一种卫星移动通信语音业务半持续调度机制

基于LTE的卫星移动通信系统将3GPP LTE标准与卫星通信技术相结合,对实现移动通信的高速全球覆盖具有重要的意义.然而,卫星通信面临的高误码率、上下行带宽非对称等问题,对卫星移动通信的资源调度和服务质量保证提出了重要挑战.以LTE半持续调度机制为基础,针对卫星移动通信语音业务,提出了一种上行无线资源调度方案VoSPS.VoSPS中增加了基于上行信道质量的准入机制和截断机制,减少了上行资源的浪费;引入了一种基于语音服务满意度的语音编码速率调整算法,增加了系统的用户容量.仿真结果表明,VoSPS能有效提高系统的用户满意度和语音业务容量.     

GMR-1 卫星通信系统中基于判决的切换算法

在卫星移动通信系统中,卫星和用户都处于运动中,当用户穿越波束边界时需要进行切换.切换是卫星移动通信系统中重要的组成部分,切换算法的好坏直接影响移动通信质量.在无线资源受限的卫星移动通信系统中,不必要的切换会造成系统资源浪费.地面和卫星移动通信存在差异,地面移动通信系统中的越区切换算法在卫星移动通信网络中不再适用.针对现有波束切换算法在切换判决时没有考虑当前链路质量,提出一种基于判决的卫星波束切换算法.该算法根据当前链路质量动态地调整切换迟滞值参数的变化,并为不同速度的用户设置不同的切换触发时间.仿真结果表明,与现有的卫星点波束切换算法相比,所提算法能够合理地触发必须切换,避免不必要的切换,从而降低网络的乒乓切换和切换失败率.     

面向低轨卫星网络的用户随遇接入认证协议

低轨卫星网络能够作为地基网络的补充网络为地形复杂的区域提供网络服务。针对低轨卫星网络信道开放、网络拓扑结构动态变化和用户终端海量的特点导致的安全问题、服务质量问题和网络控制中心负载问题,提出了一种基于Token的动态接入认证协议,基于卫星轨迹可预测性和时钟高度同步的特点构造预认证向量,实现用户的随遇接入和无缝切换。仿真分析结果表明:该协议完全满足安全需求,并且具有较低的切换延时和计算开销,可实现低轨卫星网络中用户的高效、安全接入认证。     

低轨卫星通信信道分配策略

针对低轨卫星通信轨道高度低、运动速度快、切换频繁的特点以及业务类型和用户类型逐渐丰富的发展趋势,提出高业务量下基于差分进化算法的自适应信道预留策略,动态调整信道预留数目,保证高优先级用户的及时接入;低业务量时提出非预留信道分配方案,满足高优先级用户的理想带宽需求,充分利用系统的信道资源.小区信道全部被占用时,提出增强型排队策略,令暂时无法接入的用户加入排队序列,根据综合优先级依次接入,进一步提升用户体验和系统整体性能.实验证明,该方案可有效提高系统资源利用率,保障各类用户的体验,使系统整体服务质量更佳.     

基于效用函数的LEO卫星移动通信系统波束切换

针对提供多种业务的LEO卫星移动通信系统,考虑不同的业务类型和呼叫类型,定义了基于效用函数的系统用户满意度,并用其度量系统服务质量;以最大化系统用户满意度为准则,给出了波束切换策略,建立了有约束的非线性规划模型;该模型的求解结果决定了是否接受一个切换呼叫.仿真结果表明该策略在保证系统服务质量要求的同时,有效地降低了波束小区的切换掉话率,并且算法简单、信令负荷小.     

全球导航星座的远地/深空导航应用研究

全球卫星导航系统为低轨和地面用户提供导航服务已有广泛的研究.中高轨卫星以及深空卫星的定轨、定姿和时间同步,目前主要利用地面测控系统完成,存在设备复杂、投资高、无法同时支持大量飞行器、无法自主运行等缺点.本文研究中高轨卫星和深空卫星利用全球导航星座进行定轨、定姿和授时服务的可行性,实现其扩展应用,寻求全球导航星座作为天基网时空基准的高效途径,使得天基网的自主导航与自主运行成为可能.论文提供了一套解决方案,在不增加卫星设备的前提下,通过星间链路的巧妙设计,实现对远地、深空飞行器的无源导航服务,重点研究了卫星可见性、几何精度因子（GDOP）等内容,进行了定位、定时精度分析,为全球导航星座的建设提供思路.     

