衛(wèi)星通信關(guān)鍵技術(shù)研究報告

-.z.-..-可修編-.衛(wèi)星通信關(guān)鍵技術(shù)研究小組成員：冉文，鵬翔，亞飛小組分工：冉文〔**：〕：程序?qū)彶椋撐男Ｓ喰〗M分工：冉文〔**：〕：程序?qū)彶?，論文校訂李鵬翔〔**：〕：收集資料，編輯文獻，結(jié)果分析楊亞飛〔**：〕：仿真程序設(shè)計專業(yè)：電子與通信工程引言衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有覆蓋圍廣、受地理環(huán)境因素影響小等特點,從而使得衛(wèi)星通信成為當前通信領(lǐng)域中迅速開展的研宄方向和現(xiàn)代信息交換強有力的手段之一。目前,下一代衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)正朝著更高速率、更大帶寬的方向開展,其與地面通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合組成全球無縫覆蓋的信息交換網(wǎng)絡(luò)。隨著空間通信技術(shù)的飛速開展和業(yè)務(wù)需求的急速增長,有限的無線資源與多媒體業(yè)務(wù)不斷提高的QoS要求之間的矛盾曰益鋒利,使得設(shè)計可以支持高速、高質(zhì)量多媒體傳輸?shù)馁Y源管理策略成為當前空間通信領(lǐng)域關(guān)注的重點。同時,衛(wèi)星組網(wǎng)技術(shù)直接關(guān)系到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能否實現(xiàn)全球覆蓋以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的可擴展性問題,是衛(wèi)星通信系統(tǒng)研宂中的關(guān)鍵問題。相應(yīng)的,路由協(xié)議、鏈路切換等都要針對衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點重新設(shè)計,以星上路由交換為核心的新型衛(wèi)星通信系統(tǒng)是空間通信領(lǐng)域的另一個研究重點。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，在兩個或多個地球站之間進展的通信。它是微波通信和航天技術(shù)根底上開展起來的一門新興的無線通信技術(shù)，所使用的無線電波頻率為微波頻段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。這種利用人造地球衛(wèi)星在地球站之間進展通信的通信系統(tǒng)，則稱為衛(wèi)星通信系統(tǒng)，而把用于現(xiàn)實通信目的的人造衛(wèi)星稱為通信衛(wèi)星，其作用相當于離地面很高的中繼站，因此，可以認為衛(wèi)星通信是地面微波中繼通信的繼承和開展，是微波接力通向太空的延伸。衛(wèi)星通信是空間通信的一種形式，它主要包括衛(wèi)星固定通信、衛(wèi)星移動通信和衛(wèi)星直接播送三大領(lǐng)域。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋面大、頻帶寬、容量大、適用于多種業(yè)務(wù)、性能穩(wěn)定可靠、機動靈活、不受地理條件限制、本錢與通信距離無關(guān)等優(yōu)點。多年來，它在國際通信、國通信、軍事通信、移動通信和播送電視等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。下面我們就從衛(wèi)星通信的開展簡史、現(xiàn)狀、趨勢等方面對衛(wèi)星通信進展概括和綜述。-.z.摘要本文從分析衛(wèi)星通信的特點入手，綜述了衛(wèi)星通信的主要相關(guān)技術(shù)的開展狀況，概述了典型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能特點并給出了衰落信道的模型，進展了仿真，介紹了衛(wèi)星通信的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化開展情況，并展望了開展前景。移動性管理是LEO(低軌衛(wèi)星(lowearthorbit))衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的一個重要問題.提出了LEO網(wǎng)絡(luò)中一種改良的基于移動的位置更新和尋呼方案.在這種方法中我們引入了"元小區(qū)〞概念,它由兩個相鄰波束組成.首先闡述了基于"元小區(qū)〞模型的位置管理策略,然后推導(dǎo)了基于移動的動態(tài)位置管理的數(shù)學(xué)模型,并利用該模型分別計算了LEO網(wǎng)絡(luò)中單位呼叫的位置更新和尋呼代價.通過元小區(qū)方案和普通小區(qū)的在各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)環(huán)境下的性能比較證明了"元小區(qū)〞方法的有效性和強健性.最后為了進一步減小"元小區(qū)〞方法中的尋呼代價,提出了強制更新策略,它強制移動終端在穿越兩顆衛(wèi)星覆蓋區(qū)的邊界時進展位置更新操作.