[发明专利]一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统和实现方法

说明书

本发明公开了一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统及其实现方法，其中卫星系统包括若干信关站，所述信关站通过馈线链路双向连接至卫星，卫星通过用户链路双向连接至用户终端，信息交互路径包括信关站经过卫星传输至用户终端，以及用户终端通过卫星传输至信关站，所述信关站连接至核心网络；聚合多个信关站的馈电多波束带，利用频率复用增加所需带宽，利用多点波束结构实现高通量卫星通信，并且具有更大的服务灵活性。

技术领域

本发明属于卫星通讯技术领域，具体涉及一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统和实现方法。

背景技术

随着信息技术的快速发展和信息应用的日益丰富，人们对于卫星通信系统的通信质量和容量提出越来越高的要求，这直接推动了卫星通信全覆盖大容量高带宽需求的发展。卫星通信系统包括通信卫星、地球站、管理控制系统等组成，地球站又分为固定站、机动站或者海上或空中地球站(例如轮船、飞机或火车上)，可以实现无处不在信息传输和消息分发。可以预见的将来，卫星通信服务的多样化将结出许多果实，最大的好处是在未来通信中整合卫星和地面通信业务，特别是卫星通信和地面5G/6G相结合，将满足潜在新市场和新兴应用对卫星社区所追求的无处不在随时随地高宽带大容量的信息服务要求，涉及的领域包括地面移动宽带服务、商业航空、海事服务、无人区服务、机器和机器通信以及智能缓存供给等。在所有这些应用服务中，在信号处理层面面临着怎样解决频谱资源紧缺以及能源消耗的问题，其中卫星通信的带宽不足，服务灵活性较差的问题急需解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统和实现方法，解决了现有技术中存在的卫星通信中带宽利用率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种基于MIMO(多输入多输出)的多波束高通量卫星通信系统，其特征在于，包括若干信关站，所述信关站通过馈线链路双向连接至卫星，卫星通过用户链路双向连接至用户终端，信息交互路径包括信关站经过卫星传输至用户终端，以及用户终端通过卫星传输至信关站，所述信关站连接至核心网络。

每个信关站只设置一个天线，每个所述卫星设置有若干天线。

一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统的实现方法，采用一种基于MIMO的多波束高通量卫星通信系统，具体步骤如下：

步骤1：构造多波束信号模型，列出每个信关站的信道矩阵Hⁱ；

步骤2：对步骤1中的信道矩阵Hⁱ进行优化；

步骤3：利用馈电链路无噪音的特点将信道矩阵Hⁱ进行简化；

步骤4：采用置换方法为步骤3中的信道矩阵Hⁱ构造规则LDPC-LU码；

步骤5：将多个信关站的信道矩阵进行加权；

步骤6：优化问题，实现对多波束卫星系统信道矩阵的编码。

步骤1的构造信道模型的具体步骤为：

第K个波束的第i个用户终端(UT)接收离散等效基带信号模型写为

yⁱ＝HⁱD(x+z)+nⁱ,i＝1,2,...,N_u (1)