[发明专利]认知星地一体化系统中联合频谱效率及干扰抑制的最优禁区宽度方法

摘要

认知星地一体化系统中联合频谱效率及干扰抑制的最优禁区宽度方法，涉及信息与通信技术领域，为了解决地面组件与卫星组件的同频干扰等问题。本发明所构建的系统模型由一个多波束卫星，多个地面辅助组件和地球站组成，主要是针对点波束内地球站对相邻点波束内的地面用户的上行链路造成干扰的场景分析。为了减少点波束边缘的CGC所受的干扰，本发明采用了禁区原则，利用改进的频分复用方案，对认知星地一体化系统中同频干扰及频谱有效性进行了理论分析与仿真验证，同时，本发明联合考虑频谱效率与干扰抑制两方面，提出了能使系统在可接收的干扰水平下实现最大的频谱效率的最优EA策略。

主权项

1.认知星地一体化系统中联合频谱效率及干扰抑制的最优禁区宽度方法，其特征是：设一个点波束内只有一个地球站，并且分布于点波束的中心，并能够与卫星通信，同时设在点波束内的辅助地面组件(CGC)是随机分布的，建立系统模型；所述建立系统模型包括以下步骤：步骤A、估计组件间的干扰水平的步骤，具体为：步骤A1、设输入CGC数量M，点波束半径R，禁区(EA)宽度值W，地球站的发射功率Pt,Ci，地球站发射天线增益Gt,Ci，CGC的接收天线增益Gr；步骤A2、根据系统模型计算中心波束内M个CGC的位置矩阵z；步骤A3、根据系统模型计算相邻地球站的位置矩阵ES_pos；步骤A4、根据EA宽度值W值，将CGC划分为七块，得到位置矩阵Ri和元素个数ni,i＝0,1,...,6；步骤A5、分割卫星频段成n部分{fj}，j＝1,2,...,n，设外层循环迭代数的初始值i＝0；步骤A6、等分Ri成n‑1部分，分别分配频段fj，j＝1,2,...,n‑1，设内层循环迭代数的初始值p＝1；当频率复用因子n＝7且p≤n0时，执行以下步骤：步骤A7、对Ri内每个坐标z(p)，定位唯一同频地球站，计算距离d和路径损耗Lc；步骤A8、根据公式：Ij＝Pt,Ci+Gt,Ci+Gr‑Lci(dBW)计算每个CGC受到的干扰功率,存入矩阵I0，令p＝p+1；式中：j是CGC在中心点波束内的标号，i是频段的标号，1≤i≤6；Pt,Ci是指在相邻的工作频率是fi的点波束内地球站的发射功率；Gt,Ci是指在相邻的工作频率是fi的点波束内地球站指向第n个CGC的发射天线增益；Gr是指CGC的接收天线增益；Lci是指从中心波束内工作在fi的第j个CGC到相邻点波束同频地球站的路径损耗；步骤A9、当p>ni时，退出内层循环，令i＝i+1；当i≤6时执行以下步骤：步骤A10、等分Ri成n‑2部分，分别分配频段fj，j＝1,2,..,5，设内层循环迭代数p＝1；当p≤ni时，返回执行步骤A7：当i>6时，执行以下步骤：步骤A11、退出外层循环，得到M个CGC所受到的干扰功率{Im}，m＝0,1,...,6；步骤A12、绘制频率复用因子为n时的干扰水平CDF曲线；步骤B、估计系统的频谱有效性的步骤，具体为：步骤B1、输入M，R，频率复用因子n，令i＝1，W＝0；当W≤R时，执行以下步骤：步骤B2、根据W取值，把中心波束内的CGC分割成七块，位置矩阵分别是Rm，m＝0,1,...,6，得到区域Ri内CGC的数量ni；步骤B3、把工作频段划分成n段，计算子频带带宽Bsub，Nin，Nout；步骤B4、根据公式：计算Bavail,令i＝i+1,W＝W+1500；若W≤R，返回步骤B2；式中，Nin和Nout分别指中心波束在EA内部和外部的CGC数量，n是频率复用因子，Bsub是指子频带的带宽，Ball是指传统模式下中心波束内每个CGC允许使用的频带资源的总和，Bavail是标准有效带宽；步骤B5、循环停止后，绘制频率复用因子为n时的标准有效带宽Bavail随W的变化曲线；步骤C、寻求最佳EA宽度的实现步骤：步骤C1、输入M，R,链路有效性La，频率复用因子n；步骤C2、令i＝1，W＝0，计算p＝[La·M+1]，并向负无穷方向取整；当W≤R时，执行以下步骤：步骤C3、计算频率复用因子n，EA宽度值是W的所有CGC的干扰功率,存储于矩阵I；步骤C4、对矩阵I中的元素由小到大排序，存储到矩阵I'；步骤C5、取矩阵I'的第p个元素，存储于矩阵Iaccept(i)，令i＝i+1,W＝W+1500；若W≤R，返回步骤C3；步骤C6、循环停止后，得到在不同的La与n下Iaccept随W的变化曲线；取曲线转折点处对应的W值，即：为最佳的EA宽度。