一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统，采用基于卫星星历和下行闭环控制双重功率控制方法，利用GNSS卫星提供标准的时间和位置参数，通过预存星历反算当前通信信道基础参数，从而确定上行射频基础功率值用于入网连接。在此基础上，通过下行功率控制信道进行闭环功率调整，从而确保通信全过程的精确功率控制，通过卫星的星历数据，进行卫星位置的计算，然后计算终端与卫星的距离进行初始的终端接入网的功率控制，使得卫星接收的功率在合适的范围内，加快接入网连接，使星上接收机更加稳定，有利于增加用户容量。

【技术实现步骤摘要】
一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统
本专利技术涉及低轨卫星控制领域，具体涉及一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统。
技术介绍
低轨卫星具有通信延迟小，全球覆盖等特点。在地面终端设备与卫星进行数据通信的过程中，上下行电磁波信号传输会经过对流层、平流层和电离层等复杂大气通道，最终到达对方的电磁波信号会发生诸如散射、反射等变化，引起的信号衰落会造成通信失败甚至连接断开。有别于高轨卫星通信，低轨卫星在与地面终端传输数据过程中同时还面临着高速运动的问题。终端与卫星之间的直线距离、大气环境时刻处于变化的过程中。仿真计算表明，在一次完整的卫星过顶的过程中，终端与卫星之间的通信链路损耗变化可以达到30dB甚至更大。在此基础上，需要对终端上行信号功率进行实时控制，确保其能够处于通信链路维系的最优发射点，从而保证卫星接收机处于较小的动态范围下，同时也能够极大地减小终端设备的能耗，提升终端续航时间。当前采用的低轨卫星终端射频功率控制方法主要是在终端侧进行卫星下行信号测量，依据终端天线口获得的功率值来反推当前的链路情况，从而确定当前的上行发射功率。这种方案属于开环功率控制方案，存在的问题主要包括：1、对于上下行频分的通信情况只能够判断功率变化趋势，无法精确测量功率调整值。尤其是在天线双频增益不对称情况下更容易出现控制偏差；2、由多径造成的天线口功率变化会引起测试误差，从而造成误判；3、为了维持链路，设计师只能将上行功率尽量增大，从而使功率控制失去意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题传统开环功率控制方案下行接收机天线端口信号快衰落造成的测量抖动问题，会造成上行目标功率同步抖动甚至发散，引起星上接收机动态范围增大，传统的开环功率控制方案终端在入网交互过程中采取最大功率发射的办法来确保入网操作鲁棒性，造成了频谱资源浪费，也不利于终端节能等问题，目的在于提供一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统，采用闭环方案使星上接收机更加稳定，有利于增加用户容量，采用功率可控方法，使得上行功率长时间在合适范围内。本专利技术通过下述技术方案实现：一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法，包括以下步骤：S1：用户终端通过内置的GNSS接收机，得到卫星当前的基础信息；S2：对比所述卫星当前的基础信息和卫星自带的星历信息，进行卫星过境情况判别，得到卫星的通信频率对应的链路参数；S3：依据卫星的通信频率自带的链路参数和用户终端与卫星的距离数据，得到当前最佳上行功率值；S4：用户终端采用所述当前最佳上行功率值启动入网连接；S5：在完成入网连接后，地面终端通过接收卫星的下行业务PCCH通道中的控制字信息，实施功率控制微调操作；实现闭环功率控制；S6：用户终端通过对比步骤S5功率控制微调操作结果和当前PCCH的结果，判断是否达到控制收敛，如果达到控制收敛，则功率控制完成；如果未达到控制收敛，返回步骤S5；传统开环功率控制方案下行接收机天线端口信号快衰落造成的测量抖动问题，会造成上行目标功率同步抖动甚至发散，引起星上接收机动态范围增大。本专利技术方案采用闭环方案，杜绝了这种抖动，从而使星上接收机更加稳定，有利于增加用户容量。传统的开环功率控制方案终端在入网交互过程中采取最大功率发射的办法来确保入网操作鲁棒性，在入网之后才启动功率控制。为了应对这个操作，往往需要划分专门的入网频段供用户随机接入，从而减轻星上接收机的压力。这造成了频谱资源浪费，也不利于终端节能。本专利技术确保了用户在第一个发射周期就使用最合适的功率进行发射，最大程度减轻了星上接收机压力，也无需划分专用的入网频段。