[发明专利]一种低轨卫星通信信令装置的设计方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种低轨卫星通信信令装置的设计方法、装置及系统。低轨卫星通信信令装设置于卫星端，包括：发射天线开关阵列、发射天线、接收天线、接收天线开关阵列和天线控制器；发射天线与接收天线被设置为多波束天线；发射天线开关阵列用于选择发射天线覆盖的服务区范围；发射天线用于向用户端发射第一信令；接收天线用于接收用户端发射的第二信令；接收天线开关阵列用于选择接收天线覆盖的服务区范围；开关控制器用于控制发射天线开关和接收天线开关的通断，可实现卫星多重覆盖兼容共用，可规避地面少数窄带同频地面站，避免业务空洞，可实现软切换。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域。更具体地，涉及一种低轨卫星通信信令装置的设计方法、装置及系统。

背景技术

在低轨宽带卫星通信系统中，存在有几个难题。对于采用固定波束通信的系统，业务数据和信令数据都在固定波束中传输，每颗卫星采用相同的频率和波束数量，当卫星的覆盖重数超过2重时，会产生系统内的有害干扰，因此当干扰超过阈值时，需要选择一部分卫星或波束进行关闭，进而降低了系统的实际使用卫星数，降低了利用率；对于采用跳波束通信的系统，跳波束不是实时覆盖用户，采用跳波束做信令接入无法满足实时性要求，且利用率很低，额外配置低速固定波束作为信令接入通道能够提高系统的接入实时性和利用率，但信令波束仍然存在上述固定波束存在的问题。跳波束通信系统中，信令波束设计为不承载业务的模式，仅承担控制信息传输，因而给信令波束分配的资源偏低，导致信令波束的容量不足，最终导致系统的容量受到限制。当系统使用的频率与某些地面站无线电台数量较少的业务重频时，需要进行规避，传统一种频率设计的方式必须要在特定区域关闭波束，业务波束也就无法使用，进而导致业务空洞，造成业务服务区不连续。采用一种信令波束的情况下，还不能满足软切换(同时接收两颗卫星的信令信号)的要求，因为当需要切换卫星时，用户数量多，必然会有先后顺序，新的信关站需要通过卫星广播用户切换后的配置等信息，软切换要求原信令波束继续维持，与新的卫星信令波束同覆盖区、同频冲突。

发明内容

为解决背景技术中所提出的技术问题中的至少一个，本发明提供了一种低轨卫星通信信令装置的设计方法、装置及系统。

本发明第一方面提供一种低轨卫星通信信令装置的设计方法包括：

S1、设计覆盖地面的信令波束数量，其中信令发射的数量为Nt个，每个带宽为Bt，信令接收的数量为Nr个，每个带宽为Br，信令接收频率复用次数为Ntru，信令发射频率复用次数为Nrru，低轨卫星星座系统中的的低轨卫星之间覆盖重数为Nc，发射频段为Nt*Nc/Ntru个，接收频段为Nr*Nc/Ntru个；

S2、设计多波束发射天线和接收天线，其中发射天线能够产生Nt*Nc个波束，接收天线能够产生Nr*Nc个波束；

S3、设计变频单元的变频通道，其中第一变频单元输出频段数为Nt*Nc，第二变频单元输入频段数为Nr*Nc；

S4、设计发射天线开关阵列和接收天线开关阵列，发射天线开关阵列和接收天线开关阵列的开关均被配置为通断开关，其中发射天线开关阵列开关个数为Nt*Nc，接收天线开关阵列开关个数为Nr*Nc，发射天线开关阵列中任一开关的一端连接第一变频单元的一个变频通道，另一端连接发射天线；接收天线开关阵列中任一开关的一端连接第二变频单元的一个变频通道，另一端连接接收天线；

S5、定义以下内容：

Nt个发射波束、Nt个第一变频单元的变频通道、Nt个发射天线开关阵列开关和Nt*Bt个馈电频段组成1组信令发射硬件；

Nr个接收波束、Nr个第二变频单元的变频通道、Nr个接收天线开关阵列开关和Nr*Br个馈电频段组成1组信令接收硬件；

1组信令发射硬件和1组信令接收硬件全部之和为1组信令硬件资源；

S6、当低轨卫星星座系统内的低轨卫星均正常工作情况时，低轨卫星星座中的所有卫星均采用相同的1组硬件资源；