南京邮电大学刘子威获国家专利权
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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利面向天基物联网接入的波束形成优化方法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:CN119182438B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22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:202411697025.1,技术领域涉及:H04B7/06;该发明授权面向天基物联网接入的波束形成优化方法是由刘子威;张步阳;徐圆圆;马艺洁;刘睿杰;张更新设计研发完成,并于2024-11-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向天基物联网接入的波束形成优化方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种面向天基物联网接入的波束形成优化方法,该方法包括:接收端卫星在第l个时隙接收到的信号,计算接收到的碰撞信号中所有信号的波达方向;计算第m个时隙所生成辅助波束的最优指向、Bayliss窗函数最优的副瓣电平以及最优辅助波束增益峰值限制变量;依据波束形成参数、辅助波束最优指向、Bayliss窗函数最优的副瓣电平以及最优辅助波束增益峰值限制变量生成辅助波束方向图。本发明通过增加主瓣滚降带个数,优化天线方向图接收方向有效提升天基通信系统容量。
本发明授权面向天基物联网接入的波束形成优化方法在权利要求书中公布了:1.一种面向天基物联网接入的波束形成优化方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,接收到端卫星在第个时隙接收到的信号为,其中, , 为总的时隙个数,再对每个时隙进行碰撞信号检测,检测到有碰撞信号的时隙接收到的碰撞信号为,其中,; 估计卫星接收到的碰撞信号中所有信号的波达方向,其中, , 为检测出第个时隙中碰撞信号的个数; 步骤2,依据步骤1估计的碰撞信号波达方向,计算第个时隙所生成辅助波束的最优指向、Bayliss窗函数最优的副瓣电平以及最优辅助波束增益峰值限制变量; 步骤2进一步包括以下步骤: 步骤21,依据碰撞数据包的波达方向并借助功率与功率增益比值这一中间值计算碰撞信号在辅助通道中的载干噪比,表示为: 其中,辅助波束接收功率增益为,为最优辅助波束增益峰值限制变量,为辅助波束导向矢量,为辅助波束阵列权矢量,为常规波束导向矢量,为辅助波束的波束指向,表示矩阵共轭转置;为辅助波束中第个功率较强碰撞信号的接收增益,为辅助波束中第个功率较弱碰撞信号的接收增益;为辅助通道噪声功率估计值;主波束接收增益为,为主通道接收波束期望信号来波方向,为主波束中第个碰撞信号的接收增益,为主波束中第个碰撞信号的接收增益;为主通道中对应第个碰撞信号估计的信噪比,为主通道中对应第个碰撞信号估计的信噪比,为碰撞信号在主通道噪声功率估计值;为Bayliss窗函数的权值表达式,具体如下所示: 其中,表达式具体如下所示: 其中,表达式具体如下所示: 为用来计算权值的中间变量,其中,为等副瓣电平个数,为阵元数,,其中为副瓣电平,Bayliss给出了一个四阶多项式系数,为多项式系数; 步骤22,以步骤21中碰撞信号载干噪比最大化为目标,建立数学模型求解第个时隙辅助波束的最优指向、Bayliss窗函数最优的副瓣电平以及最优辅助波束增益峰值限制变量,表示为: 其中,为第个时隙碰撞数据包个数,为碰撞信号对编号的集合,为解调门限,为常规波束的主瓣宽度;为辅助波束副瓣电平R的约束下限,为辅助波束副瓣电平R的约束上限,为辅助波束增益峰值限制变量的约束下限,为辅助波束增益峰值限制变量的约束上限,优化问题以强信号载干噪比的最大值为优化目标,约束条件1为强信号载干噪比的限制条件,即强信号载干噪比需大于解调门限,约束条件2为辅助波束指向的限制条件,即辅助波束指向的变化需在主瓣宽度范围内,约束条件3为辅助波束副瓣电平的限制条件,约束条件4为辅助波束功率增益峰值的限制条件,约束其增益峰值小于主波束功率增益峰值; 步骤23,对于步骤22所建立的数学模型,引入粒子群优化算法求解; 步骤3,根据系统主通道接收波束形成参数及步骤2所得的辅助波束最优指向、Bayliss窗函数最优的副瓣电平以及最优辅助波束增益峰值限制变量生成辅助波束方向图。
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