[发明专利]一种卫星通信系统的自适应PSD控制方法及控制系统

说明书

本发明涉及卫星通信技术领域，公开了一种卫星通信系统的自适应PSD控制方法及控制系统，一种卫星通信系统的自适应PSD控制方法，实时计算当前波束指向条件下卫星通信系统所能发送的最大功率谱密度，MODMAN根据计算得到的最大功率谱密度、卫通天线实际发送的功率谱密度及地面主站HUB传递的返向解调余量，综合判断及自动调整卫通天线的发射功率，使卫星通信系统PSD满足要求。本发明解决了现有技术存在的以下问题：小口径机载宽带卫星通信系统相控阵天线宽角扫描时其方向图难以实现较低的副瓣包络所引起的PSD控制难题、小口径机载宽带卫星通信系统存在的邻星干扰问题等。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及基于平板相控阵技术的机载宽带卫星通信系统的自适应发射功率谱密度控制，具体是一种卫星通信系统的自适应PSD控制方法及控制系统。

背景技术

近年来，随着地球同步轨道卫星数量快速增长，频率轨位资源日益紧张，当两个覆盖区有重叠的通信卫星轨位间隔较近时，覆盖区内某一地面小口径终端的上行发射信号的主瓣或旁瓣信号将会对另一颗卫星通信链路产生干扰，导致其整体通信性能出现恶化现象，即邻星干扰问题。对于卫通天线口径较小的卫星通信系统，由于其卫通天线旁瓣增益难以做到较低，大量的用户终端将使系统间邻星干扰问题的发生概率大大增加，进而导致通信链路性能恶化。邻星干扰分使用相同极化方式(单极化或双极化)和使用不同的极化方式(双线极化或双圆极化)两种情况，若极化方式相同时，通常采用更高阶的调制方式避免频率重叠，但这种方式传输每比特数据所需的能量更多，增加了系统研制成本和难度，若无法避免频率重叠，则将产生同频率的邻星干扰；若采用的极化方式不同时，全部或部分工作频率重叠，传输码率将会增加，但又面临双极化工作状态下的交叉极化问题。

民用航空机载宽带卫星通信系统利用地球同步轨道卫星实现空地互联通信，为了降低邻星干扰，美国联邦通信委员会(FCC)和欧洲电信标准化协会(ETSI)均制定了相应的规范标准(如FCC Part 25-138，ETSI 303 978)，严格限制机载卫星通信系统的发射离轴发射功率谱密度，根据应用区域不同，不同波束采用不同的规范。PSD是卫通天线发射方向图、发射功率和发射信号带宽共同作用的结果，需机载宽带卫星通信系统的调制解调管理器(MODMAN)、机载相控阵卫通天线(以下简称卫通天线)及地面主站HUB相互配合实现控制过程，其基本控制原理如下：

卫通天线的发射功率谱密度PSD_ant可由式(1)计算：

PSD_ant＝EIRP-10×log(B_s)   (1)；

其中，EIRP为卫通天线发射的等效全向辐射功率，B_s为发射信号带宽，EIRP由式(2)计算：

其中，P_IF为MODMAN输出中频信号功率，L_c为MODMAN与卫通天线之间的线缆损耗，该值预先存储在MODMAN中，G_ant为卫通天线上信道发射中频激励口到卫通天线面的总增益，θ为卫通天线俯仰扫描角，为卫通天线方位扫描角，相控阵卫通天线增益G_ant随θ与变化。由式(1)与式(2)可知，在发射信号带宽一定时，可通过P_IF回退策略实现降低PSD_ant的目标。