[发明专利]一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法

权利要求书

1.一种多星多波束联合赋形覆盖区设计方法，其特征在于，其步骤包括：

S1，根据卫星通信需求确定GEO卫星需覆盖的地面任务区域；

S2，根据单颗GEO卫星能支持的覆盖范围，将地面任务区域分割为多个赋形覆盖区，赋形覆盖区数量即为覆盖地面任务区域所需的GEO卫星数量，每颗卫星通过波束赋形技术覆盖一个赋形覆盖区；

S3，设计赋形覆盖区边缘的极化隔离方式；

所述的步骤S3，将不同GEO卫星的赋形覆盖范围的交界处定义为赋形覆盖区边缘，若一个GEO卫星的地面覆盖范围处于交界处东南侧，则该GEO卫星在赋形覆盖区边缘采用左旋圆极化，若一个GEO卫星的地面覆盖范围处于交界处西北侧，则该GEO卫星在赋形覆盖区边缘采用右旋圆极化；

S4，计算多波束频率复用级数；

所述的步骤S4，GEO卫星所属的卫星通信系统的系统带宽为B，容量为C_a，支持容量C_a所需的带宽为B_req＝C_a(1+α)，α为频谱成型滚降系数，则单星多波束频率复用级数R的计算公式为

GEO卫星的多波束通过R色复用方式在空间域上进行复用，将全部波束分为R个频率组，同组中的所有波束使用相同频带，初始状态下，各波束所分配带宽相等；

S5，设计赋形覆盖区边缘的波束频率划分；

S6，计算相邻赋形覆盖区的双星轨位间隔边界。

2.如权利要求1所述的多星多波束联合赋形覆盖区设计方法，其特征在于，所述的步骤S5，赋形覆盖区边缘中的波束分别属于不同GEO卫星，在进行R色复用时，不区分波束所属GEO卫星的情况，对卫星通信系统中全部GEO卫星的全部波束进行R色复用，以避免同频干扰。

3.如权利要求1所述的多星多波束联合赋形覆盖区设计方法，其特征在于，所述的步骤S6，其具体包括：

S61，在赋形覆盖区边缘中，对于属于不同GEO卫星且采用相同频率的波束，根据其波束中心点距离，将波束中心点距离最近的两个波束分别记为B₁和B₂，两个波束对应的GEO卫星分别记为S₁和S₂；

S62，计算B₁波束中心点处接收到的来自卫星S₁的信号功率C：

其中，P_T1为卫星S₁的信号发射功率，G_T1为卫星S₁的发射天线增益，G_R1为B₁波束中心点处的地面站接收天线增益，L_f1为卫星S₁到B₁波束中心点的通信链路的自由空间传播损耗；

S63，计算B₁波束中心点处接收到的来自卫星S₂的信号功率I：

其中，γ为波束B₁和波束B₂之间的极化隔离系数，P_T2为卫星S₂的信号发射功率，G_T2为卫星S₂的发射天线增益，θ表示B₁波束中心点到卫星S₁连线与B₁波束中心点到卫星S₂连线间的夹角，J₁和J₃分别是1阶和3阶第一类贝塞尔函数，θ_3db是波束B₂的波束增益相对其发射波束中心3dB衰减处所对应的波束角度，L_f2为卫星S₂到B₁波束中心点的通信链路的自由空间传播损耗；

S64，令C/I取值为国际电联规定的C/I门限η，对方程C/I＝η进行求解，得到双星轨位间隔的最小值；

S65，根据单颗GEO卫星的地面覆盖范围在经度方向的最大跨度long_s，从而得到双星轨位间隔的最大值为long_s。