一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，包括：步骤一，建立星地通信系统；步骤二，优化卫星的信标天线设计；步骤三，专用信令信号接收；步骤四，专用信令信号放大；步骤五，下行发射功率确定；步骤六，确定卫星转发器内有源单机增益。本发明专利技术的方法从星地应用角度提出解决思路，通过星上转发分系统的改进提升，使卫星支持动态资源分配，从而提高了卫星资源利用率。本发明专利技术的方法首次采用转发器分系统信标通道作为业务接入的信令通道，通过增加较少的星上资源的条件下，实现资源的灵活分配。本发明专利技术的方法采用透明转发，任意用户子网中心站、用户终端可在系统内自组网通信，满足用户多种使用需求，大幅提高星地通信效能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法


[0001]本专利技术属于多波束卫星系统
，涉及灵活载荷卫星业务，具体涉及一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法。

技术介绍

[0002]卫星通信作为商业化程度最高的航天应用领域，对市场的敏感性决定了其必须将不断降低带宽成本、最大化满足用户需求作为主要的服务目标。并且卫星通信系统已经从传统的单频点、单业务、单星单波束，发展成为多频段、多业务、多星多波束。与此同时，随着卫星用户业务需求的不断增长导致对卫星通信容量的要求也在逐渐增加。通信卫星的容量分配直接影响到卫星容量的利用率，从而影响运营商的收益。
[0003]随着高通量卫星的快速发展，容量、带宽的不断增加，更催生了对星上资源合理、有效管理的需求。频谱带宽资源是通信卫星最重要的星上资源之一，直接影响卫星容量。目前频率资源的分配调度存在以下几方面的问题：
[0004]第一个是星上载荷将带宽资源固定分配给每个波束，各用户只能使用所在波束的资源。这种预先分配方式，对于业务需求量较小的波束会由于分配资源过多而存在多余的资源，对于业务需求量较大的波束则会出现资源不能满足需求，导致系统资源严重浪费。
[0005]第二个是在固定分配的基础上逐步实现按需分配，但传统卫星载荷转发器的设计比较简单，星上只具备放大和转发的功能，无法有利支撑卫星资源动态分配技术的发展与运用。
[0006]第三个是在星上处理技术逐渐成熟的基础上，具有星上处理的载荷可支持按比例分配即按需分配星上资源。但这种分配方式，需要地球用户端将业务请求指令发送给卫星平台，必须为每个波束内的每个用户建立业务请求链路，卫星需提供相应的链路资源。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，解决现有技术中多波束卫星系统的资源利用率有待进一步提升的技术问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0009]一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，该方法包括以下步骤：
[0010]步骤一，建立星地通信系统：
[0011]所述的星地通信系统分为空间段、用户段和地面段；所述的空间段中包括卫星；所述的用户段中包括用户终端；所述的地面段包括用户子网中心站和DTP控制站；
[0012]所述的用户终端、卫星和用户子网中心站之间建立专用信令链路，所述的专用信令链路分为上行申请信道和下行广播信道；
[0013]所述的用户终端之间经过卫星建立业务链路；
[0014]所述的地面DTP控制站和卫星之间建立DTP控制的星地链路；
[0015]所述的地面DTP控制站和用户子网中心站之间建立DTP控制的底面链路；
[0016]所述的卫星中包括卫星转发器，卫星转发器包括信标天线、输入预选器、低噪声放大器、输入多工器无源设备、变频器、行波管放大器和输出滤波器；
[0017]步骤二，优化卫星的信标天线设计：
[0018]将信标天线优化为收发共用设计，作为用户信令的接收和发射设备，能够接收用户终端和用户子网中心站的信令的上行信息，下行同时发射信令的下行信息和卫星信标信号；
[0019]步骤三，专用信令信号接收；
[0020]步骤四，专用信令信号放大；
[0021]步骤五，下行发射功率确定：
[0022]步骤501，确定信令通道的带宽：
[0023]步骤502，确定用户终端和用户子网中心站的性能；
[0024]步骤503，计算用户子网中心站至卫星的上行信令链路[/N]U
；
[0025]步骤504，计算需要提供的卫星至用户终端下行链路(C/N)
D
；
[0026]步骤505，计算所需的卫星发射性能；
[0027]步骤506，计算所需的卫星发射功率[P]；
[0028]步骤六，确定卫星转发器内有源单机增益。
[0029]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0030](Ⅰ)本专利技术的方法从星地应用角度提出解决思路，通过星上转发分系统的改进提升，使卫星支持动态资源分配，从而提高了卫星资源利用率。
[0031](Ⅱ)本专利技术的方法首次采用转发器分系统信标通道作为业务接入的信令通道，通过增加较少的星上资源的条件下，实现资源的灵活分配。
[0032](Ⅲ)本专利技术的方法建立了星下可视覆盖区内所有用户均可使用的信令通道，极大地节约了频谱资源，提高了卫星整体的资源利用率。
[0033](Ⅳ)本专利技术的方法采用透明转发，任意用户子网中心站、用户终端可在系统内自组网通信，满足用户多种使用需求，大幅提高星地通信效能。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的星地通信系统示意图。