关系亲密程度的LTE异构网络切换算法

处于宏蜂窝和毫微微蜂窝覆盖范围内的用户设备为满足用户体验质量,需进行大量的切换操作,随着总切换次数的增加,用户设备将持续占用部分物理资源,导致系统吞吐量降低.提出一种关系亲密程度的长期演进(LTE)异构网络切换算法,通过统计用户设备接入毫微微蜂窝的历史信息来估计用户设备与毫微微蜂窝的关系亲密程度,利用该属性对等待切换的用户设备进行优先级排序,结合用户设备的接收信号强度、移动速度、毫微微蜂窝可用带宽进行综合切换判决.数值结果表明提出的切换算法大幅降低总切换次数,显著减少不必要切换次数,有效提高系统吞吐量.     

低轨卫星移动性管理仿真平台研究及实现

针对当前低轨卫星通信系统在移动性管理仿真方面的空白,以铱星星座为参照,基于OPNET设计了一个低轨卫星移动性管理仿真平台.针对低轨卫星的运行特点,从工程实现的角度设计了一套基于接收信号强度测量的硬切换方案,包括星间切换和波束间切换的信令流程.仿真结果表明,该平台能够正确模拟低轨卫星通信系统的工作状态,在不同条件下对卫星通信和切换质量进行对比并输出相关数据参数,为低轨卫星通信系统的研究开发工作提供参考和指导.     

无人机位置、缓存与用户接入联合优化方法

无人机作为空中基站,不仅可为地面用户提供移动通信服务,还可预先存储热点内容,有效提升了边缘通信能力。对无人机位置部署、无人机缓存配置与用户接入进行联合优化可大幅提升网络性能,然而传统优化方法计算量庞大且收敛速度慢。为解决上述问题,将该联合优化问题分解成无人机编队部署子问题和缓存接入子问题,设计了一种集中式和分布式相结合的快速资源分配优化方法。针对部署子问题,分阶段进行集中式一致博弈建模和分布式势能博弈建模,提出了一种基于较优响应的分阶段部署算法;针对缓存接入子问题,构建“用户-内容”虚拟体,将缓存与接入的联合问题建模为虚拟体与无人机缓存空间的匹配问题,提出了一种基于匹配的虚拟体接入算法。仿真结果表明,所提方法和传统分布式较优响应方法相比,具有更快的收敛速度和更高的全局性能。     

一种多粒子群切换决策机制

提出了一种切换决策机制,支持总最佳连接ABC(always best connected).该机制综合考虑接入网络状况、应用需求、用户对接入网络编码制式偏好、用户对接入网络供应商偏好、终端当前运动速率和终端当前剩余电量等因素,通过博弈分析,基于含最优变异的多粒子群优化算法,寻找把N个终端分配到M个接入网络的最佳切换决策方案,使用户和网络提供方效用达到或接近Nash均衡下的Pareto最优.仿真结果表明,该机制是可行和有效的.     

一种低轨卫星星座系统中的路由算法设计

针对低轨(low earth orbit,LEO)卫星星座系统中路由较复杂的问题,结合了最短路径与次选最短路径,提出了一种低轨卫星星座系统中的路由算法设计,通过仿真和分析表明该算法在综合考虑新呼叫和切换呼叫时具有较高的优越性.     

低轨卫星互联网多属性切换控制方法

针对低轨(low earth orbit, LEO)卫星通信系统中星间单属性切换容易造成当前属性最优而其他属性较差的问题，提出一种LEO卫星星间多属性切换路径筛选算法。该算法根据终端的运动情况以及卫星星历信息预测未来一段时间内可供终端切换的所有服务卫星。同时考虑服务时长、仰角以及空闲信道3个属性对星间切换的影响，找到一条在3种属性上都较优的切换路径。仿真结果表明，所提算法不仅可以降低切换失败率，还可以降低星上的平均负载以及新呼叫的阻塞率。     

低轨卫星移动通信中调制分类器的研究与设计

利用小波变换对低轨卫星移动通信中常见数字调制样式的分类方法进行了研究,提出了以相邻码元间相位差为特征量的不同调制数调相信号的分类算法,研究了以小波变换产生的阶梯波为特征量的不同调制数调频信号的分类算法和调频调相信号之间的分类算法,最后利用这些算法对其分类器进行了设计,通过MATLAB仿真证明,所设计的分类器,在低信噪比下对低轨卫星移动通信中常见的调制信号有较好的分类效果.     

GMR-1卫星通信系统中的降低切换时延算法

相对于地面移动通信系统,高轨道静止卫星系统(high orbit geostationary satellite system,GEO)具有波束覆盖大、信号传输时延长、星上资源受限等特点.当前地面移动通信系统切换算法不能满足GEO卫星移动通信系统实时性要求.提出了一种降低卫星通信系统切换时延算法,该算法利用卫星通信移动终端位置信息和历史测量信息获得切换位置区域,根据规划导航路径是否经过切换位置区域进行切换预判,结合移动终端移动矢量和移动速度对可能跨越切换位置区域进行更精确切换判决.与现有地面移动通信系统切换算法相比,该算法不仅利用了移动终端的功率测量和接收信号质量等传统参量,而且综合考虑了移动终端位置以及移动矢量信息.仿真结果表明,该算法不但可以大幅降低卫星波束切换的时延,而且降低切换的乒乓效应.     

