[发明专利]一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法

权利要求书

1.一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法，其特征在于包括：

构建全频率复用的前向链路模型；

于前向链路模型基础上，对各用户的接收信号进行分析；

对多波束卫星系统的链路衰落进行分析；

不考虑信道噪声影响时，通过迫零算法对信道状态矩阵求逆获得预编码矩阵，对预编码矩阵每列向量归一化处理获取预编码向量以消除多波束卫星系统干扰；

考虑信道噪声影响时，引入正则化参数，利用正则化迫零算法通过最小均方误差准则计算预编码矩阵，通过抑制噪声放大处理进行多波束卫星系统干扰消除；

对正则化迫零算法进行编码优化，确定编码顺序，以信道条件进行排序，对信道条件最好的固定用户终端优先进行编码优化，对速率要求最高的固定用户终端进行最后编码优化，根据应用场景定义度量的递减顺序进行其他固定用户终端排序，进一步消除多波束卫星系统干扰。

2.根据权利要求1所述的一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法，其特征在于：

前向链路模型中，多波束卫星系统采用Ka频段多波束卫星，通过波束发送信息至指定数量的固定用户终端，各固定用户终端于任一时隙波束内仅与一个用户进行通信，Ka频段多波束卫星的信道状态信息通过地面网关进行控制，所述地面网关对Ka频段多波束卫星的K个天线馈源形成的K个同频复用波束进行控制，各波束内固定用户终端接收所有K个固定用户终端的信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法，其特征在于：

前向链路模型中，同一时刻各波束内，任一固定用户终端接收的所有K个固定用户终端信号，第i个固定用户终端接收信号为：式中，s_i是地面网关发送的第i个用户信号，t_i是预编码向量，h_i代表信道矩阵，n_i是独立同分布的零均值高斯随机噪声；

前向链路模型中，第i个固定用户终端所在链路的1XK维信道增益矩阵为h_i＝b_id_i；其中b_i为对应于第i个用户的1XK维多波束天线增益矩阵，d_i为对数衰减矩阵中的幅度衰减，b_i中包括：元素b_i,j为多波束天线增益矩阵乘积，为第i个波束内固定用户终端由于降雨衰减导致的功率损耗。

4.根据权利要求3所述的一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法，其特征在于：

所述多波束天线增益矩阵乘积根据卫星天线的辐射方向图、路径损耗、接收天线增益、噪声功率、天线波束辐射方向图、波束内各固定用户终端天线的位置确定，具体为：

式中，r_i是卫星与第i个固定用户终端的距离，f是载波频率，c是光速，κ_B是玻尔兹曼常数，T是接收机噪声温度，B_W是用户链路带宽，G_i,j是第j个星上馈源到第i个固定用户终端的波束增益，给定波束内固定终端用户位置后确定。

5.根据权利要求4所述的一种基于多波束卫星系统前向链路模型的干扰消除方法，其特征在于：

所述第j个波束到第i个用户终端的波束增益G_i,j计算方法为：

式中，是第j个波束的发射天线增益，θ_i,j为第i个固定用户终端到第j个波束中心的路径相对星地距离的角，θ_i,j＝arctan(d_i,j/D)，为第j个波束的3dB波束宽度，I₁()和I₃()是一阶和三阶一类Bessel函数。