三种波束形成方案早期星载多波束天线多采用星载波束形成技术，Inmarsat星、AceS星、 Thuraya星等都是典型的在星上完成加权操作的卫星。幅相均可调节的波束形成器是星载波束形成技术的核心。但是因为幅相调节不精确、波束少等缺陷，该方案如今很少被采用。41871

近年来，地基波束形成技术发展越来越成熟。将所需的处理系统设置在地面来实施更复杂的和更耗电的技术，这种理念在美国的跟踪与数据中继卫星系统s波段多路访问服务中所体现[4]。美国美国国家航空航天局TDRSS的地球同步卫星能够引导机载相控阵天线使用地面波束形成(OGB)。TDRSS卫星将每个机载天线单元接收到的复合的多路复用信号分别传输给地面站。这些信号在地面组合成一束比单个单元辐射方向图更窄的波束。TDRSS第一代卫星波束形成技术在上行和下行两种情况下分别在星上和地面来实现，接下来的第二代和第三代则分别采用全部在星上和全部在地面实现的系统架构，反映出了卫星通信中波束形成操作由空间到地面的发展过程[5]。类似的方法也被美国移动卫星服务(MSS)运营商(例如ICO,MSV和Terrestar)采用[6]。波音公司第一代通信卫星Thuraya采用了天基波束形成技术，到了第二代SkyTerra和第三代MEXSAT也都采用了地基波束形成技术[7]。

如今，天地一体混合波束形成技术得到越来越多的应用，该系统架构分为星上与地面两级来实现。涉及到的关键技术有星上降维技术、自适应波束形成算法和馈电链路校准技术。

2星上降维技术

天地一体混合波束形成系统中的星上降维技术，基于矩阵压缩技术，能够实现在保留有用信息的情况下有效地降低传输矩阵维度，减少数据传输量，是天地一体混合波束形成技术走向实用的关键。常见的矩阵压缩方法有离散Karhumen-Loeve变换、主分量分析(PCA)、奇异值分解(SVD)等，但是计算量太大，在卫星通信中应用会给卫星带来很大的负担[8]。

文献[9]构建了一种在星上量化，在地面进行波束形成的系统模型，天线采用二维矩形相控阵天线。文章阐述了星上压缩降维方案，并对压缩性能进行仿真分析，将有星上降维操作和没有星上降维操作两种模型下的链路带宽占用情况进行比较。最后得出的结论是，当来波数远小于阵元数时，与地基波束形成中直接传输方案相比，信号在星上降维后传输更能节省带宽，提高频谱利用率，而且噪声对还原性能没有太大影响。

文献[10]给出了一种特别的天地一体混合波束形成系统架构。文章指出了地基波束形成中存在的下传信号数庞大的问题，但是若星上降维后传输到地面的信号数太少，又会对地面波束形成性能有影响。因此它在星上存储了多个降维矩阵，根据不同的实际情况，遵循最大信噪比准则来选出一个最佳降维矩阵对信号进行压缩。   

3自适应波束形成算法

自适应波束形成算法通过遵循不同的最优准则来确定权值，本文中采用线性约束最小方差准则来计算权重。Monzingo和Miler证明了不同的准则在理想情况下是等价的。自适应波束形成算法本质就是求出最佳权重，调整方向图主瓣面向有用信号方向，在干扰处自适应产生很深的零陷，对干扰和噪声起到抑制作用。算法的收敛速度、维稳性能和计算量通常是我们思考权衡自适应波束形成算法的决定因素。

文献[11]采用了正交频分复用技术（OFDM），设计了其帧结构中的导频分布，发送前导序列并采用迭代算法来计算加权系数。由于OFDM信号在信道中传输时会有恶化现象，文章中还提出采用信道估计进行补偿，最大化减少对地面波束形成性能的影响。 天地一体波束形成技术国内外研究现状综述:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_42088.html