[0035]图2为星地通信系统的通信流程示意图。
[0036]图3为本专利技术的的卫星转发器示意图。
[0037]图4为本专利技术的频率计划示意图。
[0038]图5为信标天线发射等值线覆盖示意图(Ku频段)。
[0039]图6为信标天线接收等值线覆盖示意图(Ku频段)。
[0040]以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0041]需要说明的是，本专利技术中的所有设备，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的设备。
[0042]DTP表示卫星数字透明转发器。
[0043]端站表示用户终端。
[0044]NCC表示网管服务器。
[0045]GWFC表示DTP控制站。
[0046]本专利技术的整体技术构思为：
[0047]如图1所示，首先星地通信系统由空间段卫星、用户段各类型用户终端及地面段用户中心站和地面控制站组成。通信卫星由用户天线、信关天线、转发器分系统及公共设备组成。该卫星通信系统用户端采用多波束系统设计，并且星上配置有数字透明转发处理设备。用户与用户之间的通信可以通过“两跳”链路完成，也可通过“一跳”链路完成。“两跳”链路指前向链路和返向链路，前向链路指信关站信息经卫星转发至用户端，返向链路指用户端信息经卫星转发至信关站。“一跳”链路指用户信息经卫星转发至用户端。
[0048]对于基于数字透明转发载荷的多波束通信系统，根据实际需求，每个用户波束分配有几十MHz到几百MHz的带宽。由于配置数字透明转发载荷，可将用户波束信号、信关站信号均接入数字透明转发载荷。数字透明载荷将用户波束的带宽划分为子信道，因此，在每个用户波束，分配给用户通信的频率资源将以子信道带宽为基本单位，实际分配一个子信道带宽或整数倍子信道带宽。基于数字透明转发载荷，最大的灵活性就是由卫星建立交换关系，可在用户至用户之间建立一跳通信。支持灵活分配星上资源后，卫星资源可实现按需分配。这就需要用户按自己的通信需求向卫星申请通信资源，由于卫星受资源限制，较难实现卫星自主根据用户需求进行自主分配，卫星通过为用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，建立星地通信系统：所述的星地通信系统分为空间段、用户段和地面段；所述的空间段中包括卫星；所述的用户段中包括用户终端；所述的地面段包括用户子网中心站和DTP控制站；所述的用户终端、卫星和用户子网中心站之间建立专用信令链路，所述的专用信令链路分为上行申请信道和下行广播信道；所述的用户终端之间经过卫星建立业务链路；所述的地面DTP控制站和卫星之间建立DTP控制的星地链路；所述的地面DTP控制站和用户子网中心站之间建立DTP控制的底面链路；所述的卫星中包括卫星转发器，卫星转发器包括信标天线、输入预选器、低噪声放大器、输入多工器无源设备、变频器、行波管放大器和输出滤波器；步骤二，优化卫星的信标天线设计：将信标天线优化为收发共用设计，作为用户信令的接收和发射设备，能够接收用户终端和用户子网中心站的信令的上行信息，下行同时发射信令的下行信息和卫星信标信号；步骤三，专用信令信号接收；步骤四，专用信令信号放大；步骤五，下行发射功率确定：步骤501，确定信令通道的带宽：步骤502，确定用户终端和用户子网中心站的性能；步骤503，计算用户子网中心站至卫星的上行信令链路[/N]
U
；步骤504，计算需要提供的卫星至用户终端下行链路(C/N)
D
；步骤505，计算所需的卫星发射性能；步骤506，计算所需的卫星发射功率[P]；步骤六，确定卫星转发器内有源单机增益。2.如权利要求1所述的面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，其特征在于，步骤三中的具体过程为：对经过步骤二优化后的信标天线接收到的信号，先进行滤波、再由低噪声放大器进行放大，并对信令信号进行变频，将信令信号从上行接收频率变换至下行发送频率；整个接收流程实现专用信令信号的接收、放大及变频。3.如权利要求1所述的面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，其特征在于，步骤四的具体过程为：在信令信号完成步骤三的变频后，与业务信号合路，再送至行波管放大器进行信号放大，最后送至信标天线进行发射。4.如权利要求1所述的面向数字透明转发载荷的灵活业务分配方法，其特征在于，步骤五中的具体过程为：步骤501，确定信令通道的带宽：确定需要支持的信令信号的速率，根据需要支持的信令信号的速率以及卫星的频率资源确定信令通道的带宽BW
n
；步骤502，确定用户终端和用户子网中心站的性能：所述的用户终端和用户子网中心站的性能的计算公式为：
[]＝[P]+[G][G/T]＝[G]
‑
[T]式中：G表示用户终端和用户子网中心站的天线增益；η表示用户终端和用户子网中心站天线的孔径效率；D表示用户终端和用户子网中心站天线的口径；λ表示用户终端和用户子网中心站天线频率对应的波长；[ ]表示取分贝；[EIRP]表示用户终端和用户子网中心站等效全向辐射功率；[P]表示用户终端和用户子网中心站发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思宏，王嘉煜，张欣，陈鹏，路小军，张敏姝，段鹏辉，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：