卫星通信中的资源管理跨层优化研究

发布时间：2017-11-01 11:22

  本文关键词：卫星通信中的资源管理跨层优化研究

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【摘要】：卫星通信特别适合由于铺设成本过高而效益不足,地面骨干接入网无法覆盖的偏远地区。近年卫星通信发展迅猛,频谱资源逐渐消耗殆尽,进一步提升卫星通信系统的性能,研究灵活载荷大功率、高频谱利用率的卫星资源管理技术成为卫星通讯技术的一个重要的发展方向。论文在深入研究现有卫星通信资源管理关键技术的基础上,研究了基于跨层思想的资源管理体系,并对研究内容进行数学建模和仿真平台的搭建,验证算法对卫星通信中资源管理的优化。论文的主要研究工作有： 1.提出了一种考虑信道条件和业务优先级的基于合作博弈动态带宽分配(DBA)跨层效用模型,解决已有的跨层效用模型不能充分利用信道条件的问题。同时设计了一种合作博弈退出机制的DBA最优化算法求解该模型问题,该算法利用合作博弈退出的机制逐渐去除求解范围约束,采用非整数规划与贪婪算法相结合的算法解决了快速求解整数规划的问题,并理论证明了该算法的正确性。仿真研究了基于合作博弈DBA跨层效用模型的DVB-RCS系统的吞吐量、系统效用和公平性,并与采用传统跨层DBA模型、Max-Min模型的系统进行了对比。研究结果表明该模型在兼顾DVB-RCS卫星系统中用户的公平性的同时提升了卫星通信网络的吞吐量和系统效用。该最优化算法能够加快资源分配算法的收敛过程,并且可推广到其他非线性整数规划的最优化算法中。 2.提出了一种考虑用户业务类型的MF-TDMA跨层接入技术,保障多个用户、多业务接入的灵活性,提高卫星系统时频资源的利用率。在业务接入阶段,针对每个连接的应用层Qos请求接入不同的频点信道,使得时频资源得到充分的利用,MF-TDMA跨层接入技术从时频资源的分配位置来研究用户接入频点。仿真研究了不同可用时频资源数量下MF-TDMA跨层接入算法和传统BEST-FIT算法的效用值,研究结果表明,MF-TDMA跨层接入技术比传统BEST-FIT算法能更合理的按着业务优先级对用户进行接入管理,改善了系统整体效用。 3.提出了一种考虑MAC层和链路层信息从而进行物理层的功率控制的跨层设计,能更有效的利用有限的星上载荷资源,为用户提供更大的吞吐量；并提出了基于检测发送载波而对馈源进行补偿的方案,实时检测卫星功率行波管放大器(TWTA)运行状态,可以有效修正由于TWTA非线性或者出现老化等因素对波束信号造成的幅值和相位的影响,保障发送载波的幅值和相位处于理想状态。
【关键词】：卫星通信 资源管理 跨层 动态带宽分配 灵活载荷
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究意义10-12
• 1.2 卫星通信中的跨层资源管理研究现状12-16
• 1.2.1 跨层带宽分配资源管理研究现状12-13
• 1.2.2 卫星通信系统MF-TDMA接入管理研究现状13-14
• 1.2.3 灵活载荷研究现状14-16
• 1.3 论文的主要研究工作和组织结构16-18
• 第二章 基于合作博弈带宽分配跨层设计18-41
• 2.1 卫星带宽分配算法18-22
• 2.1.1 卫星带宽资源管理模型19-20
• 2.1.2 卫星带宽分配目标20-22
• 2.2 基于合作博弈带宽分配跨层设计建模22-24
• 2.3 基于合作博弈跨层带宽分配模型的高效算法24-32
• 2.3.1 算法推导过程24-29
• 2.3.2 基于合作博弈退出机制跨层DBA最优化算法流程29-31
• 2.3.3 算法复杂度分析31-32
• 2.4 仿真分析32-40
• 2.4.1 仿真场景32-34
• 2.4.2 仿真结果34-35
• 2.4.3 带宽资源对算法的影响35-39
• 2.4.4 分配速率分析39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 基于跨层思想的MF-TDMA接入算法41-52
• 3.1 MF-TDMA星上接入算法约束条件41-42
• 3.2 基于跨层思想的MF-TDMA接入算法42-46
• 3.2.1 传统MF-TD-接入算法42
• 3.2.2 跨层MF-TDMA接入算法思想42-43
• 3.2.3 跨层MF-TDMA接入最优化建模43
• 3.2.4 跨层MF-TD-接入算法流程43-46
• 3.3 仿真与结果分析46-51
• 3.3.1 仿真场景46-47
• 3.3.2 仿真GUI平台实现与算法分析47-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 基于跨层的灵活载荷技术52-69
• 4.1 灵活载荷基本原理52-53
• 4.1.1 灵活载荷概念52-53
• 4.1.2 灵活载荷设计目标53
• 4.2 基于跨层优化灵活载荷建模53-63
• 4.2.1 卫星灵活载荷相关硬件数学特性54-56
• 4.2.2 跨层卫星灵活载荷系统设计56-63
• 4.3 仿真分析63-68
• 4.3.1 仿真场景63-64
• 4.3.2 仿真结果64-65
• 4.3.3 系统稳定性65-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-72
• 5.1 总结69-70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文目录76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：1126618