星间通信中带宽与功率协调分配算法研究

发布时间：2017-11-18 21:27

  本文关键词：星间通信中带宽与功率协调分配算法研究

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【摘要】：伴随着社会和科技的不断向前发展,在航天领域方面,人们对航天编队飞行小卫星系统的研究越来越深入。因为编队飞行小卫星系统相对稳定,研发所需的人力和物力都比较低,在性能等方面也比其他航天器有明显提高。星间通信担负小卫星之间、小卫星与中继卫星之间、中继卫星与地球同步卫星之间的信息交互任务,是卫星通信系统的重要组成部分。而星间链路中卫星之间的位置参数、卫星之间相对运动的参数和以及其进行通信时到所需要的信道条件等参数,这些都将直接影响链路的通信质量。而在现实条件下,卫星中星上资源极为有限,为了使通信容量得到提高,只有充分提高星上资源的资源有效利用率。本文通过构建星间通信系统的容量模型,在考虑到不同链路具有不同信道条件的基础上,提出了一种星间通信中带宽和功率协调分配算法,通过采用在凸函数上利用拉格朗日对偶理论和梯度下降法以达到性能优化的目标。通过仿真,证明出该算法能够根据不同链路的条件对星上资源进行合理的分配,充分增加系统总容量,极大提高资源利用率。论文的主要工作如下：1、基于对国际和国内星间通信的发展和现状的分析,重点研究了星间通信资源分配问题。2、阐述了星间链路特点,以及星间链路种类和频率划分,并在此基础上分析研究了星间链路的通信体制以及星间通信链路的损耗。3、研究了星间链路通信主要资源分配方式,提出了星间通信中带宽和功率联合分配算法。通过算法模型的建立,凸优化算法的证明,以及两次拉格朗对偶方法和次梯度法的应用给出星间通信中带宽和功率联合优化分配的方案,并对算法进行仿真,将算法同单优化带宽算法、单优化功率算法等算法进行对比,验证算法的性能优势。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2

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本文编号：1201210