CN121216127A - 具有相邻卫星干扰排除功能的卫星天线及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有相邻卫星干扰排除功能的卫星天线及其操作方法。公开了一种具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线。本发明的一个方面提供了一种卫星天线，其具有用于排除相邻卫星干扰的功能，其中卫星天线包括：天线单元，其用于从卫星接收信号；信噪比SNR计算单元，其被配置为计算由天线单元接收的卫星信号的SNR；以及信号选择单元，其被配置为将由SNR计算单元计算的信噪比与来自多个卫星的卫星信号进行比较，并选择一个卫星信号。

Description

具有相邻卫星干扰排除功能的卫星天线及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种具有用于排除相邻卫星干扰的卫星天线和卫星天线的操作方法的功能。

背景技术

当相邻卫星使用相似频带时，因为卫星的通信信号彼此影响而出现相邻卫星干扰(ASI)现象并导致通信问题。安装有40cm或更小的反射板的小天线特别容易受到该问题的影响，并且这种现象以高概率发生，其中在接收卫星信号期间波束图案变宽并且方向性变得降低。在韩国的韩国卫星(Koreasat)5A和韩国卫星6卫星的情况下，两个卫星被定位在接近的经度处并且在相同的频带处操作，并且韩国卫星6的信号比韩国卫星5A的信号高6～7dB，从而导致在韩国卫星5A的卫星跟踪中可能出现严重干扰的环境。

传统的跟踪方法基于在特定操作频率下搜索具有最大信号强度的卫星，使得例如即使在目标为韩国卫星5A时，也存在由于其在相同频率下操作而错误地识别具有更大信号强度的韩国卫星6卫星的问题。

由于这种问题在具有较宽波束图案的较小型天线的情况下更频繁地发生，因此在设计和操作采用小型天线的卫星通信系统时，这是重要的考虑点。

发明内容

被构思为解决上述问题的本发明的一个方面是提供一种具有用于排除邻近的卫星干扰的功能的卫星天线和允许更准确地跟踪期望的卫星信号的卫星天线的操作方法。

本发明的其它目的将从下面阐述的实施方式中更清楚地理解。

本发明的一个方面提供了一种具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中该卫星天线包括：天线单元，其用于从卫星接收信号；SNR计算单元，其被配置为计算由天线单元接收的卫星信号的信噪比(SNR)；以及信号选择单元，其被配置为对由SNR计算单元针对来自多个卫星的卫星信号计算的信噪比进行比较，并选择一个卫星信号。

这里，信号选择单元可以选择具有最高信噪比的卫星信号。

此外，卫星天线还可以包括旋转控制单元，其被配置为控制天线单元的方向，其中，如果对信噪比进行比较的结果产生小于阈值的差，则信号选择单元可以控制旋转控制单元旋转天线单元。

此外，信号选择单元可以在特定角度内在预定方向上依次旋转天线单元，并且可以最终选择具有大于或等于阈值的差的最高信噪比的卫星信号。

此外，信号选择单元可以基于旨在检测的目标卫星和预测的周围卫星来确定方向的序列。

此外，信号选择单元可以控制旋转控制单元将天线单元再次旋转到所选卫星信号的信号强度最强的方向。

此外，可以根据最高信噪比值设置阈值。

在本发明的另一方面，天线单元还可以包括：定向天线单元，其用于接收具有最高信噪比的卫星信号；以及全向天线单元，其用于接收包括多个卫星信号的信号。

这里，天线单元还可以包括：噪声生成单元，其被配置为通过从包括在全向天线单元处接收的卫星信号的周围信号中减去在定向天线单元处接收的卫星信号来生成环境噪声信号；以及噪声去除单元，其被配置为通过从在定向天线单元处接收的卫星信号中减去环境噪声信号来生成去除了噪声的卫星信号。

本发明的另一方面提供了一种用于排除相邻卫星干扰的功能的操作方法，其中，该操作方法是在卫星天线处执行的，并且包括：从多个卫星接收卫星信号；计算针对接收到的卫星信号的信噪比；以及基于计算出的信噪比的比较来选择卫星信号。

这里，操作方法还可以包括：如果信噪比的比较结果产生小于阈值的差，则旋转天线。

根据本发明的一个实施方式，可以利用用于排除相邻卫星干扰的功能来更准确地搜索和跟踪期望的卫星信号。

通过以下阐述的本发明的附图、权利要求和详细描述，将更清楚地理解其它方面、特征和优点。

附图说明

图1是例示根据本发明的一个实施方式的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线的组成的框图。

图2例示了由不同天线表现出的方向性程度的示例。

图3例示了卫星信号的交叠。

图4是例示根据本发明的一个实施方式的用于排除相邻卫星干扰的功能的总体操作过程的流程图。

图5是例示根据本发明的一个实施方式的通过使用天线旋转来排除相邻卫星干扰的功能的过程的流程图。

图6是示出根据本发明的一个实施方式的在基于天线旋转选择卫星信号之后的跟踪过程的流程图。

具体实施方式

由于本发明允许各种改变和许多实施方式，因此将在附图中示出并在书面描述中详细描述特定实施方式。然而，这并不旨在将本发明限于特定的实践模式，并且应当理解，本发明涵盖不脱离本发明的精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物。

