基于信道質(zhì)量的衛(wèi)星資源及性能優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、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，已成為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(GE

2、O-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

3、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

4、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