杭州电子科技大学;华东师范大学徐冠军获国家专利权
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龙图腾网获悉杭州电子科技大学;华东师范大学申请的专利联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118174769B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410229075.0,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法及系统是由徐冠军;陆舒媛;曲芳欣设计研发完成,并于2024-02-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法及系统,方法包括如下步骤:S1,地球同步轨道GEO卫星向低轨道LEO卫星和蜂窝用户发射信号;S2,LEO卫星和蜂窝用户接收GEO卫星发射的信号;S3,LEO卫星采用解码转发中继协议和自适应NOMA向蜂窝用户发送信号;S4,蜂窝用户接收LEO卫星转发的信号,采用最大比组合方式组合来自GEO卫星与LEO卫星的信号。本发明提出的自适应非正交多址接入技术的功率分配因子随信道状态、卫星仰角、同频干扰变化动态调节,能够实现对不同用户动态信道的差异化功率分配,提高了频谱利用率和功率分配公平性。
本发明授权联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法及系统在权利要求书中公布了:1.联合地球同步轨道与低轨道双层卫星网络传输方法,其特征在于,包括如下步骤: S1,地球同步轨道GEO卫星向低轨道LEO卫星和蜂窝用户发射信号; S2,LEO卫星和蜂窝用户接收GEO卫星发射的信号; S3,LEO卫星采用解码转发中继协议和自适应NOMA向蜂窝用户发送信号; S4,蜂窝用户接收LEO卫星转发的信号,采用最大比组合方式将接收到的来自GEO卫星与LEO卫星的信号组合; 步骤S3中,鉴于LEO卫星的高速运动,用户与卫星之间的信道状态会发生变化;低轨卫星和蜂窝用户链路的信道系数分别用和表示,其中,信道状态好的信道系数为信道状态差的信道系数为定义CUN和CUF分别表示信道状态较好的用户和信道状态较差的用户;根据NOMA技术的定义,将CUN和CUF的功率分配系数分别表示为aN和aF,其中,aF≥aN,aN+aF=1;因此,令m∈{N,F},CUN和CUF的接收信号综合表示为: 其中,PL表示LEO卫星的传输功率,Pa是所有无线接入点的固定发射功率,sF表示LEO向CUF发射的信号,sN表示LEO向CUN发射的信号,sj表示第j个无线接入点向CUN发射的信号,sk表示第k个无线接入点向CUF发射的信号;表示蜂窝用户处的加性高斯白噪声;表示第j个无线接入点到CUN链路的信道系数,表示第k个无线接入点到CUF链路的信道系数;干扰CUN的无线接入点数量为NN,干扰CUF的无线接入点数量为NF; 步骤S3中,考虑到LEO卫星-地面链路的路径损耗和信道快速衰落,该链路的信道系数表示为其中,GL表示GEO卫星的天线增益;表示LEO卫星与蜂窝用户链路的路径损耗因子,其中,c表示光速,fc表示载波频率;kB是波兹曼常数;Tn表示LEO卫星的噪声温度,Bc表示载波带宽;表示LEO卫星与蜂窝用户的距离;是LEO卫星-地面链路的信道衰减系数,概率密度函数PDF和累积分布函数CDF分别表示为: 其中,Ωs表示星地链路中LOS分量的平均功率,2ns表示多径分量的平均功率;ms表示影响信道的阴影程度;1F1·;·;·和γ·,·分别是汇合超几何函数和下不完全伽马函数; 利用小参数近似法推导得到用户受到的同频干扰的PDF闭式表达式为: 其中,为归一化参数,干扰蜂窝用户的无线接入点数量Nm为正整数;2Nm-1!!表示2Nm-1的双阶乘;表示无线接入点的SNR; 步骤S3中,令U0为CUN和CUF的中点,LEO卫星和U0之间的距离计算公式为: 其中,hL表示LEO卫星高度,rE为地球半径,β表示蜂窝用户观测到的LEO卫星的平均仰角,β满足βminββmax;根据仰角的定义得βmin0; 令z表示两个蜂窝用户之间的水平距离,根据余弦定理,得到LEO卫星与两个蜂窝用户之间的距离和分别表示为: 步骤S3中,引入卫星可见窗口持续时间的定义,推到出LEO卫星仰角的累积分布函数CDF表达式: 其中,tmax表示地面蜂窝用户观测到LEO卫星最大仰角的时刻,tmin表示地面用户观测到LEO卫星的初始时刻,tβ表示仰角为β的时刻;χtmax表示在tmax时刻的LEO卫星到用户的角距离; 对Fβ求导得到仰角β的概率密度函数PDF表达式为: 其中, 步骤S4中,在CUN处使用串行干扰消除方案解码信号sN,即,sF信号在CUN处能够被完全剔除;CUN的信干噪比表示为 为CUN的平均信噪比,IN为CUN受到的同频干扰;CUF接收到的信号sN视为干扰,因此,CUF的SINR为 为CUF的平均信噪比,IF为CUF受到的同频干扰;采用最大比组合方式将接收到的来自GEO卫星与LEO卫星的信号组合,得到CUN和CUF的SNR分别表示为: 其中, 其中, 是平均同频干扰,GL表示LEO卫星的天线增益,GU表示蜂窝用户的天线增益,表示平均信道增益。
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