当组件被提及为“联接”或“连接”到另一组件时，这可能意味着组件直接联接或连接到另一组件，或者可以意味着它们与其间的又一组件联接或连接。另一方面，如果组件被提及为“直接联接”或“直接连接”到另一组件，则这应当被理解为意味着在所提及的组件之间不存在其它组件。

虽然诸如“第一”和“第二”等的术语可用于描述各种组件，但是此类组件不受上述术语的限制。上述术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。例如，下面使用的诸如第一阈值、第二阈值等的术语可以指被预先指定为基本上不同或部分相同的阈值。由于如果这些概念将由相同的术语“阈值”指代，则存在混淆的风险，所以添加序数第一、第二等以更容易区分概念。

本说明书中使用的术语仅用于描述特定实施方式，并不旨在限制本发明。除非其在上下文中具有明显不同的含义，否则以单数形式使用的表达涵盖复数的表达。在本说明书中，应当理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示在说明书中公开的特征、数字、步骤、动作、组件、部件或其组合的存在，并且不旨在排除可能存在或可以添加一个或更多个其它特征、数字、步骤、动作、组件、部件或其组合的可能性。

此外，参照每个附图描述的实施方式的组件不一定仅应用于对应的实施方式，并且只要保持本发明的精神，就可以被实现为包括在另一实施方式中。此外，应当理解，即使没有如此明确地陈述，多个实施方式也可以被实现为单个组合的实施方式。

在描述附图时，相同的组件与附图标记无关地被指派相同或相关的附图标记，并且省略了冗余解释。在本发明的描述中，如果认为它们可能不必要地模糊本发明的本质，则省略相关技术的某些详细解释。

图1是例示根据本发明的一个实施方式的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线的组成的框图，图2例示了由不同天线表现出的方向性程度的示例，并且图3例示了卫星信号的交叠。

参照图1，根据本实施方式的卫星天线可以包括天线单元10和控制单元20，其中控制单元20可以包括SNR计算单元21、信号选择单元22和旋转控制单元23。

为了提供卫星天线系统的概述，卫星天线系统可以通过信号识别和稳定功能跟踪卫星，并且天线的控制单元可以将与船舶的导航和卫星惯性相关联的信息传送到卫星天线。用户可以使用调制解调器来接收紧急和辅助请求和广播或接入电话或互联网通信。

卫星天线系统可以包括上天线罩、下天线罩、天线、基座控制单元(PCU)、惯性测量单元(IMU)、多RF单元(MRU)和基座。上天线罩可以保护设备免受海洋环境的元件影响，而下天线罩可以保护设备免受海洋环境的元件影响并且固定到船舶的基座和主体。通常使用碟形抛物面天线的天线是用于收集或发送卫星信号的结构，PCU是搜索和跟踪天线的装置，IMU用于检查惯性信息，MRU是处理从卫星接收的模拟和数字信号的装置，并且基座是支撑天线并允许沿每个轴在期望方向上移动的机械结构。

天线单元10可以包括天线，并且因此可以从卫星接收信号。配备有反射板等的天线单元10是本领域技术人员公知的，因此，这里省略了进一步的详细描述。然而，参照图2和图3，大型天线可以具有窄波束图案，并且因此可以具有高方向性，而小型天线可以具有宽波束图案，这可能由于卫星信号的交叠而导致交叉信号，如图3所示。

为了解决这个问题，本实施方式利用每个卫星信号的信噪比(SNR)。

控制单元20的SNR计算单元21可以计算针对接收到的卫星信号的信噪比(SNR)。信噪比被定义为下面示出的<式1>：

<式1>

SNR＝Ps/Pn，

其中，Ps和Pn分别与信号(信号强度)和噪声的功率值相对应。通过将信号功率的强度视为噪声功率的比率，可以表示信号功率的相对幅度。这是因为通信信号的性能不是通过绝对信号功率而是通过信号相对于噪声功率的功率来确定的。通信系统的性能的其它度量包括信道容量(其是最大可实现容量)、误码率(其表示可靠性程度)、延迟速率(其表示如何自然地进行传输)等。

