi-user mixed multi-hop relay network
CN108430110A (zh) * 2018-03-08 2018-08-21 南通大学 一种认知车联网协作通信系统的功率分配方法及系统
CN108770069A (zh) * 2018-06-06 2018-11-06 哈尔滨工业大学 用于卫星通信网络物理层安全通信的功率分配方法
US10361596B1 (en) * 2018-08-29 2019-07-23 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Protocol, method and system for simultaneous wireless information and power transfer relaying network
CN109661026A (zh) * 2018-12-06 2019-04-19 南京邮电大学 一种基于noma的d2d辅助中继系统功率分配方法
CN109474317A (zh) * 2019-01-07 2019-03-15 河南理工大学 Mr预处理下硬件损伤大规模mimo双向中继系统功率分配方法
CN109714817A (zh) * 2019-01-25 2019-05-03 南京邮电大学 使用noma和d2d组的通信系统功率分配方法
CN110213815A (zh) * 2019-04-15 2019-09-06 浙江大学 一种基于统计信道状态信息的中继系统功率控制方法
CN110504987A (zh) * 2019-07-30 2019-11-26 北京大学 一种开放无线信道中的资源分配与接入方法
WO2022021520A1 (zh) * 2020-07-29 2022-02-03 南通职业大学 一种非正交多址接入功率分配方法及系统
US20220132444A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 National Tsing Hua University Power allocation method for non-orthogonal multiple access system and base station using the same
CN112512109A (zh) * 2020-11-04 2021-03-16 华中科技大学 一种端到端功率分配方法、装置和全双工中继系统
CN113473566A (zh) * 2021-06-24 2021-10-01 河南大学 一种鲁棒无线携能中继协作安全通信方法
CN113993138A (zh) * 2021-11-15 2022-01-28 北京信息科技大学 一种scma网络的无线中继部署方法
CN114884550A (zh) * 2022-04-06 2022-08-09 南京邮电大学 面向双向传输fd多中继协作swipt网络的中继协作传输方法
CN114828192A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 电子科技大学 一种混合水声和射频传输的跨介质通信的功率分配方法
CN115551062A (zh) * 2022-09-22 2022-12-30 南通大学 一种ris-noma下行链路的混合时分功率分割能量采集中继方案

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUIBO WANG: "Conditional Contact Angle Distribution in LEO Satellite-Relayed Transmission", 《IEEE COMMUNICATIONS LETTERS》, 3 August 2022 (2022-08-03) *
SHUAI HAN等: "Physical Layer Security Enhancement for Satellite Communication among Similar Channels: Relay Selection and Power Allocation", 《COMPUTER SCIENCE》, 15 August 2018 (2018-08-15) *
亓凯梁: "多中继选择极化译码转发及优化功率分配", 《电子学报》, 8 July 2022 (2022-07-08) *
刘思恒: "星-地链路中基于NOMA架构的公平性功率分配方案", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库-信息科技辑》, 15 February 2023 (2023-02-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117560049B (zh) 2024-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kyrgiazos et al. A terabit/second satellite system for European broadband access: a feasibility study
CN101399583B (zh) 蜂窝通信系统中的协作伙伴选择和预编码协作通信方法
US20030114193A1 (en) System and method for improving performance of an adaptive antenna array in a vehicular environment
US6813479B2 (en) Method of controlling power in a telecommunication system
JP2003510863A (ja) 通信システムのパフォーマンスを改善するために信号対干渉及び雑音比を正確に予測するシステムおよび方法。
US7317764B2 (en) Method of signal transmission to multiple users from a multi-element array
CN113078940B (zh) 一种宽带低轨卫星通信系统的信关站选址方法及系统
CN115885534A8 (zh) 无线通信中的角度方向指示系统和方法
JP6514131B2 (ja) 基地局制御装置、基地局制御方法及び基地局制御システム
CN103856947A (zh) 一种联合信道选择和功率控制的干扰协调方法
US20040043782A1 (en) Adaptive wireless communication device and method of operating the same
CN111262615B (zh) 面向多任务的卫星通信网络自适应补偿方法和装置
Shawaqfeh et al. Performance of mobile networks under composite F fading channels
Lee et al. Stable marriage matching for traffic-aware space-air-ground integrated networks: A gale-shapley algorithmic approach
CN110912604A (zh) 一种基于多用户调度的无人机安全通信方法
CN117560049B (zh) 一种卫星地面站中继转发系统
Cuevas-Ruíz et al. Channel modeling and simulation in HAPS systems
CN111181607A (zh) 一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法
CN110611525A (zh) 一种基于速率分拆的信号传输、接收方法及装置
EP1527620A2 (en) Equalizing signal-to-interference ratios of different physical channels supporting a coded composite transport channel
Suzuki et al. Microcell quality control scheme for PCS CDMA systems considering non-uniform traffic distribution
Dziri et al. Symbol Error Probability Analysis of the Decode and Forward Relaying over the composite fading multipath/shadowing channels
Abdallah et al. Investigation of the Effect Different Antenna parameters (Height, Tilt, and Power) on Network Coverage and System Capacity
Armoogum et al. Comparative study of path loss using existing models for digital television broadcasting for summer season in the north of mauritius
Ohkawa et al. A study of frequency utilization efficiency of OFDMA adaptive coding and modulation on Ka-band satellite communications system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant