移动卫星通信网络的信道预留与接入控制策略研究

论文摘要

作为构建全球无缝通信系统的重要组成部分,低轨卫星通信系统(LEO)以其全球覆盖、低传播时延、低功耗,将在未来的个人通信领域内起到相当重要的作用。在LEO卫星系统中,由于卫星的高速运动,对于用户而言就带来了频繁的切换。在切换过程中需要解决信道的优化分配问题,提高系统资源的利用率。本文讨论了低轨卫星移动通信系统中的各种切换与信道分配策略,将切换与信道分配、资源预留等因素综合考虑,采用合适的切换算法来降低呼叫阻塞率和切换失败率,提高信道利用率,从而改善系统性能。本文主要分为3个专题在第二、三、四章详细阐述。第一章是绪论,首先介绍卫星通信的研究现状和发展趋势,接着对卫星通信系统的信道分配、接入及切换控制技术作了综述,最后简要介绍论文的工作、贡献及研究意义。第二章研究LEO卫星通信系统波束切换中的信道预留策略。针对普通用户和优先级用户共存的情况,结合LEO卫星系统的特点,在保证切换失败概率较低的基础上,提出了一种基于概率的信道预留策略。该策略预先计算带优先级的新呼叫在源小区结束通话的概率,并根据此概率判断是否在目标小区预留信道。仿真表明,该策略在保证低切换呼叫失败率的情况下,显著降低新呼叫阻塞率。第三章针对语音和数据业务并存的LEO卫星移动通信系统,提出了一种自适应的动态信道预留策略,即在保证新呼叫阻塞率和切换呼叫失败率的条件下,系统动态调整预留的信道数目。同时结合信道抢占策略,话音切换呼叫可以占用数据切换呼叫的信道,使其具有更高的优先权。结果表明该策略在服务等级和信道利用率上都有提高。第四章结合LEO卫星和MEO卫星的优点,构建了LEO&MEO双层卫星网络的系统结构。以此系统为基础,本文将接入控制策略结合起来进行了研究,得出了不同算法在不同业务环境下的在新呼叫阻塞率和切换呼叫失败率等方面的性能评价,具有一定的参考价值。第五章对全文作了总结,并指出需要进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 卫星移动通信系统概述
• 1.1.1 卫星移动通信系统的分类
• 1.1.2 卫星移动通信系统的组成
• 1.1.3 卫星移动通信系统的优点及发展现状
• 1.2 低轨卫星移动通信系统
• 1.2.1 低轨卫星通信系统的特点
• 1.2.2 铱卫星系统
• 1.2.3 全球星卫星系统
• 1.3 LEO 卫星通信系统中的切换与信道分配
• 1.3.1 切换的分类
• 1.3.2 切换的过程
• 1.3.3 信道分配策略
• 1.3.4 切换与信道分配策略研究现状
• 1.4 接入控制策略及星际链路技术概述
• 1.4.1 常用的接入控制策略
• 1.4.2 卫星星际链路概述
• 1.5 本文的贡献及创新点
• 1.6 本文的研究意义及课题来源
• 1.7 全文结构安排
• 第二章 LEO 卫星通信系统中的一种基于概率的信道预留策略
• 2.1 引言
• 2.2 系统模型
• 2.3 算法描述
• 2.4 仿真分析
• 2.5 结论
• 第三章 多业务LEO 卫星通信系统中的一种信道预留策略
• 3.1 引言
• 3.2 当前各种信道分配策略的研究
• 3.2.1 无优先权策略
• 3.2.2 保护信道策略
• 3.2.3 切换排队策略
• 3.3 自适应的信道预留策略
• 3.3.1 移动模型
• 3.3.2 算法基本思想
• 3.3.3 数学分析
• 3.4 仿真结果与分析
• 3.4.1 系统仿真设置
• 3.4.2 仿真结果
• 3.4.3 性能分析
• 3.5 结论
• 第四章 LEO& MEO 双层卫星网络的接入控制策略研究
• 4.1 引言
• 4.2 系统星座设计
• 4.2.1 LEO、MEO 的比较
• 4.2.2 星座设计
• 4.2.3 LEO 卫星的多重覆盖特性
• 4.2.4 双层卫星网络的星际链路特性
• 4.3 LEO&MEO 双层卫星网络的接入控制策略
• 4.3.1 最长覆盖时间优先算法
• 4.3.2 最短路径优先算法
• 4.4 仿真及结果分析
• 4.4.1 仿真参数设置
• 4.4.2 仿真结果及分析
• 4.5 结论
• 第五章 全文总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 个人简历