DSP在卫星测控多波束系统中的应用

本文介绍了卫星测控多波束系统DSP模块的设计以及功能实现,在DSP模块的设计中使用了两片TigerSHARCDSP芯片并行连接,在500ms内完成测向和波束合成权值的计算。高性能的DSP芯片和优越的阵列信号处理算法保证信号能够得到及时准确的处理,满足了系统的需求。     

机动多波束测控系统卫星目标跟踪

目标跟踪是航天测控领域中的一项重要技术。针对机动多波束卫星测控系统,提出一种机动多波束测控系统卫星目标跟踪方法。该方法给出机动平台下卫星目标波束跟踪处理的应用模型和流程。在仿真实验中构建了几种典型的场景,分析了该方法的目标预测误差。最后给出一些应用性结论,具有一定的工程参考意义。     

全空域相控阵测控系统波束形成分析

全空域相控阵测控系统作为下一代地基航天测控系统发展趋势,其系统架构和波束形成等关键技术值得深入研究。介绍了全空域相控阵测控系统实现方案,分析比较了3种备选波束形成方法。在此基础上,对共形球面阵波束形成技术进行了分析与仿真,仿真结果验证了系统波束形成设计思路。     

多波束测控系统测量支路锁定异常分析及对策

多波束测控系统可以同时完成多个目标的跟踪测量,但由于测站测控设备集中,其天线尺寸、发射功率大小不一,跟踪时出现相互干扰,导致多目标测控系统某一目标测量支路锁定异常。通过对多波束测控系统进行测试和试验,对系统EIRP一致性及变化进行测试,同时分析了测控链路的电平,根据分析结果制定在设备集中条件下目标捕获的策略。通过跟踪验证,未出现过锁定异常现象,可以实现稳定跟踪。结果表明,该方法能够满足多套设备集中情况下的跟踪要求,对后续设备设计具有指导意义。     

数字多波束相控阵测控系统角跟踪环路设计

为了解决相控阵天线对目标的自跟踪问题,基于数字锁相环路理论,提出了一种相控阵天线数字角跟踪环路设计方案。通过数学建模与仿真验证了方案的正确性,同时表明方案对不同的通道时延具有良好的收敛特性。该方案已成功应用于工程项目。     

中继卫星SMA系统前向链路多波束形成技术

提出了一种新的中继卫星前向SMA(S频段多址)系统前向链路中多波束形成方法,即在地面采用数字移相代替中继星星上模拟移相完成波束形成;指出了需要解决的关键技术问题和解决方法,通过"星(用户星)-星(中继星)-地"无线联试,验证了地面数字移相的正确性,对简化中继星上设备、实现前向链路同时多目标能力具有积极意义.     

多波束测控系统目标快速切换方法研究

多波束测控系统是航天测控的发展方向,可实现多个目标的同时控制。针对当前多波束测控系统跟踪能力不足、多目标跟踪异常处置效率低的问题,提出了一种多波束测控系统目标快速切换跟踪的方法。在分析现有测控体制基础上,研究多通道标校、参数快速配置,并进行了跟踪验证,结果表明,该方法可在保证多波束测控系统多目标跟踪能力的基础上提高目标切换效率,为后续同类设备的工程建设提供参考。     

窄带波束信道MIMO系统的容量分析

最近的研究表明,多输入多输出(MIMO)技术在不增加功率和带宽消耗的情况下具有大幅提高无线通信速率的潜力.在传统的MIMO系统(称为天线信道MIMO系统)中,多个接收天线的输出被直接选作多输出信号.提出了波束信道MIMO系统的结构.在波束信道MIMO系统中,多个波束的输出被选作多输出信号.基于阵列方向响应矢量,提出了窄带MIMO信道冲激响应矩阵的仿真算法.基于提出的信道冲激响应矩阵算法,给出了天线信道MIMO系统和波束信道MIMO系统容量极限的分析算法.理论分析和仿真结果都表明:波束信道能够提高信噪比(SNR),降低信道间的互相关性,因此波束信道MIMO系统比天线信道MIMO系统具有更大的容量极限.     