通过本专利技术方案的功率控制，使得上行功率长时间在合适范围内，同时加速了功率控制的收敛，可以实现稳定的上行传输和终端功耗降低好处。进一步，采用基于卫星星历和下行闭环控制双重功率控制方法，利用GNSS卫星提供标准的时间和位置参数，通过预存星历反算当前通信信道基础参数，从而确定上行射频基础功率值用于入网连接；在此基础上，通过下行功率控制信道进行闭环功率调整，从而确保通信全过程的精确功率控制，所述卫星基础信息包括轨道高度、星下点位置和实时时间信息。进一步，所述用户终端与卫星的距离数据具体通过公式计算得到；其中，S表示用户终端与卫星的距离，r表示地球半径，h表示轨道高度，θ表示卫星当前仰角。进一步，当θ＝0°时，表示卫星开始过境或者离境。进一步，当θ＞0°时，表示卫星在用户终端的观测范围内，即卫星过境中。一种低轨卫星地面终端射频功率控制系统，所述系统包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行上述的一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法及系统，传统开环功率控制方案下行接收机天线端口信号快衰落造成的测量抖动问题，会造成上行目标功率同步抖动甚至发散，引起星上接收机动态范围增大。本专利技术方案采用闭环方案，杜绝了这种抖动，从而使星上接收机更加稳定，有利于增加用户容量。传统的开环功率控制方案终端在入网交互过程中采取最大功率发射的办法来确保入网操作鲁棒性，在入网之后才启动功率控制。为了应对这个操作，往往需要划分专门的入网频段供用户随机接入，从而减轻星上接收机的压力。这造成了频谱资源浪费，也不利于终端节能。本专利技术确保了用户在第一个发射周期就使用最合适的功率进行发射，最大程度减轻了星上接收机压力，也无需划分专用的入网频段。通过本专利技术方案的功率控制，使得上行功率长时间在合适范围内，同时加速了功率控制的收敛，可以实现稳定的上行传输和终端功耗降低好处。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是本专利技术控制方法和控制策略流程图；图2是本专利技术卫星过境情况和卫星距离位置图；图3是本专利技术地面终端的经纬度和时间信息图；图4是星历计算的卫星位置和过境情况图；图5是上行功率控制图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：用户终端通过内置的GNSS接收机，得到卫星当前的基础信息；/nS2：对比所述卫星当前的基础信息和卫星自带的星历信息，进行卫星过境情况判别，得到用户终端与卫星的距离数据；/nS3：依据卫星的通信频率自带的链路参数和用户终端与卫星的距离数据，得到当前最佳上行功率值；/nS4：用户终端采用所述当前最佳上行功率值启动入网连接；/nS5：在完成入网连接后，地面终端通过接收卫星的下行业务PCCH通道中的控制字信息，实施功率控制微调操作；/nS6：用户终端通过对比步骤S5功率控制微调操作结果和当前PCCH的结果，判断是否达到控制收敛，如果达到控制收敛，则功率控制完成；如果未达到控制收敛，返回步骤S5。/n

【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用户终端通过内置的GNSS接收机，得到卫星当前的基础信息；
S2：对比所述卫星当前的基础信息和卫星自带的星历信息，进行卫星过境情况判别，得到用户终端与卫星的距离数据；
S3：依据卫星的通信频率自带的链路参数和用户终端与卫星的距离数据，得到当前最佳上行功率值；
S4：用户终端采用所述当前最佳上行功率值启动入网连接；
S5：在完成入网连接后，地面终端通过接收卫星的下行业务PCCH通道中的控制字信息，实施功率控制微调操作；
S6：用户终端通过对比步骤S5功率控制微调操作结果和当前PCCH的结果，判断是否达到控制收敛，如果达到控制收敛，则功率控制完成；如果未达到控制收敛，返回步骤S5。


2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星地面终端射频功率控制方法，其特征在于，所述卫星基础信息包括轨道高度、星下点位置和实时时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗袁君，胡候平，马俊东，李学良，
申请(专利权)人：重庆两江卫星移动通信有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50