關(guān)鍵詞:衛(wèi)星通信；位置管理；終端尋呼；元小區(qū)；位置更新；移動衛(wèi)星通信；星上處理；星上交換；多波束天線；蜂窩網(wǎng)衛(wèi)星系統(tǒng)-.z.AbstractAfteranalyzingthecharacteristicsofsatellitemunications,thedevelopingstatusofmunicationsatelliteplatform,availablefrequencyresource,aswellastherelatedkeytechniquesaresummarized.Throughintroducingsometypicalsatellitemunicationssystems,werepresentedtheapplicationsandindustrializationofsatellitemunications,andfurthermoreshowsthebrightprospects.MobilitymanagementisanimportantaspectinLEO(lowearthorbit)systems.Interrestrialwirelessnetworks,themovementoftheusertriggerslocationupdatinganddeterminesthepagingscheme,whileinLEOsatellitesystems,thelocationupdatingandpagingismainlybasedonthemovementofsatellite.TerrestriallocationmanagementtechniquesmustbealteredtofittheLEOsystems.Thispaperintroducesamodifiedmovement-basedlocationupdatingandpagingschemeinLEOnetworks.Inthisschemethemeta-cellconceptisproposedwhichincludestwospot-beamsofonesatellite.Firstthelocationmanagementschemebasedonthearchitecturewithmeta-celllocationareaispresented.Thenananalyticalmodelisappliedtoformulatethecostoflocationupdatingandpagingforthemovementmeta-cellbaseddynamiclocationupdatingscheme.Theparisonofperformancebetweenthemeta-cellarchitecturemethodandtheconventionalsignal-spot-cellarchitecturemethodisprovidedtodemonstratethecost-effectivenessandrobustnessoftheproposedschemeundervariousparameters.Toreducetheimpactofmeta-cellarchitectureonthelocationpagingcost,aforcedlocationupdatingstrategyispresentedwhichisusedinthecasesthatthemeta-cellincludesthetwospot-beamsfromdifferentsatellites。Keywords:satellitemunications;mobilesatellitemunications;onboardprocessing;onboardswitching;multi-beamantenna;cellularsatellitesystem目錄TOC\o"1-2"\u第一章衛(wèi)星通信綜述附錄1MATLAB仿真程序*移動速度載波頻率:要求衰落系數(shù)的數(shù)量%多普勒頻移));%多普勒頻譜%產(chǎn)生高斯隨機序列clf%%計算抽樣時間間隔fh=1;%%調(diào)制信號帶寬(Hz)fs=100*fh;%%一般選取的抽樣頻率要遠大于基帶信號頻率，即抽樣時間間隔要盡可能短。ts=1/fs;%%根據(jù)抽樣時間間隔進展抽樣，并計算出信號和包絡(luò)t=(0:ts:pi/2)';%抽樣時間間隔要足夠小，要滿足抽樣定理。envelop=cos(2*pi*t);%%DSB信號包絡(luò)y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已調(diào)信號%畫出已調(diào)信號包絡(luò)線plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3);holdonplot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3);%畫出已調(diào)信號波形plot(t,y,'b','LineWidth',3);a*is([0,pi/2,-1,1])%holdoff%*label('t');%寫出圖例legend('包絡(luò)','雙邊帶已調(diào)信號')functiondrawsatelliteorbita=26560;%衛(wèi)星軌道的長半軸.e=0.02;%e是橢圓的偏心率.E=[0:0.1:2*pi];*=a*(cos(E)-e);y=a*sqrt((1-e^2))*sin(E);z=0*E;DtoR=2*pi/360;A1=[32.892.8152.8212.6272.8332.8];%衛(wèi)星星座數(shù)據(jù).fork=1:6A=A1(k)*DtoR;%升交點的經(jīng)度B=55*DtoR;%軌道的傾角C=pi/100;%近地點幅角%總共有6個衛(wèi)星軌道平面R1=[cos(A)-sin(A)0;sin(A)cos(A)0;001;];R2=[100;0cos(B)-sin(B);0sin(B)cos(B);];R3=[cos(C)-sin(C)0;sin(C)cos(