基于信道质量的卫星资源及性能优化技术研究

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1、万方数据博士学位论文基于信道质量的卫星资源及性能优化技术研究SatelliteResourcesandPerformanceOptimizationTechniquesBasedonChannelQuality学号：10609006完成日期：窒Q!垒!Q圣大连理工大学DalianUniversityofTechnology万方数据论文作者签名：指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2．评阅人3：评阅人4：评阅人5：／1绷珊／1V：u”答辩委员会主窭：红兰萎么裁缝莲兰一委员3：委员4：答辩日期：丝!竺：!!：!万方数据Autho

2、r’sSignatuSupervisor’ssignReviewers：ExaminingCommitteeChairman：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefense：2盈2丝丝：．I万方数据大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在

3、论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：万方数据大连理工大学博士学位论文摘要卫星通信以其覆盖范围广、通信容量大、不受时间限制、便于实现全球无缝链接等众多优势，被认为是建立全球通信的一种重要手段。在LEO．地通信中，由于LEO卫星与地面站不可视时无法实时回传数据，为了提高LEO卫星数据传输的时效性，目前主要通过GEO卫星转发至地面站。然而，GEO卫星的信道、速率等通信资源十分有限，如何合理而有效地管理GEO卫星的资源，提高资源利用率，己成为GEO．LEO卫星通信研究中

4、的一项重要内容。在GEO卫星转发至地面站(GEO．地)的通信中，如何提升系统吞吐量性能也一直是星地通信研究的热点问题。本文针对GEO．LEO卫星通信资源管理中的核心问题——信道分配和流量控制，以及GEO．地通信中吞吐量性能和信道质量监测技术开展了研究。本文主要创新工作如下：f1)针对GEO．LEO卫星通信的信道分配问题，提出了综合加权卫星信道分配算法。该算法通过对卫星信道质量、卫星可通时间、卫星剩余存储空间和卫星任务级别几个参数分配不同的权值，确定LEO卫星优先级。高优先级的LEO卫星优先获得信道资源，从而降低了LEO卫星

5、的数据丢失量。该算法针对LEO卫星发起呼叫和强占信道分别设定了约束条件，避免了频繁强占，提高了信道利用率，满足了数据完整、可靠传输要求。(2)针对GEO．LEO卫星通信的流量控制问题，提出了基于信道质量的非合作Nash博弈卫星通信流量控制方法。该方法根据各LEO卫星的“非合作”关系，基于信道质量、吞吐量和通信时延，建立了GEO—LEO卫星通信的收益函数，通过理论分析证明了该收益函数的Nash均衡解的存在性和唯一性，并采用迭代法求得了Nash均衡解。仿真结果表明，Nash均衡解优化了系统吞吐量和时延性能，使系统收益函数达到最

6、大。(3)针对GEO．地通信吞吐量性能优化问题，提出了变帧长传输技术。在不同信道质量时，采用最优帧长进行通信，使系统获得了最大吞吐量性能，并针对Ka波段进行了吞吐量性能分析。此外，本文研究了工程应用的吞吐量性能，提出了工程应用的传输帧长度设计方法。该方法基于均方误差的思想，在每个信道误码率区问确定一个传输帧长度，从而限定了帧长数量。仿真结果表明，该方法设计的帧长不仅提高了系统吞吐量，而且降低了系统工程应用难度。最后，本文给出了低信噪比信道质量监测序列长度的设计方法，该方法设计的监测序列长度满足信道监测的实时性要求，并提高了

7、接收端的捕获概率，降低了捕获时间。关键词：卫星通信；吞吐量；信道分配；流量控制；信道监测万方数据基于信道质量的卫星资源及性能优化技术研究SatelliteResourcesandPerformanceOptimizationTechniquesBasedonChannelQualityAbstractSatellitecommunicationiSregardedasallimportantwayofglobalcommunicationandithasadvantagesof、Ⅳidecoverage，greatdata

8、transmission,notimerestrictionandgloballyseamlessconnections．InLowEarthOrbit(LEO)-groundeommunication，dataCall’tbetransmittedinrealtimeinthecaseofunsmoo