LEO卫星通信系统覆盖时间和切换次数分析.pdf

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1、第36卷第4期电子与信息学报V01．36No．42014年4月JournalofElectronics&InformationTechnologyApr．2014LEO卫星通信系统覆盖时间和切换次数分析杨斌①何锋①靳瑾②徐广涵①③f北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191)(清华大学航天航空学院北京100084)f北京信威通信技术股份有限公司北京1000941摘要：针对近地轨道(LE0)卫星移动通信系统，该文提出一种分析不同用户覆盖时问及切换次数的方法。在充分考虑地面用户随机分布特性的基础上，建立了卫星和波束对随机用户的覆盖时间统计模型，推导了星间切换及波束间切换平均次数

2、下限值的计算方法。最后通过铱星通信系统模型(包括铱星星座参数，地面站参数和阵列天线波束模型)对该方法进行了仿真分析，结果显示该方法能很好地近似用户随机覆盖时间统计特性及平均切换次数的下限值。关键词：低轨卫星；多波束天线；覆盖时问；切换次数中图分类号：TN927文献标识码：A文章编号：1009—5896(2014)04—0804—06DOI：10．3724／SP．J．1146．2013．00774AnalysisofCoverageTimeandHandofNumberonLEOSatelliteCommunicationSystemsYangBin①HeFeng①JinJin②X

3、uGuang_han①③(SchoolofElectronicandInformationEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)(SchoolofAerospace，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)(BeijingXinweiTelecomTechnologyIncorporation，Beijing100094，China)Abstract：Thispaperpresentsanapproachforanalysisofcoveragetimeandhandofnumbe

4、ronthemobileLEOsatellitecommunicationsystems，whichfullyreflectstherandomdistributioncharacteristicsoftheusers．Basedonthedistributionoftheuserlocations，thestatisticalmodelsofcoveragetimeonsatellitesandbeamsareproposed，andthelowerboundcalculationsoftheexpectednumberoninter—-beamhandofandinter—-

5、satellitehandofarederived．Simulationresultsdemonstratetheeffectivenessoftheproposedalgorithms，basedontheIridiumcommunicationsystemsmodelincludingtheparametersofconstellationandearthstation，themodelofthemulti—beamarrayantennas．Keywords：LowEarthOrbit(LEO)satellites；Multi—beamarrayantennas；Cover

6、agetime；Handofnumber1引言分析。在LEO卫星移动通信系统中，地面用户位置相目前，包括铱星和全球星在内的大多通信系统对星座内卫星而言随机分布，因此卫星对其覆盖范卫星都采用三轴姿态稳定和多波束阵列天线技术来实现星地通信，且都为卫星固定小区系统围内的不同用户有不同的覆盖时间。文献f8，9]建立(SFCS)[1-31。在SFCS中，卫星的每个波束相对卫了用户对单颗卫星的可视时间模型，分析了星间切星都是固定不动的，卫星的覆盖区被分成若干细小换平均次数的下限值。文献[9一l1]对通信卫星中的波的波束小区，且每个波束覆盖的小区会随同卫星一束间切换进行了分析。但是都没有充分考

7、虑移动用起移动。由于LEO卫星相对地面的高速移动，户在卫星及波束覆盖范围内位置的随机性。文献【9]一次通信过程可能经历多次的切换，包括卫星问切在对星间平均切换次数下限值分析时，利用卫星对换和波束问切换。因此，需要对LEO卫星通信星下点用户的最大覆盖时间近似卫星对每个用户的系统中的卫星覆盖时间和波束覆盖时间进行准确的覆盖时问。文献『9—11]在对波束间切换分析时，假设波束覆盖内的所有用户最大波束覆盖时间一致。实2013—05—30收到，2013—12—20改回际中，由于地面接入用户