本发明属于卫星通信下行协同传输，尤其涉及多径信号多星协同传输方法，特别是多径信号择优共频谱的多星协同传输方法及多径信号增强共载波的多星协同传输方法。
背景技术：
1、在由多颗通信卫星构成的低轨卫星通信系统中，为了确保卫星终端在低轨星座全覆盖范围内的通信质量，单个卫星波束所覆盖的卫星波束边缘区域往往由多颗卫星进行重叠覆盖，该卫星终端可见多颗卫星。在传统方法中，用户根据卫星星历定时切换接入的卫星，这种预规划的接入方式没有充分考虑星地瞬时信道质量，下行传输质量无法得到保证，中断概率相对可见单星的场景并没有得到有效的改善。同时，对于下行多用户传输，传统方法将每个用户分配在不同的资源块，没有充分利用卫星波束在边缘区域和中心区域增益的差异性。此外，这种方法在某一时刻卫星终端只由一颗卫星服务，没有充分利用低轨星座多星多重覆盖的优势，当所有可见卫星信道质量均不满足通信条件时下行传输可达速率将会降低，甚至会发生中断。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了多径信号多星协同传输方法，旨在降低卫星波束边缘区域用户的中断概率，充分利用多星重叠覆盖的特性，提升低轨星座重叠区域卫星终端的下行可达传输速率。
2、为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案为：
3、一种多径信号择优共频谱的多星协同传输方法，用于m个卫星向1个重叠区域用户和1个中心用户传输信号，m≥2，卫星轨道高度为d，下行载波波长为λ，卫星发射天线3db波束角度为h3db，法向增益为es；包括以下步骤：
4、(1)重叠区域用户通过信令信道向m个卫星上报用户波束中心到重叠区域用户的夹角和下行信道系数；第m个卫星的用户波束中心到重叠区域用户的夹角为hm，到重叠区域用户的下行信道系数为rm，则第m个卫星到重叠区域卫星终端的下行信道参数gm为：
5、
6、其中，
7、(2)m个中心用户通过信令信道向所在卫星上报卫星用户波束中心到中心用户的夹角和下行信道系数；第i个卫星的用户波束中心到中心用户的夹角为hi，到中心用户的下行信道系数为ri，则第i个卫星到中心用户的下行信道参数gi为：
8、
9、其中，
10、(3)m个卫星处理载荷为重叠区域用户分配下行信号功率p1，m个卫星处理载荷分别为所覆盖的中心用户分配功率p2，0<β<1；系统为m个卫星分配独立的下行传输时隙；
11、(4)m个卫星分别将重叠区域用户的下行导频信号x1和所覆盖的中心用户的下行导频信号进行叠加，然后在所分配的时隙内发射；第m个卫星的发射导频信号为x1+xm；
12、(5)重叠区域用户按照时隙分别接收来自m个卫星的下行信号；重叠区域用户接收的第m个卫星的导频信号为ym＝gm(x1+xm)+n，其中，n为重叠区域用户接收端噪声，其功率谱密度为s2；
13、(6)重叠区域用户分别计算接收到m个卫星下行信号的信干噪比，第m个卫星的接收信干噪比为
14、(7)重叠区域用户选择信干噪比最大的卫星进行接入，所接入的卫星将重叠区域用户下行有效信号s1和所覆盖的中心用户下行有效信号进行叠加后发射；若选择第m个卫星，则重叠区域用户接收信号为ym＝gm(s1+sm)+n；
15、(8)重叠区域用户对接收信号进行解调，得到s1；
16、(9)第i个卫星的中心用户接收到信号yi＝gi(s1+si)+n后，首先对s1进行解调，接着消除s1后再对si进行解调，得到有效信号si。
