一种卫星信关站链路检查及功率自动控制的方法及系统与流程

本发明属于卫星通信应用领域，适用于高通量卫星信关站及业务监测站的建设。

背景技术：

1、随着卫星通信技术的发展和业务量需求的扩大，为了提高通信带宽和信息传输速率，卫星通信频率越来越高。信号在穿越大气层的云层和雨区时，会造成信号衰减和劣化，影响信号的可用性，尤其卫星ku和ka等高频信号受雨衰现象的影响尤为明显，通信可靠性和有效性大为降低，因此在建设卫星通信系统时需设计抗雨衰措施，降低雨衰的影响。

2、卫星通信系统链路设计中常用增大链路裕量、减小编码率、空间集分技术等方法对抗雨衰。但增大链路裕量在降水较多的区域效果较差，且会占用过多的卫星通信资源。减小编码率增益改善存在限度，且会导致系统容量减小。空间集分技术可以有效提升卫星通信系统的抗雨衰效果。但实现成本很高，而且需要较为复杂的网络控制技术。

技术实现思路

1、本技术解决的技术问题是：针对卫星通信采用高频段信号受雨雪等恶劣天气影响较大，且伴随设备使用老化地面链路工作状态不断降低的问题，提供了一种卫星信关站链路检查及功率自动控制的方法，使地面链路具备根据链路状态及天气情况快速自动调节上行功率能力，为提升卫星通信质量、降低地面建设成本提供技术支撑。

2、本技术提供的技术方案如下：

3、一种卫星信关站链路检查及功率自动控制的方法，包括：

4、(1)获取上行链路基准信号输出功率，上行链路包括功率放大器和上变频器，上行链路基准信号输出功率为功率放大器输出信号的功率；

5、(2)获取下行链路基准信号接收功率，下行链路包括低噪声放大器和下变频器，下行链路基准信号接收功率为变频器输出信号的功率；

6、(3)获取信标信号接收基准功率；

7、(4)设置功率控制配置参数；

8、(5)测量下变频器输出信号的实测功率值，获取下行信号实时功率；

9、(6)根据信标信号接收基准功率和下行信号实时功率，获取下行功率偏差值；

10、(7)根据下行功率偏差值、和功率控制配置参数，计算上行功率偏差值；

11、(8)检查天线跟踪状态；

12、(9)检查链路状态；

13、(10)计算上行功率补偿，根据上行功率偏差值与功率超差阈值或功率补偿阈值的相对关系，确定上行功率调整目标值；

14、(11)根据上行功率调整目标值，调整上行功率；

15、按照给定频率重复(5)-(11)步骤，以使信关站上行功率保持实时自动控制。

16、所述步骤(1)包括：

17、(101)基带部分发送固定频率固定功率的上行基准信号，上变频器接收上行基准信号，上变频器发送信号给功率放大器，功率放大器发送信号给天线，天线发送信号给卫星；

18、(102)记录功率放大器工作参数，功率放大器工作参数数据包括切换开关位置、衰减、功率数据；

19、(103)记录上变频器工作参数，上变频器工作参数数据包括切换开关位置、衰减、均衡数据；

20、(104)使用频谱仪记录功率放大器输出信号的功率数据，获得一组功率放大器和上变频器组合状态下的上行链路基准信号输出功率；

21、(105)依次切换不同功率放大器切换开关和不同上变频器切换开关位置，并重复(101)-(104)步骤，直至功率放大器切换开关和上变频器切换开关开关位置组合全部遍历，获得所有不同功率放大器和上变频器组合状态下的上行链路基准信号输出功率。

22、所述步骤(2)包括：

23、(21)通过使用信号源发送固定频率固定功率的下行基准信号，低噪声放大器接收下行基准信号，低噪声放大器发送信号给下变频器；

24、(22)记录低噪声放大器工作参数，低噪声放大器工作参数数据包括切换开关位置数据；

25、(23)记录下变频器工作参数，下变频器工作参数数据包括切换开关位置、衰减数据；

26、(24)使用频谱仪记录下变频器输出信号的功率数据，获得一组低噪声放大器和下变频器组合状态下的下行链路基准信号接收功率；

27、(25)依次切换低噪声放大器切换开关和下变频器切换开关位置，并重复(21)-(24)步骤，直至低噪声放大器切换开关和下变频器切换开关开关位置组合全部遍历，获得所有不同低噪声放大器和下变频器组合状态下的下行链路基准信号接收功率。

