恭喜杭州电子科技大学;华东师范大学徐冠军获国家专利权
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龙图腾网恭喜杭州电子科技大学;华东师范大学申请的专利一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价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:CN119232240B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08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:202411729607.3,技术领域涉及:H04B7/185;该发明授权一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价方法及系统是由徐冠军;高敏;宋朝晖设计研发完成,并于2024-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价方法及系统,LEO卫星辅助的深空通信系统包括探测器,LEO卫星和地面终端,探测器和LEO卫星通过FSO链路进行通信,LEO卫星和地面终端通过RF链路进行通信,该方法包括:在LEO卫星辅助的深空通信系统的设计阶段,获取影响FSO链路通信质量的指标参数,包括日冕湍流强度参数、指向误差参数和太阳噪声参数;以及影响RF链路通信质量的指标参数,包括阴影强度参数、LEO卫星位置参数和分子吸收系数;将指标参数输入构建好的深空通信系统性能评价模型,得到性能指标,性能指标包括中断概率、信道容量和误码率;根据性能指标评价深空通信系统的性能。该方法能够更全面精确地评价深空通信系统的性能。
本发明授权一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种LEO卫星辅助的深空通信系统的性能评价方法,其特征在于,LEO卫星辅助的深空通信系统包括探测器,LEO卫星和地面终端,探测器和LEO卫星通过FSO链路进行通信,LEO卫星和地面终端通过RF链路进行通信,方法包括:在LEO卫星辅助的深空通信系统的设计阶段,获取设计的影响深空通信系统通信质量的指标参数;其中,指标参数包括日冕湍流强度参数、指向误差参数、太阳噪声参数、阴影强度参数、LEO卫星位置参数和分子吸收系数;日冕湍流强度参数、指向误差参数和太阳噪声参数分别表征日冕湍流、探测器与LEO卫星之间的对准偏差和太阳噪声对FSO链路信噪比的影响;阴影强度参数、LEO卫星位置参数和分子吸收系数分别表征小尺度衰落、LEO卫星位置变化和大气分子吸收对RF链路信噪比的影响;将指标参数输入构建好的深空通信系统性能评价模型,得到性能指标,所述性能指标包括中断概率、信道容量和误码率;根据性能指标评价深空通信系统的性能;深空通信系统性能评价模型包括系统信噪比的第一累积分布函数CDF和系统信噪比的第一概率密度函数PDF,构建深空通信系统性能评价模型的过程,包括:分别构建FSO链路信噪比的第二CDF和第二PDF,以及RF链路信噪比的第三CDF和第三PDF;根据第二CDF和第三CDF构建第一CDF,第一CDF的表达式为: 其中,γ表示深空通信系统的端到端信噪比,表示第二CDF,表示第三CDF;根据第二PDF和第三PDF构建第一PDF,第一PDF的表达式为: 其中,表示第二PDF,表示第三PDF;构建FSO链路信噪比的第二CDF和第二PDF,包括:通过EW分布模型构建FSO链路湍流衰落系数的CDF和PDF;通过贝克曼分布模型构建指向误差衰落系数的PDF;基于湍流衰落系数的PDF和指向误差衰落系数的PDF,构建包含湍流衰落和指向误差衰落的联合PDF,作为第二PDF;对联合PDF进行积分运算,得到第二CDF;第二PDF的表达式为: 式中,γSR为PSO通信链路的信噪比,为FSO链路的平均信噪比; 和ψSR是与闪烁指数相关的形状参数;W表示载波带宽;表示接收器处等效光束宽度,σmod表示指向误差位移标准差;A0表示径向位移为零时收集到的功率分数,A0=[erfv]2,erf·表示误差函数;ωZ表示光束宽度,a表示接收器半径; σx表示水平位移的抖动,σy表示垂直位移的抖动,μx表示接收平面水平轴的轴视误差,μy表示接收平面仰角轴的视轴误差,ηSR表示S-R链路的尺度参数;是变量代换,第二CDF的表达式为: 式中,表示MeijerG函数;构建RF链路信噪比的第三CDF和第三PDF,包括:通过弗里斯方程对传播损耗进行建模,得到传播损耗系数;通过循比尔-朗伯定律得到分子吸收系数;通过SR分布模型对小尺度衰落进行建模,得到小尺度衰落的CDF和PDF;构建LEO卫星和地球之间距离的CDF和PDF;基于传播损耗系数、分子吸收系数、小尺度衰落的CDF和PDF、以及LEO卫星和地球之间距离的CDF和PDF,构建RF链路信噪比的第三CDF和第三PDF;第三CDF的表达式为: 式中,γRD为RF通信链路的信噪比,为射频链路的平均信噪比;mRD表示R-D链路的衰落严重程度;W表示载波带宽;ζ表示分子吸收系数,δ表示有效路径因子;κ·=δ2·2e2ψδ·; 表示当时候,为d1=dmin,dmin表示用户与卫星之间的最小距离,当时候,为d2=dmaxθ,dmaxθ表示掩蔽仰角θ下观测到的最大距离; mRD为R-D链路的衰落严重程度,ΩRD为R-D链路的视距分量平均功率,bRD为R-D链路的多径分量平均功率,dmin表示用户与卫星之间的最小距离,dmaxθ表示掩蔽仰角θ下观测到的最大距离; mRD为R-D链路的衰落严重程度,ΩRD为R-D链路的视距分量平均功率,bRD为R-D链路的多径分量平均功率; 和分别表示在r方向和相反方向上发射和接收天线的增益,KB=1.38×10-23JK是玻尔兹曼常数,T表示接收机的噪声温度,W表示载波带宽,λ是波长;第三PDF的表达式为:
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