星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术

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1、第２８卷第４期航天电子对抗７欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术邵尉１，２，钱祖平１（１．解放军理工大学通信工程学院，江苏南京２１０００７；２．深圳电气公司，广东深圳５１８００１）摘要：对星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术进行了初步探讨。说明了研究该技术的重要意义，对地基波束形成和天基－地基混合波束形成这两种实现架构进行了分析，并讨论了上行和下行自适应波束形成算法、馈电链路传输多路复用、远程误差效应校正等

2、关键技术。关键词：星地混合通信系统；天地一体；地基波束形成；天基－地基混合波束形成中图分类号：ＴＮ９７文献标识码：Ａ犛狆犪犮犲犵狉狅狌狀犱犻狀狋犲犵狉犪狋犲犱犫犲犪犿犳狅狉犿犻狀犵狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔犻狀犺狔犫狉犻犱狊犪狋犲犾犾犻狋犲狋犲狉狉犲狊狋狉犻犪犾犮狅犿犿狌狀犻犮犪狋犻狅狀狊狔狊狋犲犿１，２，ＱｉａｎＺｕｐｉｎｇ１ＳｈａｏＷｅｉ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＰＬＡＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００７，Ｊ

3、ｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＡｐｐｌｉａｎｃｅｓＣｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８００１，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｓｐａｃｅｇｒｏｕｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｈｙｂｒｉｄｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｍａｄｅ．Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｓｈｏｗｎ．Ｔｗｏｒｅａｌｉｚａｔ

4、ｉｏｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｇｒｏｕｎｄｂａｓｅｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｔｈｅｈｙｂｒｉｄｏｎｓｐａｃｅ／ｏｎｇｒｏｕｎｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｓｕｃｈａｓｕｐｌｉｎｋａｎｄｄｏｗｎｌｉｎｋａｄａｐｔｉｖｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｆｅｅｄｅｒｌｉｎｋｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘａｎｄｒｅｍｏｔｅｅｒｒｏｒｓｅｆｆｅｃｔｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｙ

5、ｂｒｉｄｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｓｐａｃｅｇｒｏｕｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ；ｇｒｏｕｎｄｂａｓｅｄｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ；ｈｙｂｒｉｄｏｎｓｐａｃｅ／ｏｎｇｒｏｕｎｄｂｅａｍｆｏｒｒｎｉｎｇ面移动终端称为辅助地面组件（ＡＴＣ）。空间网络与０引言ＡＴＮ互联互通、无缝一体，藉以实现“无处不在”的全ＶＩＡＳＡＴ公司在其网站称：“地基波束形成的一方位通信能力。种可能应用是在于军事通信”，并进一步指出：“在部队投送作战力量时，可通过波束的重配置来持续提供通信服务；

6、如果有干扰对卫星业务进行攻击，可将该波束调零，而不会影响其它点波束覆盖区域的通信业务”。这里的地基波束形成，系指星地混合通信系统中天地一体波束形成技术的一种实现架构。１星地混合通信系统及其波束形成图１星地混合通信系统星地混合通信系统的组成示意图如图１所示。地面移动通信网又称作辅助地面网络（ＡＴＮ），其中的地然而，卫星可能会面临以下两类来自地面的威胁：１）各种上行干扰源的威胁，既包括非法用户和敌对势力的恶意干扰，也包括己方的无意干扰；２）未授权接入收稿日期：２０１２－０３－２６；２０１２－０４－２４修回。作者简介：邵尉

7、（１９８０－），男，讲师，博士，研究方向为阵列信号处者对卫星前向链路下行信号的非法窃听和截获。为应理、电磁频谱管理。对这两类威胁，星地混合通信系统有必要具备高效的８航天电子对抗２０１２（４）“双向”波束形成能力：即抑制反向链路上行干扰的接了馈电信号的维数。第二级波束形成在地面信关站实收波束形成能力，和防止前向链路下行信号遭截获的现，可采用自适应波束形成算法更新和调整各波束对发射波束形成能力。应的权值，从而形成各用户

8、波束。［３］然而，如果波束形成完全在星上实现，将会给卫星一种独特的天基－地基混合波束形成技术方案带来很大的功耗、质量、造价和信号处理负担。尤其在是将备选的星上数字域降维矩阵数量设置为一组而非星载阵元数量大的应用场景，面对波束形成实现瓶颈，单个，并根据最大信噪比准则选择一个最佳的降维矩阵卫星将不堪重负。因此，可将全部或部分波束形成任务进行星上降维