低轨卫星与5G融合应用及关键技术

与传统地球静止轨道卫星相比,低轨道卫星具有大带宽、高通量、数据传输时延低等显著特点,更加适用于通信领域.低轨卫星通信系统与5G相互融合,取长补短,共同构建全球无缝覆盖的海、陆、空一体化综合通信网,满足用户无处不在的多种业务需求,是未来通信发展的重要方向.重点讨论了低轨卫星与5G网络融合架构、融合场景及融合内容,并重点分...     

基于低轨卫星与5G网络的融合技术研究

针对目前低轨卫星的发展和面向5G的天地一体化信息网络的需求,结合目前天地一体化信息网络发展现状,介绍基于低轨卫星与地面5G网络的天地一体化信息系统网络架构方案。分析不同网络架构的优缺点,给出目前网络发展阶段下推荐的网络架构。分析低轨卫星与5G网络融合所需的关键技术及解决方案。     

试分析铁路5G-R的网络特点及网络规划

为解决4G网络技术无法满足当今社会发展要求的问题,主要对铁路5G-R的网络特点及网络规划进行研究,分析5G网络技术的发展情况与技术特点,并提出铁路专用移动通信技术创新的思路,以期为相关人员提供参考。     

低轨卫星互联网5G空口适应性研究综述

第五代移动通信技术(5G)已正式投入商用,卫星网络与地面移动通信系统的融合是其中一个重要研究方向.针对5G体制在低轨(Low Earth Orbiting,LEO)卫星场景中应用的适应性问题,总结了不同研究机构、标准化组织以及学术界的研究进展,分析了由于卫星互联网特点带来的5G空口影响与挑战,给出了低轨卫星互联网5G空...     

基于5G技术的低轨卫星物联网技术

基于5G技术的低轨卫星物联网融合了地面5G技术灵活有效与低轨卫星网络广域覆盖的优势,是实现全球海量物联终端广域连续性泛在接入的必然选择。针对地面5G技术与低轨卫星物联网的融合,对低轨卫星物联网的组成和演进进行了全面概述,论述了技术体制的发展方向;针对低轨卫星物联网信道特性,对多普勒频移补偿技术、低轨卫星长时延信道补偿、卫星物联网随机接入等保证传输时效性和可靠性必须要解决的关键技术进行了适应性分析和设计,为未来低轨卫星物联网的发展提供支撑。     

卫星5G融合网络架构与关键技术研究

5G移动通信网络具有支持大容量、高速率、多样性业务等特点,但是受限于经济成本和外界环境条件,适合部署在人口密度较大的城区.卫星网络具有广覆盖、不受限于地域部署环境条件等特点,可以作为地面5G网络的有效补充,重点覆盖地面网络不可及的远洋、荒漠、高空等区域,提升网络覆盖的广度和深度.首先分析了国际标准化组织及相关联盟对卫星...     

基于通信感知计算融合的低轨卫星网络体系架构与关键技术

低轨(Low Earth Orbit,LEO)卫星网络凭借其在发射成本、广域覆盖和高抗毁性等方面的优势,已成为下一代全球移动通信系统发展的焦点。为了进一步支撑未来空天地组网通信、协作遥感、星上计算等多维功能的协同演进,低轨卫星网络需要将通信、感知与计算功能进行融合,获取性能协同增益。然而,传统低轨卫星网络中通感算三者长期隔立分治,需要在架构、网元功能协议、关键技术等方面进行重新设计与突破。基于此,介绍了基于通信感知计算融合的低轨卫星研究意义和相关研究基础;提出了融合组网架构构想和网元与协议体系,并详细阐释了架构的组成和工作方法;同时,对星间链路组网、协作计算、感知融合和动态接入等关键技术进行了分析;对融合架构和理论、信息在轨融合方法、卫星算力网络和动态资源分配等未来挑战和发展方向进行了探讨。     

