低轨卫星通信系统位置管理技术研究

论文摘要

卫星移动通信是指利用卫星转发器作中继而实现移动终端之间的无线通信,其中低轨卫星通信系统以其全球覆盖、低的传输时延、低功耗、抗毁性强等特点而具有广阔的发展前景,并且是未来个人通信系统的重要组成部分。在卫星通信领域,针对低地球轨道(LEO:Low Earth Orbit)卫星移动通信系统的研究是近年的热点。位置管理技术作为低轨卫星移动通信系统的一项关键技术,关系着整个网络的性能。随着移动用户数量日渐增长,位置管理方案对网络信令负荷和网络数据库访问负荷的影响越来越显著。好的位置管理方案可以大大降低系统运行开销,显著提高系统性能。如何平衡位置更新与寻呼的开销,降低系统用于移动用户的位置更新及寻呼的总费用是位置管理研究的主要问题。本文对LEO卫星通信系统中的位置管理技术作了较为深入的研究,包含位置区设计、位置更新技术、位置寻呼技术以及位置信息数据库管理等方面,主要分为4个专题在第二、三、四、五章中详细阐述。第二章研究LEO卫星通信系统中的位置区设计方案,结合LEO卫星通信系统自身的特点提出了一种静态位置区的优化设计方案以及一种基于地理位置的动态位置区设计方案,这两种方案都充分考虑了系统用户的特性,尤其适用于用户移动特性多样化的系统。第三章研究LEO卫星通信系统中的位置更新方案,在地面移动通信系统研究成果的基础上,采用基于时间和移动相结合的动态位置更新方案,在保证正常切换的基础上降低了位置管理总开销。第四章研究了LEO卫星通信系统中的寻呼方案,结合卫星运动规律,有效地将地面移动通信中的寻呼方案综合应用于低轨卫星通信中,提出了一种适合LEO卫星通信系统用户移动模型的分组寻呼方案。第五章研究了LEO卫星通信系统中的数据库管理方案,提出了一种在星上设置VLR的数据库管理方案,并针对国外用户进行了仿真验证,为进一步研究提供了一定的理论依据。第六章对全文作了总结,并指出需要进一步研究的问题。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星通信概况
• 1.2 低轨卫星移动通信系统
• 1.2.1 铱卫星系统
• 1.2.2 全球星系统
• 1.3 位置管理概况
• 1.3.1 低轨卫星通信中的位置管理
• 1.3.2 位置区设计
• 1.3.3 位置更新方案
• 1.3.4 位置寻呼方案
• 1.3.5 位置信息数据库结构
• 1.3.6 待解决的问题
• 1.4 课题背景意义及课题来源
• 1.5 本文结构安排
• 第二章 低轨卫星通信系统中的位置区设计方案
• 2.1 低轨卫星移动通信系统中位置区设计的特点
• 2.2 低轨卫星通信系统中静态位置区优化设计
• 2.2.1 传统静态位置区设计方案
• 2.2.2 静态位置区优化设计方案
• 2.2.3 静态位置区优化设计仿真
• 2.3 低轨卫星通信系统中的动态位置区设计
• 2.3.1 基于地理位置的动态位置区设计方案
• 2.3.2 基于地理位置的动态位置区设计仿真
• 2.3.3 计算最佳位置更新半径值的算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 低轨卫星通信系统中的位置更新方案
• 3.1 低轨卫星通信系统中位置更新的特点
• 3.2 结合时间和移动的位置更新方案
• 3.2.1 移动模型及位置更新方案
• 3.2.2 系统性能的理论分析
• 3.2.3 仿真及结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 低轨卫星通信系统中的位置寻呼方案
• 4.1 低轨卫星通信系统中位置寻呼的特点
• 4.2 有时延限制的分组位置寻呼方案
• 4.2.1 位置寻呼方案的理论描述
• 4.2.2 移动模型分析及分组寻呼流程
• 4.2.3 位置寻呼方案费用分析
• 4.2.4 仿真及性能分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 低轨卫星通信系统中的位置信息数据库管理方案
• 5.1 低轨卫星通信系统中数据库管理方案的特点
• 5.2 低轨卫星系统星上VLR 数据库管理方案
• 5.2.1 星上VLR 数据库管理方案描述
• 5.2.2 仿真结果及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 个人简历