多波束移动卫星系统的自适应开环预编码方法

对于卫星移动通信系统,由于卫星与地面终端之间的相对运动以及星地间传输延迟,传统的基于理想信道信息的预编码方法是不适用的。针对这一问题,提出了一种基于开环信道估计的预编码方法。卫星端利用开环获取的部分信道信息实现多波束联合预编码,并导出了系统传输速率的闭合解析表达式。此外,为了克服强干扰环境下多波束预编码系统性能恶化问题,提出了一种自适应预编码传输方法。卫星发射机依据开环获得的慢时变用户位置信道信息和信道统计量信息,自适应地选择预编码方法或传统频率复用方法,实现最优的系统性能。理论分析和仿真结果表明,与传统的干扰抑制方法相比,所提方法能实现更优的系统性能,同时也克服了传统预编码方法的局限性。     

航天飞行器多目标测控系统研究

针对航天飞行器多目标测控存在的问题和技术解决途径,提出采用“SDMA+CDMA”体制实现单站多目标测控的方案。详细说明了系统的体系结构和工作原理,并指出了系统的关键技术途径。基于“SDMA+CDMA”新体制的多目标测控系统具有良好的技术性能,按照统一标准的通信测控协议互连可构成具有公用互操作能力的多目标测控网。     

基于多波束GEO卫星的大容量互联网接入系统

针对大容量地球同步轨道（GEO）卫星系统目的关口站距用户远、同步耗时长、下行传输效率低等问题,提出基于多波束GEO卫星的大容量互联网接入系统。所提方案星上进行非再生式信号处理、基带程控交换、闭环同步控制、信令信息处理和信道调度管理以及下行链路采用时分复用传输方式。对于支持大量分散或移动用户接入互联网的应用,业务质量显著改善,且因信道利用率大大提高,实际运行时的用户容量、数据吞吐率也可能更大。仿真结果表明多频-准正交时分复用传输方式的性能更好,且根据我们已进行过的有关单元的现场可编程门阵列设计实现经验,所提系统现实可行。      

多波束卫星通信系统的关键技术

多波束卫星利用点波束对业务进行全业务化,能有效提高通信网络的吞吐率,是目前国际上的一个热门课题。但是,在这个过程中,存在着较大的同频率信号,对其进行预编解码是解决该问题的重要手段。文中从两个方面对其进行了深入的探讨,分别是基于全频率复用的预编码技术和面向跳波束的多速率业务传输实现机制。     

CDMA通信卫星系统容量分析

对基于码分多址(CDMA)体制的通信卫星系统及其容量进行了分析,从系统的角度,提出了CDMA体制的通信卫星系统容量的数学模型。定量分析了用户数量与系统的扩频增益、抗干扰能力指标、卫星转发器饱和功率等的关系,容量分析的结果可供人们在选择和设计通信卫星系统时参考。     

多波束卫星移动通信系统的同频干扰研究

针对多波束卫星移动通信系统的特点,分析了多波束卫星移动通信系统与地面蜂窝系统同频干扰计算方法的差异性,考虑了接收终端和波束中心卫星天线方向夹角带来的增益量的衰减,提出了适用于该系统的同频干扰算法,建立了适合于本系统的同频干扰分析模型。计算得到的载干比可以作为资源规划的反馈参考,为资源规划做出指导,满足更高的通信质量要求。     

GEO卫星斜投影多波束的椭圆参数分析

在多波束卫星通信系统中,斜投影多波束引入了椭圆形波束投影,又称椭圆小区。在此基础上,首先对椭圆小区的成因以及椭圆小区和圆形小区的不同特性进行了简要介绍,然后对不同位置下椭圆小区的半长轴和半短轴的计算公式进行了推导,并对GEO卫星覆盖范围内椭圆小区参数的变化进行了计算,最后得出当小区中心与卫星正投影点的距离较大时,椭圆小区的尺寸与赤道处的圆形小区相比有较大不同,可为以后的卫星波束规划和干扰研究提供参考。     

卫星多波束测向技术

对于星载设备,接收信号大多十分微弱,利用多波束馈源阵列可以实现高增益接收,同时比较相邻波束收到信号能量,再结合每个馈源指向,确定出来波信号方向。由于多波束比幅测向技术具有处理简单,测向精度较高等优点,适合于星载测向设备。     

Lutz信道模型下卫星CDMA系统的容量分析

针对CDMA卫星系统,详细分析了卫星对地多波束模型中用户受到的多址干扰,仿真得到了理想功控下卫星接收端信号的信干比与单波束容量的关系。在非理想功控条件下,针对阴影衰落和多径衰落对信号功率的影响进行了详细的理论分析和数学推导,独立于编码调制方式,从功率角度着重分析了Lutz信道模型下的卫星容量计算方法,增加了计算模型的普适性。最后仿真得到Lutz信道模型下卫星接收端的最低解调门限与单波束容量的关系。通过对比,得出了复杂信道下卫星实际容量与理论容量的偏差,为卫星波束设计、功率分配等问题提供了参考。