方兴未艾的低轨卫星移动通信市场

进入90年代,世界上掀起一阵低轨卫星手持移动电话旋风,“铱”系统于今年9月23日正式投入商业运营,紧随其后的“全球星”系统也将于今年底或明年初投入运营。投资39亿美元、64颗卫星的“空中之桥”和投资达90亿美元、840颗卫星的“空中因特网”(Ｔｅｌｅｄｅｓｉｃ)系统也都将于世纪之交投入运行。据悉,目前全球正在运转的各类卫星总数已超过500颗,将要发射的还有1500颗,其中已进入轨道的低轨卫星近300颗,将要发射完成的低轨卫星有900多颗,占到卫星总数六成以上。可见低轨(ＬＥＯ)卫星系统已越来越成为今后几年新的增长热点。低轨卫星通信系…     

基于星载GNSS数据的低轨卫星精密定轨

本文介绍了基于星载GNSS观测数据的低轨卫星精密定轨和轨道精度评估方法,并基于GRACE卫星的实测数据开展定轨试验。分析结果表明,基于星载GNSS的动力学定轨可获取厘米级的卫星轨道,为未来低轨星座的精密轨道确定提供参考。     

智能超表面辅助低轨卫星通信技术综述

卫星通信能够提供超视距、大容量的通信服务,但在城市区域、峡谷森林等视线受遮蔽严重的区域,会出现视距衰落严重、多径效应显著等问题,影响通信质量。近年来出现的智能超表面(RIS)可以通过动态控制反射单元的电磁性质,构建可控电磁环境,为改善低轨(LEO)卫星通信质量提供新的思路。本文基于RIS基本原理与优势,对RIS用于LEO卫星通信中信道建模、信道估计、波束成形等关键技术进行探讨,最后分析了目前RIS在实际应用中面临的主要挑战,以期为LEO卫星场景下的RIS研究提供参考。     

利用低轨卫星星座的移动通信系统

本文介绍两种利用低轨地理卫星星座进行移动通信的系统。一种是英法联合研究提出的利用24颗低轨卫星组成的移动通信；另一种是美国研究提出的利用192颗低轨卫星组成的移动通信系统。最后将低轨卫星移动通信系统与同步卫星移动通信系统及高轨卫星移动通信系统进行了比较。     

基于TDD的低轨卫星跳波束资源分配算法

低轨(LEO)卫星跳波束技术可以灵活分配系统资源,适用于业务分布不均匀的场景。时分双工(TDD)方式可以减少星载和地面终端设备的天线数量,有效降低其复杂度,并有利于开展上下行非对称业务。本文提出一种基于TDD的LEO卫星跳波束资源分配算法,在满足业务需求的基础上,以最小化时域资源消耗为目标,建立支持跳波束和多频时分多址接入(MF-TDMA)机制的LEO卫星反向链路资源分配模型;综合考虑星地动态时延补偿,采取一种多层次的跳波束时隙架构设计,以最大化可用时隙为目标,建立上下行时隙切换模型,并提出一种基于TDD的跳波束时隙排布优化方法。仿真结果表明,对比于传统的MF-TDMA资源分配方法或固定多波束均分算法,本文提出的算法能有效提高系统的时隙利用率和吞吐量。     

面向低轨巨型星座的多目标卫星接入优化

低轨巨型星座可以提供全球无缝覆盖的卫星通信服务,但也会导致用户被卫星多重覆盖,如何选择最优的卫星进行接入,成为低轨巨型星座接入技术的关键问题。对此,提出一种基于粒子群的多目标卫星接入优化算法。综合考虑星地距离、卫星剩余可服务时间和卫星剩余负载等目标函数,根据不同业务类型的QoS需求,对参数赋予相应的权值;针对可视卫星数量多且动态变化的特点,通过粒子群算法进行低复杂度求解。仿真表明,相较于对比算法,所提算法对星地距离和卫星剩余可服务时间进行了优化折中,保障了服务时间和通信质量,提高了接入成功率,能够灵活满足用户的不同业务类型需求,适应用户业务不同时空分布以及业务离散化的场景。     

