【摘要】：衛(wèi)星通信以其覆蓋范圍廣、通信容量大、不受時(shí)間限制、便于實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫鏈接等眾多優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是建立全球通信的一種重要手段。在LEO-地通信中,由于LEO衛(wèi)星與地面站不可視時(shí)無(wú)法實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù),為了提高LEO衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性,目前主要通過(guò)GEO衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面站。然而,GEO衛(wèi)星的信道、速率等通信資源十分有限,如何合理而有效地管理GEO衛(wèi)星的資源,提高資源利用率,己成為GEO-LEO衛(wèi)星通信研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在GEO衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面站(GEO-地)的通信中,如何提升系統(tǒng)吞吐量性能也一直是星地通信研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。 本文針對(duì)GEO-LEO衛(wèi)星通信資源管理中的核心問(wèn)題——信道分配和流量控制,以及GEO-地通信中吞吐量性能和信道質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)展了研究。本文主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下： (1)針對(duì)GEO-LEO衛(wèi)星通信的信道分配問(wèn)題,提出了綜合加權(quán)衛(wèi)星信道分配算法。該算法通過(guò)對(duì)衛(wèi)星信道質(zhì)量、衛(wèi)星可通時(shí)間、衛(wèi)星剩余存儲(chǔ)空間和衛(wèi)星任務(wù)級(jí)別幾個(gè)參數(shù)分配不同的權(quán)值,確定LEO衛(wèi)星優(yōu)先級(jí)。高優(yōu)先級(jí)的LEO衛(wèi)星優(yōu)先獲得信道資源,從而降低了LEO衛(wèi)星的數(shù)據(jù)丟失量。該算法針對(duì)LEO衛(wèi)星發(fā)起呼叫和強(qiáng)占信道分別設(shè)定了約束條件,避免了頻繁強(qiáng)占,提高了信道利用率,滿(mǎn)足了數(shù)據(jù)完整、可靠傳輸要求。 (2)針對(duì)GEO-LEO衛(wèi)星通信的流量控制問(wèn)題,提出了基于信道質(zhì)量的非合作Nash博弈衛(wèi)星通信流量控制方法。該方法根據(jù)各LEO衛(wèi)星的“非合作”關(guān)系,基于信道質(zhì)量、吞吐量和通信時(shí)延,建立了GEO-LEO衛(wèi)星通信的收益函數(shù),通過(guò)理論分析證明了該收益函數(shù)的Nash均衡解的存在性和唯一性,并采用迭代法求得了Nash均衡解。仿真結(jié)果表明,Nash均衡解優(yōu)化了系統(tǒng)吞吐量和時(shí)延性能,使系統(tǒng)收益函數(shù)達(dá)到最大。 (3)針對(duì)GEO-地通信吞吐量性能優(yōu)化問(wèn)題,提出了變幀長(zhǎng)傳輸技術(shù)。在不同信道質(zhì)量時(shí),采用最優(yōu)幀長(zhǎng)進(jìn)行通信,使系統(tǒng)獲得了最大吞吐量性能,并針對(duì)Ka波段進(jìn)行了吞吐量性能分析。此外,本文研究了工程應(yīng)用的吞吐量性能,提出了工程應(yīng)用的傳輸幀長(zhǎng)度設(shè)計(jì)方法。該方法基于均方誤差的思想,在每個(gè)信道誤碼率區(qū)間確定一個(gè)傳輸幀長(zhǎng)度,從而限定了幀長(zhǎng)數(shù)量。仿真結(jié)果表明,該方法設(shè)計(jì)的幀長(zhǎng)不僅提高了系統(tǒng)吞吐量,而且降低了系統(tǒng)工程應(yīng)用難度。 最后,本文給出了低信噪比信道質(zhì)量監(jiān)測(cè)序列長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)方法,該方法設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)序列長(zhǎng)度滿(mǎn)足信道監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性要求,并提高了接收端的捕獲概率,降低了捕獲時(shí)間。
【圖文】：

球信息的獲取、傳輸、處理和分配，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天地一體化信息的綜合利用。天基信息系統(tǒng)如圖1.1所示，主要是通過(guò)星間鏈路、星地鏈路連接不同軌道、不同種類(lèi)、不同性能的衛(wèi)星及星座，以及相應(yīng)的地面設(shè)施，，實(shí)現(xiàn)全球偵察、監(jiān)視、預(yù)警、通信和導(dǎo)航定位等功能。通信是一切天基能力互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，所有信息都需要經(jīng)過(guò)通信實(shí)現(xiàn)傳遞。而衛(wèi)星通信是天基信息系統(tǒng)最主要的通信方式，也是實(shí)現(xiàn)天基信息系統(tǒng)能力的核心和關(guān)鍵。在民用方面，衛(wèi)星電視、廣播、遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻會(huì)議等應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是應(yīng)急通信方面，衛(wèi)星通信有著地面通信所不能及的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是在城市、鄉(xiāng)村、山區(qū)、還是沙漠，都可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。低地球軌道(Low Earth Orbit, LEO)衛(wèi)星具有傳輸時(shí)延短、路徑損耗小、容易獲得高分辨率圖像等特點(diǎn)

圖1.3 TDRS跟蹤與中繼能力Fig. 1.3 Ability of tracking and data relay of TDRS蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星(Tracking & Data Relay Satellite, TDRS)能夠提供帶寬更更靈活的空間數(shù)據(jù)和圖像中繼。目前，TDRS已發(fā)展了兩代，第二代TORS
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN927.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2563555