低轨卫星通信系统用户切换方案研究与实现

发布时间：2021-01-16 13:32

　　近年来,国内外相继有多个低轨卫星系统的验证卫星已经发射升空,低轨卫星通信系统发展迅速,有望成为下一个高速发展的通信系统。低轨卫星通信系统的特点是全球覆盖、低传输延时和较低的功率需求,因此在实现个人移动通信系统方面有天然的优势。由于低轨卫星绕地球高速运动,用户终端在通信过程中需要频繁地切换以保证通信不间断。如何设计用户在卫星间的切换方案是卫星通信系统设计中亟待解决的问题。本文的主要研究内容如下:1.研究了低轨卫星通信系统的结构、切换目的卫星选择算法、用户切换过程、切换方案功能需求,并分析和总结了低轨卫星通信系统的特点和卫星间切换算法,为后续研究设计工作提供基础。2.提出了基于多属性融合判决的用户终端卫星选择算法。针对用户终端如何选择切换目的卫星的问题,本文考虑终端的接收信号强度、候选卫星剩余服务时间和候选卫星的空闲信道数三个因素,组合成多属性决策问题进行求解。对于候选卫星剩余服务时间的计算,本文也提出一种基于几何推导的方法,通过仿真验证了此方法的有效性。通过对比其他切换策略,验证所提切换算法的有效性和优势所在。3.设计与实现了地面信关站侧的切换方案的整体模块、流程和消息。首先研究了低轨卫... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１卫星间切换和波束间切换??用户终端在同一颗卫星的不同波束间切换，假设终端相对于地面静止，卫??

于控制整个通信网络的正常运营。地面段的信关站可以负责处理呼叫接入、切??换以及与各类地面网络的接口。信关站具有用户管理功能和与地面公共网络互??连的功能。系统结构如图２－１所示［３１］。??卫星段?????ｃ＝＝＾＇??Ｌ?Ｊ??＇?用户段??＊?４?．了??信关站霉?卫星监控中心罐?信关站多??＼?／???＼?／?地面段??图２－１卫星通信系统组成??卫星通信系统能为用户的连接提供很大自由度，且支持用户的移动性。具??有以下的优点［３２１：??（１）

一??图３－１卫星轨道及星下点轨迹??如图３－２，卫星在地表的覆盖区域呈圆形，卫星的覆盖区域的边界的决定??因素是终端对卫星的最小仰角０＾？和卫星的高度。用户的仰角大于最小仰角??０州？即可视为用户处于卫星的覆盖区域中，表示用户和卫星可以建立通信链路。??图３－２中卫星朝一个方向运动，假设用户相对于地球静止，用户在Ｐ点时刚好??处于对卫星Ｓ２的最小仰角ｅＭｉｎ，卫星运动一段时间之后，用户在Ｔ点，再次??处于对Ｓ２的最小仰角０Ｍｉ？，在此过程中用户在卫星覆盖区域中形成的轨迹可以??简化为图中的用户轨迹，可以知道用户轨迹应与卫星的星下点轨迹是平行关系。??＾－－二??一?＇?／?＼?＼?Ｓ４?＇??一?ｚ—???１?＼?＇??卜￣??Ｌ???Ｖ—??一一－－一?＼??Ｊ?＇？、？??Ｚ，?、、、、??用户轨迹＾?、??图３－２用户处于最小仰角状态??１８??

【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外卫星应用产业发展现状及趋势[J]. 郝雅楠,刘中道,祝彬.  国防科技工业. 2018(11)
[2]“鸿雁”星座闪亮亮相 移动通信或将全球无缝覆盖[J]. 徐菁.  中国航天. 2018(11)
[3]美国OneWeb空间互联网星座的发展分析[J]. 李倬,周一鸣.  卫星应用. 2018(10)
[4]国外新兴商业低轨卫星通信星座发展述评[J]. 周兵,刘红军.  电讯技术. 2018(09)
[5]SpaceX公司低轨宽带星座发展研判与启示[J]. 李博.  国际太空. 2018(08)
[6]科技资讯[J].   科技传播. 2018(05)
[7]卫星移动通信系统发展及应用[J]. 肖龙龙,梁晓娟,李信.  通信技术. 2017(06)
[8]LEO卫星通信系统覆盖时间和切换次数分析[J]. 杨斌,何锋,靳瑾,徐广涵.  电子与信息学报. 2014(04)
[9]卫星移动通信网络切换算法的研究[J]. 叶晓国,肖甫,孙力娟,王汝传.  计算机科学. 2009(09)
[10]多业务低轨道卫星通信系统的一种切换方案[J]. 吴乐,朱立东,吴诗其.  电子科技大学学报. 2005(04)



本文编号：2980918