de.wedoany.com-Bericht: Die Universität für Elektronikwissenschaft und -technologie Chinas hat gemeinsam mit dem Tianfu Wireless Intelligent Research Institute eine digitale Strahlformungsmethode mit geringer Komplexität für die Strahlabtastung von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen vorgeschlagen, die die Verarbeitungszeit erheblich verkürzt und dabei eine akzeptable Strahlleistung beibehält. Diese Methode bietet eine Lösung für die Echtzeit-Strahlabtastungskommunikation, die das Problem der schwierigen Verfolgung von Bodenzielen aufgrund der hohen Geschwindigkeit von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen adressiert.
Phased-Array-Antennen sind die Standardausstattung für die Satellitenkommunikation in niedrigen Erdumlaufbahnen. Ihre großflächigen Arrays ändern die Richtung des maximalen Strahlungsdiagramms durch Steuerung der Speisephase und -amplitude jedes Elements, um eine Strahlabtastung zu erreichen. Die hohe Geschwindigkeit der Satelliten führt jedoch dazu, dass Bodenendgeräte ständig Positionsänderungen des Satelliten wahrnehmen. Daher ist eine schnelle Strahlabtastungsmethode erforderlich, die die Leistung des multifunktionalen Strahlungsdiagramms aufrechterhält, um die Kommunikationskontinuität zu gewährleisten.
Die Methode umfasst zwei Phasen: Zunächst wird durch einen konvexen Optimierungsprozess die Anregung für den Anfangsstrahl bestimmt; anschließend wird durch eine Strahlformungsmethode mit geringer Komplexität die Anregung für den Abtaststrahl ermittelt. Dieser Prozess wird als orthogonales Procrustes-Analyseproblem formuliert, das eine geschlossene Lösung besitzt und ohne Iterationen und ohne Matrixinversion eine Berechnung mit geringer Komplexität ermöglicht. Die Methode kann schnell komplexe Abtaststrahlen in vorgegebenen Richtungen synthetisieren und arbeitet mit akzeptablen Einbußen bei der Strahlleistung.
Im Vergleich zur herkömmlichen Phasenverschiebungsmethode kann diese Methode komplexe Strahlformen besser beibehalten und bietet einen guten Kompromiss zwischen Strahlformungsleistung und Komplexität, was sie für Mehrbenutzer-Satellitenkommunikationsszenarien geeignet macht. Numerische Simulationen in verschiedenen Szenarien bestätigen ihre Wirksamkeit: Bei einem gleichmäßigen linearen Array mit 16 Elementen beträgt die Rechenverzögerung nur 0,01 Millisekunden; bei einem gleichmäßigen planaren Array mit 14×14 Elementen beträgt die Rechenverzögerung 0,18 Sekunden, bei gleichzeitig akzeptabler Verschlechterung des Nebenkeulenpegels. Im Vergleich zu verbesserten genetischen Algorithmen und konvexen Optimierungsmethoden verkürzt diese Methode die Verarbeitungszeit um 70 % bis 99,71 %, während strenge Grenzen für den Nebenkeulenpegel eingehalten werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Phasenverschiebungsmethode erhöht sich die Verarbeitungszeit um maximal 25 %, der Nebenkeulenpegel kann jedoch um mindestens 76 % gesenkt werden.
Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Science China Information Sciences" (englische Ausgabe) (Sci China Inf Sci, 2026, 69(8): 189304) veröffentlicht und von Tian Yutong, Yang Haining, Yi Shijia, Li Na, Cheng Yujian von der Universität für Elektronikwissenschaft und -technologie Chinas sowie Yang Haining vom Tianfu Wireless Intelligent Research Institute gemeinsam erarbeitet.