混合决策下认知无人机网络中继选择算法

针对无人机辅助通信网络频谱效率亟待提高的问题,提出了认知无人机网络的混合决策中继选择算法,构建切换容忍和时延容忍的设计方案.通过时延信息确定候选中继簇,使其具备最佳通信条件的节点,完成数据传输,获得中断概率性能的提升,解决阴影区域链路切换可靠性过低的问题.仿真结果表明:与传统单参数决策方案相比,在不同接入策略下其中断概率分别下降30％和33％.     

低轨卫星通信系统中的一种呼叫接入控制策略

对于低轨卫星通信系统(LEO)的每个小区来说,随时都有大量的新呼叫切换呼叫到达,并要求在本小区内分配有限的信道资源进行通信。这就需要一种呼叫接入算法具有优化系统性能,改善呼叫阻塞率和信道利用率等参数,因此提出了一种呼叫接入控制算法PGC（part guard channels）,即部分接入算法,此算法除吸取传统的预留信道GC(guard channels)算法已有的优点外,还进行了一些改进,使系统的新呼叫阻塞率和切换呼叫掉话率得到了更好的平衡,在分析GC和PGC的几种子算法的基础上,进行计算机仿真,并给出了相应的仿真结果,最后在服务等级、信道占用率等重要参数方面对2种算法进行了对比分析。      

基于非合作博弈论的异构网络选择算法

下一代异构无线网络中,垂直切换是保证系统性能的重要手段,切换执行前的网络选择更是研究的重中之重.针对现有异构网络选择算法仅从用户或网络角度考虑,且阻塞率和掉话率较高的问题,文中提出了一种基于非合作博弈的异构网络选择算法,通过综合考虑用户偏好、业务价格和准入代价得到最佳的网络选择方案.该算法从一种新的角度定义网络选择,通过网络间的博弈对用户请求进行分配.仿真结果表明,基于非合作博弈的异构网络选择算法既能获得更低的阻塞率、掉话率,又能实现负载均衡,从而更充分地利用异构网络资源,为更多的用户服务.     

低轨星座导航增强能力研究与仿真

低轨卫星星座具有几何图形变化快、落地信号功率强、全球天基监测覆盖等天然优势,可对中高轨全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)星座进行有效补充和增强,提升全球定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)服务的精度、完好性、可用性和抗干扰等能力,已成为下一代卫星导航系统重要的发展方向.本文总结了国内外低轨星座发展现状,对不同低轨星座进行了分析和设计,对低轨星座提升导航定位精度、加速精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)收敛、全球天基监测等导航增强能力进行了分析,重点论证了低轨星座突破现有中高轨GNSS技术瓶颈的机遇和体系增量能力,给出了相应的仿真分析结果,以期对我国低轨星座和北斗卫星导航系统的融合发展提供参考和建议.     

低轨卫星通信系统中的一种呼叫接入控制策略

对于低轨卫星通信系统(LE0)的每个小区来说，随时都有大量的新呼叫切换呼叫到达，并要求在本小区内分配有限的信道资源进行通信。这就需要一种呼叫接入算法具有优化系统性能，改善呼叫阻塞率和信道利用率等参数，因此提出了一种呼叫接入控制算法PGC(part guard channels)，即部分接入算法，此算法除吸取传统的预留信道GC(guard channels)算法已有的优点外，还进行了一些改进，使系统的新呼叫阻塞率和切换呼叫掉话率得到了更好的平衡，在分析GC和PGC的几种子算法的基础上，进行计算机仿真，并给出了相应的仿真结果，最后在服务等级、信道占用率等重要参数方面对2种算法进行了对比分析。     

市场竞争下的三阶段动态博弈频谱接入算法

采用两级动态频谱接入网络模型,提出了基于市场竞争的三阶段动态博弈频谱接入算法。利用逆推法和Bertrand博弈理论解决动态频谱接入问题。两个寡头(移动虚拟运营商:MVNO)先后确定所需频谱数并进行价格竞争吸引终端次用户,次用户可根据对速率和价格的不同偏好进行选择。理论推导和仿真分析了算法的正确性和稳定性,证明该算法存在唯一纳什均衡。仿真结果表明,MVNOs可以灵活做出最优投资和价格决定,达到收益最大化,为实际应用提供了参考模型。