MIMO场景下的低轨卫星选星算法

低轨(LEO)宽带星座卫星通信作为地面5G无线通信系统的重要补充,始终面临地面可视卫星数量大、传统选星算法计算复杂度高等难题。为实现高效的卫星分组选择算法,基于多输入多输出(MIMO)系统原理,以大尺度路径损耗模型为基础,结合递减卫星选择算法,从而以较低计算复杂度、更快收敛速度有效逼近最优容量性能。该算法在典型LEO星座系统构型下通过数值仿真得到了验证,为未来5G低轨卫星星座通信传输方案设计提供了一种参考思路。     

低轨卫星网小区移动性对切换的影响

低轨卫星网络点波束覆盖布局与用户相对运动方向决定了用户在小区间的切换关系,并直接影响用户切换性能。该文针对两种典型的小区运动模式建立了移动模型,分析了驻留时间、切换概率和平均切换次数等移动性指标,并结合具体的信道分配策略分析比较了小区移动性对用户切换性能的影响。结果表明在小区低重叠度的条件下小区运动模式Ⅱ的用户切换性能优于模式Ⅰ,更适用于低轨卫星网络,为低轨卫星点波束的布局提供了参考。     

一种增量部署太赫兹链路的巨型近地轨道星座网络路由算法

太赫兹通信作为6G研究的关键技术之一,将在下一代巨型近地轨道(LEO)星座网络中与其他频段链路共存,在这样增量部署太赫兹的巨型LEO星座网络中,星间链路扭曲窗口期的路径次优问题将变得更加明显,现有的路由算法仅依赖于最短时延路径难以解决这个问题。为此该文提出一种增量部署太赫兹链路的时空图建模,以及考虑弯管转发和星间链路相结合的自适应选择路由算法(ATLS)。在Hypatia网络模拟器中的测试表明,与已有的路由方式相比,ATLS路由能够将任务完成时间降低了17.14%,端到端时延降低16.67%。     

低轨卫星星座物联网业务量建模

随着物联网(IoT)规模的不断发展,其业务需求呈现出多样化、全球化的趋势。针对地面物联网无法覆盖全球的缺点,卫星物联网尤其是低轨卫星星座(LEOSC)物联网可以有效地为地面物联网提供覆盖性能上的补充和延伸。由于低轨卫星星座物联网系统广覆盖、高动态的特点,其业务量统计特性需要考虑到环境因素造成的影响,这导致其业务量分布与...     

A distributed QoS routing based on ant algorithm for LEO satellite network

Low Earth Orbit (LEO) satellites provide short round-trip delays and are becoming in- creasingly important. One of the challenges in LEO satellite networks is the development of specialized and efficient routing algorithms. To satisfy the QoS requirements of multimedia applications, satellite routing protocols should consider handovers and minimize their effect on the active connections. A distributed QoS routing scheme based on heuristic ant algorithm is proposed for satisfying delay bound and avoiding link congestion. Simulation results show that the call blocking probabilities of this al- gorithm are less than that of Shortest Path First (SPF) with different delay bound.     

低轨预警系统动态任务规划启发式算法

该文针对低轨预警系统任务动态规划需求,从预警传感器资源和导弹跟踪任务角度对低轨预警系统动态任务规划问题进行了形式化描述,建立了系统动态任务规划的动态约束满足问题模型。该模型包括两级优化目标跟踪精度、资源利用率、传感器切换率、松弛度综合优化指标和方案调整幅度(调整率)指标;提出了求解动态规划问题的变邻域启发式搜索算法,设计了算法的直接插入、重新分配、替换和删除邻域结构及算子。通过仿真实验验证了基于梯度优化目标的动态规划模型的合理性,并说明启发式算法能有效求解低轨预警系统动态任务规划问题。