当来自操作卫星(目标卫星)和地理上靠近的相邻卫星的信号在同一频带交叠接收时，可能出现信号的交叉，从而导致精度跟踪中的误差。因此，当接收到多组卫星信号时，可以计算每个信号的SNR。

控制单元20的信号选择单元22可以对针对由SNR计算单元21计算的多个卫星的卫星信号的信噪比进行比较，并选择卫星信号。例如，信号选择单元22可以选择具有最高信噪比的卫星信号。也就是说，虽然常规方法选择具有最大信号强度的信号，但是本实施方式可以选择具有较高信噪比的卫星信号。例如，在利用信号强度的常规系统中，由于它们在相同频率下操作，以韩国卫星5A为目标可能仍然导致系统错误地识别具有更强的信号的韩国卫星6。然而，利用本实施方式，以韩国卫星5A为目标将产生更高的信噪比，从而允许系统正确地搜索和跟踪目标卫星信号。

在一个示例中，控制单元20还可以包括控制天线单元10的方向(仰角、方位角、左右倾斜角度等)的旋转控制单元23，并且如果对信噪比进行比较的结果产生小于阈值的差，则信号选择单元22可以控制旋转控制单元23旋转天线单元10。

例如，如果检测到两个卫星信号，但是两个SNR值之间的差小于阈值，则存在不正确检测的可能性。因此，在这种情况下，可以调整天线的目标方向，使得可以最终选择具有比等于或超过阈值的差大的SNR值的卫星信号。

因此，信号选择单元22可以在特定角度内在预定方向上依次旋转天线单元10，并且最终选择具有大于或等于阈值的差的最高信噪比的卫星信号。这里，可以基于旨在检测的目标卫星和预测的周围卫星来确定方向的序列。例如，可以通过使用目标卫星的移动路径、与当前时间相对应的周围卫星及其移动路径等来确定较高优先级的旋转方向。考虑到进一步帮助理解的示例，如果目标卫星相对于观察方向从左侧朝向右侧移动，并且所标识的周围卫星从顶部朝向底部移动，则[从左到右]的旋转方向可以被赋予更高的优先级，而左右倾斜角度、从上到下的方向可以被依次给予更低的优先级。

以下提供用于排除相邻卫星干扰的功能的过程的更详细描述。

图4是例示根据本发明的一个实施方式的用于排除相邻卫星干扰的功能的总体操作过程的流程图，图5是例示根据本发明的一个实施方式的用于通过使用天线旋转来排除相邻卫星干扰的功能的过程的流程图。

首先参照图4，在搜索针对目标卫星的卫星信号时，如果从多个卫星接收到卫星信号(S410)，则可以针对接收到的卫星信号中的每一个计算信噪比(SNR)(S420)。

基于计算出的信噪比的比较，可以选择卫星信号，并且可以跟踪卫星信号(S430)。例如，可以选择和跟踪具有最大信噪比(SNR)的卫星信号。

参照图5所示的示例，操作S430可以包括对计算出的SNR值进行比较(S510)并确定比较结果是否是小于阈值的差(S520)。例如，这可以确定两个干扰卫星信号是否具有非常相似或相同的信噪比，从而减少错误检测。

如果存在等于阈值或更大的差，则这将指示正确检测的高概率，并且因此可以选择和跟踪具有最强信噪比的卫星信号(S530)。

相反，如果差小于阈值，则天线可以在特定角内沿每个方向依次旋转(S540)以进行更准确的检测，并且可以确定新计算出的SNR值的差是否大于或等于阈值(S510)。如上所述，可以基于旨在检测的目标卫星和预测的周围卫星来确定方向的序列。

根据本发明的另一实施方式，天线单元还可以包括用于接收卫星信号的定向天线单元和用于接收包括卫星信号的周围信号的全向天线单元。

用于接收卫星信号的定向天线单元可以主要用于接收特定卫星的信号。定向天线单元还可以包括例如卡塞格伦(Cassegrain)天线或抛物面天线以接收聚焦于在特定方向上发送的卫星信号的信号。

全向天线单元可以在没有方向性的情况下在所有方向上接收信号。全向天线单元可以包括例如线圈天线、螺旋天线或偶极天线。由全向天线单元接收的波可以包括不仅由特定卫星而且由各种卫星发送的信号以及来自周围环境的电磁噪声。

此外，天线单元还可以包括噪声生成单元和噪声去除单元，噪声生成单元可以通过从包括在全向天线单元处接收的卫星信号的周围信号中减去在定向天线单元处接收的卫星信号来生成环境噪声信号，并且噪声去除单元可以通过从在定向天线单元处接收的卫星信号中减去环境噪声信号来生成去除了噪声的卫星信号。

