基于分布式星群的双层星座设计

当前,陆地通信系统已无法满足日益复杂的信息需求,利用空间信息网络实现全球范围内的无缝覆盖和高效容量传输成为研究热点。现有卫星通信系统以单层星座为主,缺少高低轨卫星之间的协同。提出了一种基于分布式星群的双层星座设计,以基于分布式星群的低轨卫星作为网络架构的基础,采用星间链路实现低轨卫星之间的通信,通过高轨卫星实现中低纬度地区覆盖性能加强。仿真结果表明,所提方法在仅依靠在国内部署卫星地面站的前提下可实现全球多重覆盖。     

LEO星地Wi-Fi方案设计与验证

低轨(LEO)卫星到地面之间的无线保真(Wi-Fi)通信系统当前已经获得了广泛关注.针对LEO卫星信道的高误码、长时延等特点,采用导频插入、选择重传、帧聚合等方法对IEEE802.11 g进行改进,并在开放式无线接入研究平台(WARP)v3上完成了改进方案的设计.对改进后方案的多普勒频偏性能、远距离传输速率以及高速移动条件下的传输速率等系统性能进行测试的结果表明,改进后方案在复杂信道环境下可以获得比商业Wi-Fi更好的系统性能.通过模拟验证改进方案的系统性能,证明了基于LEO卫星的Wi-Fi卫星通信系统的可实现性.     

一种低轨卫星星地链路评估系统的设计

低轨卫星移动通信是无线通信未来的主要发展方向之一。对低轨卫星星地链路特性的研究,可有效提高系统容量和组网应用效率,也迫切需要建立真实可信的实验验证平台。文章以低轨卫星通信系统星地链路验证及评估为目标,从低轨卫星星地链路特点出发,分析星地链路评估中关键指标,设计低轨卫星星地链路实验验证平台,可满足低轨卫星通信系统星地链路质量的评估要求,为低轨卫星移动通信系统的体制、组网协议等各类设计提供支撑。     

LEO/MEO通信系统ISL性能分析与设计

由低轨(LEO)和中轨(MEO)卫星构成的卫星通信系统可以充分利用LEO和MEO的各自轨道优势,具有较好的组网通信性能。在LEO与MEO卫星之间建立星间链路,使卫星之间存在直接的通信路径,可以提高网络的自治性,减少传输时延,降低对地面站的依赖。本文首先分析建立MEO星座与低轨LEO星座星间链路的可行性,然后通过STK软件仿真影响LEO/MEO星间链路特征参数的变化情况,进一步分析LEO/MEo星间链路预算。     

基于随机几何的低轨星座下行通信链路仿真与分析

低轨卫星网络具有低成本、大容量、广覆盖的特性,是未来空天地海一体化网络中的重要支柱和6G网络的关键组成部分,开展链路分析对于低轨星座链路设计与优化具有重要意义。由于低轨卫星移动性强、星地电磁环境复杂、链路较长等特点,星地信息传输与传统地面移动通信有着显著差异。根据低轨星座的特性构建星座网络的随机几何BPP模型,并针对低轨星座空间分布及移动特征,分析了单星及多星场景下的损耗、干扰等对星地通信链路的影响。通过给出星座系统干扰期望计算方法,并基于所构建BPP网络对星地通信链路特性进行仿真。仿真结果表明,构建随机几何的基于BPP分布的星座模型可以很好地模拟卫星网络的状态,采用随机几何对低轨星座下行通信链路进行仿真分析,能够得到更具泛化的星座构型下低轨星座对地面站的干扰情况,为巨型低轨星座网络分析及星地链路设计提供了参考。     

面向低轨多星协作的非正交传输资源分配方法

近年来,低轨卫星星座的密集化使得通过低轨卫星之间的协作通信来提高网络吞吐量的能力得到增强。然而,卫星网络的大空间尺度特性使得传输链路间的时间异步性不容忽视。因此,对在低轨卫星协作通信场景中利用异步非正交传输来提高公平感知率展开研究。首先,推导了该场景下异步容量的表达式用于优化问题的建模,该问题联合考虑了卫星终端连接关系和卫星发射功率分配的优化。为了解决该混合整数非线性问题,提出了一种基于偏好列表的联合资源分配算法,该算法将原优化问题分解为卫星终端连接关系子问题和卫星发射功率分配子问题,在给定偏好列表的情况下分别通过Gale-Shapley算法和Dinkelbach算法求解,然后根据子问题每轮迭代结果更新偏好列表求得最终解。仿真结果验证了采用异步非正交传输在低轨卫星通信网络中的优越性和提出算法在最大最小公平性方面的有效性。     

低轨遥感卫星Ka频段捕获跟踪的设计及应用

随着对地观测技术的快速发展,遥感卫星空间分辨力的不断提高,星地链路传输的信息量越来越大,码速率越来越高,数据传输频段已经由传统的X频段扩展到Ka频段,以满足海量遥感数据传输的需求。但Ka频段低轨遥感卫星波束非常窄,遥感卫星地面接收系统需要具备良好的跟踪性能,才能实现系统稳定的捕获跟踪,保证接收数据的质量。文中通过对跟踪方式和跟踪精确度方面进行分析和论证,优化捕获跟踪流程,实现对低轨遥感卫星Ka频段的捕获跟踪。文中提出利用S频段跟踪引导Ka频段跟踪的方式,高低仰角采用不同的优化流程设计,结合高分辨力对地观测系统重大专项的先期研究内容和某地面接收站进行了设计验证,结果表明,可实现低轨遥感卫星Ka频段的捕获跟踪,待时机成熟,可进行工程应用。     

卫星TCP加速技术研究

由于卫星链路长时延高误码的特点,传输控制协议(TCP)在卫星链路上效率很低。提出了一种卫星通信系统中TCP加速网关的设计实现方法,介绍了基于加速网关的卫星网络结构,描述了其关键技术实现,对提出的设计实现方法在OPNET中进行了仿真验证。仿真结果表明,该技术大大提高了TCP应用在卫星链路上的传输效率,而且在多连接共享带宽时保持了较好的公平性。     

一种低轨卫星通信的定时提前计算方法

低轨(LEO)卫星网络作为地面网络的重要补充,是未来天地一体化网络的重要组成部分。由于LEO卫星的高移动速度以及星地通信的大传播距离造成了高传播时延,因此需要新的针对LEO卫星星地通信背景的上行链路的定时提前量(TA)的计算策略。本文基于LEO卫星的星地通信场景,介绍了TA及其在协议中的规定,并针对LEO卫星的特点,提出一种LEO卫星通信的定时提前计算方法。通过仿真分析验证了所提方案的有效性,为LEO卫星星地通信系统的设计提供了参考。     

卫星移动通信系统集成验证设计

为解决卫星移动通信系统的总体设计和技术体制验证问题,本文面向高轨全球移动卫星通信系统,对系统集成验证环境进行了研究,分析了构建卫星移动通信集成验证系统的目的,介绍了卫星移动通信系统架构,提出了卫星移动通信集成验证系统组成、接口和验证内容,总结了集成验证的意义。