28、所述步骤(3)包括：

29、(31)在晴朗无云的天气条件下，天线接收目标卫星固定频率固定功率的信标信号，天线发送信号给低噪声放大器，低噪声放大器发送信号给下变频器；

30、(32)记录低噪声放大器工作参数，低噪声放大器工作参数数据包括切换开关位置数据；

31、(33)记录下变频器工作参数，下变频器工作参数数据包括切换开关位置、衰减数据；

32、(34)使用频谱仪记录下变频器输出信号的功率数据，此为一组低噪声放大器和下变频器组合状态下的信标信号基准功率；

33、(35)依次切换不同低噪声放大器切换开关和不同下变频器切换开关位置，并重复(31)-(34)步骤，直至低噪声放大器切换开关和下变频器切换开关开关位置组合全部遍历，获得所有不同低噪声放大器和下变频器组合状态下的信标信号基准功率。

34、所述步骤(4)中，设置功率控制配置参数，所述的功率控制配置参数包括上行发射信号频率、下行接收信号频率、链路初始功率、功率偏差阈值、功率补偿阈值、功率超差阈值、链路检查状态、状态确认次数、信号采集周期和频谱仪信号采集配置信息。

35、所述的上行发射信号频率是信关站上行信号的中心频率。上行信号为天线发给卫星的信号。

36、所述的下行接收信号频率是卫星信标信号的中心频率。卫星信标信号为卫星发给天线的信号。

37、所述的功率偏差阈值是信标信号实测功率与信标信号基准功率间启动功率自动调整的最小差值。

38、所述的功率补偿阈值是上行链路功率补偿的最大值。

39、所述的功率超差阈值是上行链路功率补偿的超差阈值。

40、所述的链路检查状态是系统对链路检查方式进行配置，包括上下行链路检查、上行链路检查、下行链路检查和无链路检查四种方式。

41、所述的信号采集周期是采集信标信号实际功率的时间间隔。

42、所述的频谱仪信号采集配置是使用频谱仪采集信号功率的配置参数。

43、所述步骤(5)中，获取下行信号实时功率，所述的下行信号实时功率为信关站接收的卫星信标信号的实测功率值(即下变频器输出信号的实测功率值)，采用频谱仪进行实际测量，频谱仪测量参数为频谱仪信号采集配置。

44、所述步骤(6)中，获取下行功率偏差值，所述的下行功率偏差值，为所述步骤(3)中获取的信标信号基准功率与步骤(5)中获取的下行信号实时功率的差值。

45、所述步骤(7)中，计算上行功率偏差值，所述的上行功率偏差值是根据下行功率偏差值、下行接收信号频率和上行发射信号频率，采用国际电信联盟无线通信部门发布的用于计算地面与空中无线通信系统之间传播路径损耗的模型itu-r p.618计算得来。若上行功率偏差值小于功率偏差阈值，重复权利要求1所述的(5)-(7)步骤；若上行功率偏差值大于功率偏差阈值，继续进行权利要求1所述的步骤(8)。

46、所述步骤(8)中，检查天线跟踪状态，是对天线控制单元当前所处工作模式进行检查，应为步进跟踪、单脉冲跟踪或程序跟踪状态。若不处于跟踪状态，应将天线控制单元设置为跟踪状态重新进行对星跟踪操作，直至天线准确对星。

