GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)動態(tài)信道分配算法研究.pdf

1、進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期，民用和軍用兩方面需求都推動著寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展。在民用通信領(lǐng)域，由于多媒體業(yè)務(wù)已經(jīng)深入到人們的日常生活當(dāng)中，全天候、多地域、大容量的多媒體通信業(yè)務(wù)已成為市場的必然需求；在軍用通信領(lǐng)域，語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等戰(zhàn)地信息的實(shí)時共享已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中最為關(guān)鍵的任務(wù)。為了滿足用戶對于多媒體通信的迫切需求，各國都將寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)作為通信基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)發(fā)展方向，致力于建設(shè)一個融合空間和地面寬帶通信的天地

2、一體化通信網(wǎng)絡(luò)體系。作為其中的重要組成部分，GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)的研究受到了廣泛的重視。
　　隨著衛(wèi)星通信頻譜資源的逐漸緊張，傳統(tǒng)的固定信道分配方式由于只能實(shí)現(xiàn)較低的信道利用率，已經(jīng)不能滿足日益增長的用戶需求，因此，動態(tài)信道分配成為GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)中的一個重要問題。動態(tài)信道分配算法設(shè)計必須重點(diǎn)考慮系統(tǒng)延時和算法復(fù)雜性：由于衛(wèi)星處于同步靜止軌道，信號的傳輸時延較長，如果算法的系統(tǒng)延時過長可能導(dǎo)致當(dāng)信道分配方案傳遞

3、到目的地面站時已經(jīng)“無效”了；另一方面，由于星上設(shè)備處理能力有限，動態(tài)信道分配算法的復(fù)雜性不能過高。本文重點(diǎn)研究基于演化計算的動態(tài)信道分配算法設(shè)計過程中的幾個問題：
　　第一，GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究。信道分配算法必須依存于一個特定的衛(wèi)星系統(tǒng)，因此，本文首先研究GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并且針對衛(wèi)星的有效載荷、地面網(wǎng)絡(luò)控制中心、關(guān)口站和用戶終端提出相應(yīng)的設(shè)計方案。
　　第二，GEO寬帶多媒體通

4、信衛(wèi)星系統(tǒng)的信息鏈路接入體制研究。信道分配算法的設(shè)計依賴于信息鏈路的接入體制，不同的接入體制適用不同的信道分配方案。本文針對衛(wèi)星系統(tǒng)上、下行信息鏈路的不同業(yè)務(wù)需求，提出上行鏈路采用MF-TDMA多址方式，下行鏈路采用TDM復(fù)用方式的接入體制，并據(jù)此設(shè)計了相應(yīng)的信息幀格式和捕獲同步方案，利用OPNET仿真軟件對其性能進(jìn)行仿真分析。
　　第三，GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)多波束天線對中國大陸地區(qū)優(yōu)化覆蓋的研究。衛(wèi)星天線點(diǎn)波束數(shù)量是所能

5、分配信道的集合，因此，在設(shè)計動態(tài)信道分配算法之前，必須先確定點(diǎn)波束的數(shù)量。由于本文研究的衛(wèi)星系統(tǒng)只針對中國大陸地區(qū)的用戶，所以需要對點(diǎn)波束的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，在能夠保證對中國大陸完全覆蓋的前提下，盡量減少點(diǎn)波束的數(shù)量，從而降低轉(zhuǎn)發(fā)器的負(fù)擔(dān)。據(jù)此，本文提出一種多波束覆蓋優(yōu)化算法，并利用MATLAB仿真軟件對其性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　第四，GEO寬帶多媒體通信衛(wèi)星系統(tǒng)業(yè)務(wù)模型和干擾模型研究。信道分配的具體算法是基于干擾和業(yè)務(wù)的，也就是說，

6、系統(tǒng)要根據(jù)所承載的業(yè)務(wù)來分配信道，同時必須滿足系統(tǒng)的干擾容限。本文在研究原有的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)源模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)多媒體業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)的特性，提出采用自相似過程來擬合衛(wèi)星系統(tǒng)的業(yè)務(wù)信源模型，并對自相似業(yè)務(wù)流的特點(diǎn)、產(chǎn)生方法以及估計方法進(jìn)行系統(tǒng)闡述。仿真結(jié)果表明，具有不同自相似特征參數(shù)的業(yè)務(wù)流進(jìn)行聚合后，該聚合流仍然具有自相似的特點(diǎn)，并且用來表征自相似特性的參數(shù)H，非常接近具有最大自相似參數(shù)業(yè)務(wù)流的H值，也就是聚合后業(yè)務(wù)流的突發(fā)性和具有最強(qiáng)突發(fā)業(yè)務(wù)