一种卫星通信链路可支持性系统及其优化方法

摘要

本发明公开了一种卫星通信链路可支持性系统及其优化方法。本发明系统由最大值选取模块、对数障碍处理模块、可调衰减模块、罚函数处理模块以及可调放大模块五个模块组成。本发明优化方法首先进行初始化，然后选取初始邻域，接着获取初始邻域中的新点，然后进行局部搜索，最后进行邻域变更。运用本发明的链路可支持性系统及其优化方法，能够很有效地解决多载波卫星通信系统中大小载波共存难题，提高系统的容量和转发器的功率利用率，对于卫星通信系统的设计，具有非常重要的理论指导意义和工程实用价值。

主权项

1、一种卫星通信链路可支持性系统，其特征在于，该系统由最大值选取模块(6)、对数障碍处理模块(7)、可调衰减模块(8)、罚函数处理模块(9)以及可调放大模块(10)五个模块组成，第一输入信号输入对数障碍处理模块(7)，对数障碍处理模块(7)的输出信号输入可调衰减模块(8)；第二输入信号输入最大值选取模块(6)；第三输入信号输入罚函数处理模块(9)，罚函数处理模块(9)的输出信号输入可调放大模块(10)；最大值选取模块(6)和可调放大模块(10)两个模块输出信号的和信号与可调衰减模块(8)输出信号的差信号成为本发明卫星通信链路可支持性系统的输出信号；该系统所有的模块共同组建成一个模型，其表达式为：minimizesubject to$\frac{y_i/b_i}{f_i\left(Y\right)}\ge c_i,1\le i\le M,$$z=\frac{1}{P}(\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{x}_i{G}_{n\left(i\right)}+{\mathrm{kT}}_s\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{G}_n{B}_n)$其中：$f_i\left(Y\right)=\left(\frac{{\mathrm{kT}}_s{G}_{n\left(i\right)}}{g\left(z\right)b_i}\right)+\frac{1}{b_i}\underset{j\ne i}{\Sigma }{\Delta }_{\mathrm{ij}}{y}_i+\frac{h\left(z\right)P}{{\mathrm{Bb}}_i}+{\mathrm{kT}}_i,$y_i＝x_iG_n(i)/g(z)，x_i和G_n(i)为设计变量，其中i＝1，2，…，M；第一个约束条件$\frac{y_i/b_i}{f_i\left(Y\right)}\ge c_i,1\le i\le M$确保各链路接收方载噪比满足系统误码性能要求；第二个约束条件$z=\frac{1}{P}(\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{x}_i{G}_{n\left(i\right)}+{\mathrm{kT}}_s\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{G}_n{B}_n)$确保转发器中高功放HPA的工作点远离非线性区域；通过对数障碍法和罚函数法将上式转化为非约束优化表现形式：minimize$\underset{1\le i\le M}{\max }{y}_i-\mu \underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}\log (\frac{y_i/b_i}{f_i\left(Y\right)}-c_i)+\sigma {(z-q(X,G))}^2$其中：$q(X,G)=\frac{1}{P}(\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{x}_i{G}_{n\left(i\right)}+{\mathrm{kT}}_s\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{G}_n{B}_n);$μ为障碍因子，取值为10^-5；σ为罚因子，取值为100；其中，最大值选取模块(6)的模型是上式中的max_1≤i≤M y_i，最大值选取模块(6)从第二输入信号中挑选出最大输入信号；数障碍处理模块(7)的模型是上式中的对数障碍处理模块(7)对第一输入信号取对数，然后求和；可调衰减模块(8)将对数障碍处理模块(7)的输出结果进行可变衰减调节，衰减量为上式中的μ；罚函数处理模块(9)的模型是上式中的(z-q(X，G))²，罚函数处理模块(9)检测第三输入信号的电平与预期电平之间的误差，然后将该误差的平方作为输出信号；可调放大模块(10)对罚函数处理模块(9)的输出信号进行可调放大调节，放大量为上式中的σ。