47、所述步骤(9)中，检查链路状态，是对天线及射频设备组成的上行链路工作状态和下行链路工作状态进行检查。

48、所述的上行链路工作状态检查，步骤包括：

49、(91)获得功率放大器当前工作参数，功率放大器工作参数数据包括切换开关位置、衰减、功率数据；

50、(92)获得上变频器当前工作参数，上变频器工作参数数据包括切换开关位置、衰减、均衡数据；

51、(93)根据功率放大器当前工作参数数据和上变频器当前工作参数数据，从权利要求1所述步骤(1)中记录数据中，获取当前上行链路工作状态的链路基准信号输出功率；

52、(94)使用频谱仪获取功率放大器输出信号实际功率；

53、(95)比较上行链路基准信号输出功率与功率放大器输出信号实际功率差值是否在设定区间(根据经验来定)。若在，链路状态正常；若不在，则链路状态异常，流程停止，人工介入。

54、所述的下行链路工作状态检查，步骤包括：

55、(96)获得低噪声放大器当前工作参数，低噪声放大器工作参数数据包括切换开关位置数据；

56、(97)获得下变频器当前工作参数，下变频器工作参数数据包括切换开关位置、衰减数据；

57、(98)根据低噪声放大器当前工作参数数据和下变频器当前工作参数数据，从权利要求1所述步骤(2)中记录数据中，获取当前下行链路工作状态的链路基准信号输出功率；

58、(99)使用频谱仪获取下变频器输出信号实际功率；

59、(910)比较下行链路基准信号输出功率与下变频器信号实际功率差值是否在给定区间。若在，链路状态正常；若不在，则链路状态异常，流程停止，人工介入。

60、所述步骤(10)中，计算上行功率补偿值，是比较上行功率偏差值是否大于功率超差阈值，若大于等于，上行功率调整目标值为链路基准信号输出功率；若小于，比较上行功率偏差值是否大于功率补偿阈值。上行功率偏差值若大于等于功率补偿阈值，上行功率调整目标值为链路基准信号输出功率加上功率补偿阈值；若小于，上行功率调整目标值为链路基准信号输出功率加上上行功率偏差值。

61、所述步骤(11)中，调整上行功率，是通过调整上行链路中的功率放大器或上变频器设备的衰减设置，将上行功率调整为上行功率调整目标值。

62、按照给定频率重复(5)-(11)步骤，以使信关站上行功率保持实时自动控制，所述的给定频率是信号采集周期。

63、一种卫星信关站链路检查及功率自动控制的系统，包括：

64、天线及射频设备单元，为卫星信关站固有设备，用于卫星信关站常规通信业务工作；

65、信号功率采集单元，使用频谱仪对功率放大器输出信号和下变频器输出信号进行频谱采样，进行解算得到信号功率数据并传输到数据解算单元；其中，信号功率数据包括上行链路基准信号输出功率、下行链路基准信号接收功率、信标信号接收基准功率和下行信号实时功率；

66、数据解算单元，数据解算单元，根据信标信号基准功率与下行信号实时功率，求差值获得下行功率偏差值，基于传播路径损耗的模型，结合下行功率偏差值和链路检查单元保存的功率控制配置参数，解算得到上行功率调整目标值数据并传输到设备控制单元；

67、设备控制单元，根据数据解算单元的上行功率调整目标值，分别对上变频器和功率放大器工作状态进行控制，调节链路总体输出功率；

68、链路检查单元，根据功率控制配置参数、上行链路基准信号输出功率和下行链路基准信号接收功率数据，对天线进行链路检查。

69、综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：

70、(1)本发明采用链路标校模块与数据解算模块协同工作的模式，与传统上行功率控制方法对比，增加天线工作状态、链路工作状态情况确认，有效避免了天线功率错误控制情况产生，提高了天线多天气多工况下正常工作的鲁棒性。

71、(2)本发明由于设计的信号功率采集单元、数据解算单元、设备控制单元、链路检查单元共同构成负反馈调节系统，通过定制化控制参数，提高了天线功率控制的精确度，使功率控制稳定性更高。

72、(3)本发明对地面站天线及射频设备单元、信号功率采集单元所使用的设备型号不做限制，通过简单改造设备控制单元、链路检查单元便能实现链路检查及功率自动控制功能，可适用通、导、遥各类卫星地面站，可移植性高。