低轨卫星移动通信系统用户位置管理策略研究

论文摘要

在卫星通信领域,针对低轨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,位置管理策略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。好的位置管理策略可以大大降低系统运行开销,显著提高系统性能。如何平衡位置登记与位置查找的开销,降低系统用于移动用户的位置跟踪及查找的总费用是位置管理研究的主要问题。本文重点研究了低轨卫星移动通信系统的位置管理技术,结合LEO 卫星移动通信系统的特点提出了相应的位置管理策略,主要包括三个内容:一步指针转发位置注册策略、采用小区标识码实现动态位置更新方案和位置注册多星选择策略。在第二章中,考虑到LEO 卫星运动的规律性会造成用户反复在两个地面站注册的现象,而导致较大的信令开销,提出了一步指针转发位置注册策略,当用户移动到新VLR 所属区域时,只在旧VLR 中建立一指针指向新VLR,并不把新注册信息告知HLR,从而大大减少了用户注册的信令开销。在第三章中,采用小区标识码CIC(cell identification code)方案实现LEO卫星网络移动用户基于距离的动态位置更新方案。基于距离的方案在动态位置更新方案的三种方案中,是性能最好的一种。另外通过仿真分析发现根据各个用户动态调整距离门限,可以降低位置更新和寻呼总代价。在第四章中,主要针对LEO 卫星移动通信系统存在的多星覆盖现象提出了位置注册多星选择策略,综合考虑仰角和覆盖时间两个因素作为选择一颗合理的卫星进行注册的标准,以保证相对较长的覆盖时间和较好的寻呼信道条件,从而减少位置管理的总信令开销,优化系统性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星移动通信的发展现状
• 1.1.1 卫星移动通信系统分类
• 1.1.2 卫星移动通信的发展现状
• 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 位置管理概述
• 1.3.1 位置信息数据库结构
• 1.3.2 位置更新和寻呼过程
• 1.4 课题背景和意义
• 1.4.1 卫星通信是综合国力的重要体现
• 1.4.2 位置管理的重要性
• 1.5 本文的研究工作
• 1.6 全文结构安排
• 第二章 LEO 卫星通信系统一步指针转发位置管理策略
• 2.1 引言
• 2.2 传统位置管理方案应用于 LEO 卫星通信系统
• 2.2.1 传统位置管理方案
• 2.2.2 应用于LEO 卫星通信系统存在的问题
• 2.3 一步指针转发策略 OPF
• 2.3.1 指针转发策略的主要思想
• 2.3.2 OPF 应用于LEO 卫星通信系统
• 2.3.3 VLR 记录的数据结构定义
• 2.3.4 OPF 流程
• 2.4 性能比较
• 2.4.1 三种位置区（LA）方案
• 2.4.2 位置更新次数比较
• 2.4.3 传统HLR/VLR 方案和OPF 方案比较
• 2.5 总结
• 第三章 低轨卫星通信系统基于距离的位置管理策略
• 3.1 引言
• 3.2 移动模型和性能分析
• 3.2.1 移动模型
• 3.2.2 性能分析
• 3.3 小区标识码（CIC）
• 3.4 仿真结果分析
• 3.4.1 仿真参数和模型说明
• 3.4.2 流程图
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 总结
• 第四章 LEO 卫星通信系统位置管理的多星选择策略
• 4.1 引言
• 4.2 多星覆盖情况
• 4.3 仰角对系统性能的影响
• 4.3.1 仰角对链路电平余量的影响
• 4.3.2 仰角对误码率的影响
• 4.4 多星选择策略
• 4.4.1 最大仰角策略
• 4.4.2 最长覆盖时间策略
• 4.4.3 仰角和覆盖时间加权策略
• 4.5 仿真分析
• 4.5.1 仿真流程
• 4.5.2 结果分析
• 4.6 总结
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历