17、一种多径信号增强共载波的多星协同传输方法，用于k个卫星向1个重叠区域卫星终端和k个中心卫星终端传输信号，k≥2，卫星轨道高度为d，下行载波波长为λ，卫星发射天线3db波束角度为h3db，法向增益为es；包括以下步骤：
18、(1)重叠区域卫星终端通过信令信道向k个卫星上报用户波束中心到重叠区域卫星终端的夹角和下行信道系数；第k个卫星的用户波束中心到重叠区域卫星终端的夹角为hk，到重叠区域卫星终端的下行信道系数为rk，则第k个卫星到重叠区域卫星终端的下行信道参数hk为：
19、
20、其中，
21、(2)k个中心卫星终端通过信令信道向所在卫星上报卫星用户波束中心到中心卫星终端的夹角和下行信道系数；第i个卫星的用户波束中心到中心卫星终端的夹角为hi，到中心卫星终端的下行信道系数为ri，则卫星到中心卫星终端的下行信道参数hi为：
22、
23、其中，
24、(3)k个卫星处理载荷为重叠区域卫星终端分配下行信号功率p1，k个卫星处理载荷分别为所覆盖的中心卫星终端分配功率p2，0<β<1；
25、(4)k个卫星分别将重叠区域卫星终端下行信号s1和所覆盖的中心卫星终端下行信号进行叠加后发射，第k个卫星的发射信号为s1+sk；
26、(5)重叠区域卫星终端收到k个卫星发射的信号后，进行直接叠加，得到接收信号其中，n为接收端噪声；
27、(6)重叠区域卫星终端对接收信号进行解调，得到s1；
28、(7)第i个卫星的中心卫星终端接收到信号yi＝hi(s1+si)+n后，首先对s1进行解调，接着消除s1后再对si进行解调，得到有效信号si。
29、本发明的有益效果在于：
30、1、对于由多颗通信卫星构成的卫星星座，卫星波束边缘往往由多个卫星进行重叠覆盖，传统方法中，用户根据卫星星历定时切换接入的卫星，没有考虑星地信道质量。本发明充分考虑了地面重叠区域用户与多颗卫星之间的星地传输链路存在信道差异，在进行下行信号传输前，可见的每颗卫星向重叠区域用户发送导频信号，用户解调后估计每路信号的接收信干噪比，进而选择接入接收信噪比最大的卫星进行下行传输。进一步，为了提升频谱利用率，本发明充分利用波束边缘和波束中心的下行信道增益差异，每颗卫星在波束边缘区域用户的下行信号上叠加一个该卫星波束中心用户信号，将两个信号进行共载波传输，波束中心用户采用串行干扰消除方法将有效信号正确解调。
31、2、低轨星座的波束边缘区域用户往往可以看见多颗卫星，用户与不同卫星的下行链路信道状态存在差异。本发明在多星之间、卫星与用户之间进行信号同步后，多星同时向重叠区域用户发送相同的下行信号，用户接收来自多颗卫星的信号后直接进行合并，解调后进行译码。同时，考虑到低轨卫星波束边缘和波束中心的下行信道增益存在差异，为了提升频谱效率，本发明中，每颗卫星在波束边缘区域用户的下行信号上叠加一个波束中心用户信号，将两个信号进行共载波传输，波束中心用户采用串行干扰消除方法将有效信号正确解调。
32、总之，本发明可降低卫星波束边缘区域用户的中断概率，充分利用低轨星座波束边缘区域的多星重叠覆盖的特性，可提升低轨星座重叠区域卫星终端的下行可达传输速率。
1.一种多径信号择优共频谱的多星协同传输方法，其特征在于，用于m个卫星向1个重叠区域用户和1个中心用户传输信号，m≥2，卫星轨道高度为d，下行载波波长为λ，卫星发射天线3db波束角度为h3db，法向增益为es；包括以下步骤：
2.一种多径信号增强共载波的多星协同传输方法，其特征在于，用于k个卫星向1个重叠区域卫星终端和k个中心卫星终端传输信号，k≥2，卫星轨道高度为d，下行载波波长为λ，卫星发射天线3db波束角度为h3db，法向增益为es；包括以下步骤：