在定向天线单元处接收的卫星信号可以包括周围噪声。因此，当在定向天线单元处接收的卫星信号被调制时，噪声也可以被调制，从而导致信噪比的降低或噪声的放大。为了防止这种情况，可以减去全向天线单元处接收的波，以便仅留下与期望的卫星相关联的卫星信号并去除噪声，从而提高卫星信号调制的性能。

图6是例示根据本发明的一个实施方式的在基于天线旋转选择卫星信号之后的跟踪过程的流程图。

参照图6，当根据图5所示的实施方式基于旋转天线和比较SNR值的目标卫星的最终选择完成(S610)时，天线单元10可以再次旋转到所选卫星信号的信号强度最强的方向(S620)。也就是说，可以在旋转期间检查目标卫星的测量信号强度最强的方向，并且可以将天线定位到该方向。这里，还可以选择不仅信号强度而且SNR最高的方向。例如，天线单元10可以被定位到[信号强度*信噪比]的值被测量为最高的方向。

当旋转完成时，可以开始卫星的跟踪(S630)。

根据该实施方式，针对相邻卫星干扰排除功能在旋转期间获得的天线方向的历史可以用于搜索和跟踪最佳方向，以使得可以更清楚地接收卫星信号。

根据本发明的另一实施方式，基于本发明的天线可以执行章动(nutation)操作。章动操作可以涉及相对于旋转轴的摇摆或点头动作。也就是说，天线的基于本发明搜索卫星信号的运动不仅可涉及简单地遵循空气中的圆形路径，而且还可涉及在进动移动中遵循空气中的弹簧状路径。

通过章动操作搜索卫星信号的优点在于，更容易连续地跟踪快速移动的低轨道卫星的通信。当执行章动操作时，可能出现通信信号被减弱的方向以及通信信号被加强的方向。通过将天线旋转到这样的方向，可以始终保持卫星通信的强度很大。

虽然前面参考本发明的优选实施方式提供了描述，但是应当理解，在不脱离在以下权利要求的范围中阐述的本发明的精神和范围的情况下，相关领域的普通技术人员将能够对本发明进行各种修改和变更。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2024年6月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2024-0082981的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

Claims (11)

1.一种具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，所述卫星天线包括：

天线单元，所述天线单元用于从卫星接收信号；

信噪比SNR计算单元，所述SNR计算单元被配置为计算由所述天线单元接收的卫星信号的SNR；以及

信号选择单元，所述信号选择单元被配置为对由所述SNR计算单元针对来自多个卫星的卫星信号计算的信噪比进行比较并且选择一个卫星信号。

2.根据权利要求1所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述信号选择单元选择具有最高信噪比的卫星信号。

3.根据权利要求2所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，所述卫星天线还包括：

旋转控制单元，所述旋转控制单元被配置为控制所述天线单元的方向，

其中，如果对所述信噪比进行比较的结果产生小于阈值的差，则所述信号选择单元控制所述旋转控制单元旋转所述天线单元。

4.根据权利要求3所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述信号选择单元在特定角度内在预定方向上依次旋转所述天线单元，并且最终选择具有大于或等于所述阈值的差的最高信噪比的卫星信号。

5.根据权利要求4所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述信号选择单元基于旨在检测的目标卫星和预测的周围卫星来确定所述方向的序列。

6.根据权利要求5所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述信号选择单元控制所述旋转控制单元将所述天线单元再次旋转到所选卫星信号的信号强度最强的方向。

7.根据权利要求4所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，根据最高信噪比值设置所述阈值。

8.根据权利要求1所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述天线单元还包括：

定向天线单元，所述定向天线单元用于接收具有最高信噪比的卫星信号；以及

全向天线单元，所述全向天线单元用于接收包括多个卫星信号的信号。

9.根据权利要求8所述的具有用于排除相邻卫星干扰的功能的卫星天线，其中，所述天线单元还包括：

噪声生成单元，所述噪声生成单元被配置为通过从包括在所述全向天线单元处接收的卫星信号的周围信号中减去在所述定向天线单元处接收的卫星信号来生成环境噪声信号；以及

噪声去除单元，所述噪声去除单元被配置为通过从在所述定向天线单元处接收的所述卫星信号中减去所述环境噪声信号来生成去除了噪声的卫星信号。

10.一种用于排除相邻卫星干扰的功能的操作方法，所述操作方法在卫星天线处执行，所述操作方法包括：

从多个卫星接收卫星信号；

计算针对接收到的卫星信号的信噪比；以及

基于计算出的信噪比的比较来选择卫星信号。

11.根据权利要求10所述的用于排除相邻卫星干扰的功能的操作方法，所述操作方法还包括：

如果所述信噪比的比较结果产生小于阈值的差，则旋转天线。