[发明专利]一种卫星通信系统中跳波束图样设计与优化方法

权利要求书

1.一种卫星通信系统中跳波束图样设计与优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：跳波束卫星通信系统的工作模式：

以再生转发模式运行的宽带多波束卫星通信系统，采用全频复用的方式；将卫星的覆盖区域划分为N_C个小区，令K_i表示在第i个小区的用户数，i＝1,2,…,N_C；卫星生成N_B个点波束，即同时服务N_B个小区；

步骤二：卫星视距信道的构建：

确定信道系数矩阵h_i的详细信息，卫星配备了P×Q均匀平面阵列UPA天线，P和Q分别表示x轴和y轴方向上天线数，地面小区中的用户配备了单天线；

步骤三：基于维特比算法和贪婪算法的跳变图样优化设计：

用表示一个跳变周期内小区i的总速率需求；卫星对于第i个小区的总供应容量用R_i表示，与信道h_i[t]和其对应的快照t的预编码矩阵W[t]相关，表示为R_i＝r(h_i[t],W[t])；用向量表示所有小区速率的需求向量，P_t是第t个快照中卫星对所有小区的发射功率，用表示，其中，f是根据不同快照和容量需求计算相应最小发射功率的函数；考虑小区的信道增益具有很长的相干时间，并且业务需求在一个跳变周期内保持不变；相应的优化问题用P0表示：

P0:

其中，a_ti是跳变矩阵A中第t行i列的元素，是模拟预编码矩阵W_RF中第t行i列的元素，N_T＝PQ表示天线数量；

约束C1要求小区i在一个跳变周期中的ε_i个快照中被点亮；约束C2限制在一个快照中N_B个波束服务N_B个小区；C3是模拟预编码约束，由于模拟预编码无法单独调整每个移相器上的信号幅值，因此W_RF的每个元素具有相同的范数；

步骤四：仿真验证与性能评估：

在考虑卫星具有完美信道信息的情况下，进行仿真与评估。