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LEO系统呼叫接入算法及编队星间链路性能研究

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缩略字表

第一章序论

1.1卫星通信系统的发展概况

1.2低轨卫星通信系统简介

1.3不同轨道高度卫星性能比较

1.3.1 GEO与NGSO的比较

1.3.2 MEO、LEO的比较

1.4低轨卫星通信系统的无线资源管理

1.5 LEO卫星通信系统编队技术

1.5.1 LEO卫星通信系统编队简介

1.5.2星际链路概述

1.6本文的贡献及创新点

1.7本文研究意义及课题来源

1.8全文结构安排

第二章LEO系统中的CAC算法研究

2.1引言

2.2分析传统的CAC算法方案

2.3 PGC算法分析

2.3.1 PGC算法的模型

2.3.2 PGC算法的数学分析

2.3.3 PGC算法的仿真

2.3.4 PGC算法的性能分析

2.4结论

第三章LEO编队星间链路几何特性研究

3.1引言

3.2椭圆轨道下编队星间链路空间几何关系

3.2.1卫星在天球上的运动轨迹方程

3.2.2星座的轨道参数

3.2.3星座的空间几何关系

3.2.4仰角、星间距离计算公式

3.2.5仰角正负判定准则

3.2.6方位角大小及符号的确定

3.3仿真结果及性能分析

3.3.1仿真软件思想简介及流程图

3.3.2某LEO编队仿真实例

3.3.3编队星间链路性能与星座参数的关系

3.4结论

第四章LEO编队星间链路电平特性研究

4.1引言

4.2性能参数说明

4.1.1多普勒频移

4.1.2空间传输损耗

4.1.3发射功率

4.3参数设置与仿真实例

4.4结论

第五章全文总结

致谢

参考文献

个人简历

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摘要

低轨道卫星通信系统(LEO)以其低传播时延、低功耗,正越来越广泛的被人们所接受,并将在未来的个人通信领域内起到相当重要的作用.本文对LEO系统的无线资源管理和编队的关键技术作了较为深入的研究,主要分3个专题在二、三、四章详细阐述.其中在第二章主要是对无线资源管理中的呼叫接入算法CAC的专题研究,第三、四章是对以NGSO组成为主的编队飞行的星间链路特性进行专题研究,第三章研究编队星间链路的几何特性,第四章则是研究编队星间链路的一种电平估算算法.由于LEO较小的覆盖面积和相对地面的高速运动,对每个小区来说,都有大量的新呼叫和切换呼叫到达产生.这就需要一种呼叫接入控制算法以优化系统性能.传统的保护信道GC(Guard Channels)等算法有效地降低了系统地掉话率,但也降低了系统其他方面的一些性能.在本文第二章提出了一种呼叫接入控制算法PGC(Part Guard Channels),即部分接入算法.在分析GC算法和PGC的几种子算法的基础上,进行计算机仿真,并给出了相应的仿真结果.证明能较好的改善系统性能.在第三章中,作者对以LBO为主的编队飞行小卫星的星间链路特性(方位角、仰角及星间距离)进行较为深入的研究,在提出椭圆轨道下编队小卫星星间链路特性的计算公式后,结合实例做了相应的仿真,并对仿真结果进行了进一步的讨论,得到了了星间链路特性随链路参数变化的规律.在第四章对编队小卫星的电平估算作了初步探讨,参考已有文献后,对包括多普勒频移、空间链路损耗和发射功率等性能参数给出了详细的估算过程理论分析后作了相应仿真,并讨论了各参数设置对估算性能的影响.完善编队卫星星际链路几何特性和电平估算算法对于未来星座设计、编队小卫星组网等方面具有较大的参考价值.第五章对全文作了总结.

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