低轨卫星通信系统的快速终端切换策略与仿真技术研究

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1、摘要摘要在通信技术多元化发展的今天，卫星通信作为一种重要的通信方式，正发挥着越来越大的作用。LEO以较小时延和地面移动终端低功耗等优点，正成为未来卫星移动通信系统的一个重要发展方向。目前卫星通信系统中的终端大多是慢速终端。所谓慢速，是指移动速度在几十km每小时以下，如手持终端、车载终端等。但是，随着科技的发展，全球化趋势的加强以及一些特殊行业的需求，势必需要进行长距离的通信，这时就需要速度非常快(时速上千km)的移动终端来服务，例如航空业中洲际间的飞机、航天中的宇宙飞船、军事上的飞机、导弹等等。对于这些飞行高度高，飞行速度快的终端，采用覆盖范围广的LEO

2、星座是一种很好的方法。为了与这些快速终端通信，及时掌握其状况以及向其发送控制指令，要求通信的时间最长，无法通信的时间最短，通信时延最短。这里的时延既包括从终端发送状态信息到控制台的时延，也包括从控制台发送控制指令到终端的时延。终端在各卫星覆盖区内快速移动，从一个覆盖区切换到另一个覆盖区。当同时有多颗卫星同时覆盖终端时，终端选择其中哪一颗来建立连接就直接关系到上述的各种性能。第一章为绪论，简单阐述卫星通信的发展概况、前景、意义、趋势及LEO卫星通信系统特点。然后介绍了本文研究的内容、创新点及全文结构安排等。第二章研究了低轨卫星通信系统(LEO)中两种支持快

3、速终端的切换算法，详细介绍了系统模型的结构，以全球星系统(GLOBALSTAR)和铱系统(IRIDIUM)为例，通过仿真，分别对“最长覆盖时间优先"和“最短路径优先’’两种算法下快速终端的切换时延情况进行统计和比较，得到了有一定参考价值的结果。第三章研究LEO系统中的动态信道预留策略，针对普通终端和特殊终端，在非均匀的业务分布情况下，提出一种带优先级的信道预留策略。通过理论分析和仿真结果表明，该策略提高了特殊用户的切换性能。第四章研究了卫星通信中的多波束天线的仿真建模问题，对比了两种不同排列的多波束天线对于系统切换性能的影响，同时给出了在OPNET中对多

4、波束天线的建模方法以及相关的无线管道建模方法。第五章是全文总结，概括本文的研究意义、研究目的和工作内容，并指出需摘要要进一步研究的问题。关键词：卫星通信，切换，多波束天线，OPNET建模IIABSTRACTABSTRACTAsallimportantwayofcommunication，satellitecommunicationisplayinganimportantroleintoday’Scommunicationworld．LEOsatellitecommunicationsystemisthedirectionoffuturesatellite

5、communicationbecauseoftheshortpropagationdelayandthelowpowerconsumption．Atpresent，mostterminalsinsatellitecommunicationsystemsareslow-movingterminalsofwhichthevelocityisbelowseveralkilometersperhour，forexample，portable—phones，mobile-phones，etc．Butwiththedevelopmentoftechnology，th

6、etendencyofglobalizationandsomespecialserviceneedslongdistancespacecommunication．Thenfast-movingterminalsareneeded．Forexample，theaircraftsbetweencontinents，spacecraft，militaryaircrafts，missiles．TheLEOsatellitenetworks，whichCancoverwideareas，aleusedtobestsatisfythefast-movingtermi

7、nals．Inordertocommunicate诵tIlthesefast—movingterminals，manipulatetheirstatesandsendcontrolcommandtothemintime，maximumcommunicationtime,minimumnon-communicationtimeandminimumdelayareconsidered．Thedelaycontainsboththedelayoftransmittingstateinformationfromtheterminaltotheconsoleand

8、thedelayoftransmittingcontrolinformation