低軌衛(wèi)星數(shù)字集群系統(tǒng)低層協(xié)議研究與設計.pdf

1、低軌衛(wèi)星數(shù)字集群通信系統(tǒng)采用“天星地網(wǎng)、透明轉(zhuǎn)發(fā)”的通信方式，結(jié)合了低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的低通信延時、高信道利用率、廣闊覆蓋范圍和數(shù)字集群系統(tǒng)的良好私密性、豐富功能等優(yōu)點，可滿足以遠程遙控為主要模式的未來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、無人作戰(zhàn)、資源勘探等需求，對信息敏感度較高的國防、公安、交通、工礦、油田、農(nóng)場等部門是不可或缺的。
　　隨著低軌衛(wèi)星通信信道業(yè)務不斷發(fā)展和增加， C波段（6/4 GHz）、X波段（8/7 GHz）、Ku波段（14/12

2、 GHz）信道占用日益擁擠，Ka波段（30/20 GHz）低軌衛(wèi)星通信的研究正在被逐漸重視，但是現(xiàn)有文獻對Ka波段Loo模型建立存在不足。自適應編碼與調(diào)制（ACM）技術(shù)可以動態(tài)改變衛(wèi)星通信編碼與調(diào)制策略（MCS），以保證在不同信道環(huán)境中系統(tǒng)的可靠性和吞吐量，然而現(xiàn)在常用的三個MCS仍有很大改進空間。在低軌衛(wèi)星數(shù)字集群系統(tǒng)中低層協(xié)議又是該通信系統(tǒng)體制的核心，設計一套適配于該系統(tǒng)的低層通信協(xié)議對整個系統(tǒng)有著舉足輕重的作用。
　　本文針

3、對以上問題著重研究了 Ka波段衛(wèi)星信道建模，ACM技術(shù)，低軌衛(wèi)星數(shù)字集群系統(tǒng)低層協(xié)議設計，主要工作如下：
　　(1)分析Ka波段移動通信衛(wèi)星信道中Loo模型的數(shù)學概率統(tǒng)計，對現(xiàn)有信道模型中陰影遮蔽和多徑效應的聯(lián)合方式進行改進，提出一種新的 Ka波段移動衛(wèi)星綜合信道模型，使其更加符合現(xiàn)實情景，為 ACM技術(shù)和低層協(xié)議設計指標的確定提供了信道模型支撐。
　　(2)依據(jù)提出的Ka波段移動衛(wèi)星信道模型，在BCH、RS信道編譯碼方案和

4、多進制相移鍵控（MPSK）方式的組合中選擇出4種MCS供自適應切換。分析了常用的MCS切換算法的不足以及其原因，提出一種改進方差修正的平均信噪比 MCS切換算法，并驗證了其對于低軌衛(wèi)星數(shù)字集群系統(tǒng)的適用性。
　　(3)在信噪比估計技術(shù)、ACM中MCS的選擇和切換等關(guān)鍵技術(shù)的研究基礎上，設計了一套低軌衛(wèi)星數(shù)字集群系統(tǒng)低層協(xié)議方案，包括協(xié)議棧模型及其分層結(jié)構(gòu)，物理信道與邏輯信道，幀結(jié)構(gòu)和突發(fā)類型，交織，幀同步，建立和解突發(fā)。并給出設計