卫星通信关键技术研究报告

-.z.-..-可修编-.卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，鹏翔，亚飞小组分工：冉文〔**：〕：程序审查，论文校订小组分工：冉文〔**：〕：程序审查，论文校订李鹏翔〔**：〕：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞〔**：〕：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速开展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向开展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。随着空间通信技术的飞速开展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益锋利,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进展的通信。它是微波通信和航天技术根底上开展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。这种利用人造地球卫星在地球站之间进展通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和开展，是微波接力通向太空的延伸。卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接播送三大领域。由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、本钱与通信距离无关等优点。多年来，它在国际通信、国通信、军事通信、移动通信和播送电视等领域得到了广泛应用。下面我们就从卫星通信的开展简史、现状、趋势等方面对卫星通信进展概括和综述。-.z.摘要本文从分析卫星通信的特点入手，综述了卫星通信的主要相关技术的开展状况，概述了典型的卫星通信系统的性能特点并给出了衰落信道的模型，进展了仿真，介绍了卫星通信的应用及产业化开展情况，并展望了开展前景。移动性管理是LEO(低轨卫星(lowearthorbit))卫星网络通信系统中的一个重要问题.提出了LEO网络中一种改良的基于移动的位置更新和寻呼方案.在这种方法中我们引入了"元小区〞概念,它由两个相邻波束组成.首先阐述了基于"元小区〞模型的位置管理策略,然后推导了基于移动的动态位置管理的数学模型,并利用该模型分别计算了LEO网络中单位呼叫的位置更新和寻呼代价.通过元小区方案和普通小区的在各种网络参数环境下的性能比较证明了"元小区〞方法的有效性和强健性.最后为了进一步减小"元小区〞方法中的寻呼代价,提出了强制更新策略,它强制移动终端在穿越两颗卫星覆盖区的边界时进展位置更新操作.关键词:卫星通信；位置管理；终端寻呼；元小区；位置更新；移动卫星通信；星上处理；星上交换；多波束天线；蜂窝网卫星系统-.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目录TOC\o"1-2"\u第一章卫星通信综述附录1MATLAB仿真程序*移动速度载波频率:要求衰落系数的数量%多普勒频移));%多普勒频谱%产生高斯随机序列clf%%计算抽样时间间隔fh=1;%%调制信号带宽(Hz)fs=100*fh;%%一般选取的抽样频率要远大于基带信号频率，即抽样时间间隔要尽可能短。ts=1/fs;%%根据抽样时间间隔进展抽样，并计算出信号和包络t=(0:ts:pi/2)';%抽样时间间隔要足够小，要满足抽样定理。envelop=cos(2*pi*t);%%DSB信号包络y=cos(2*pi*t).*cos(4*pi*t);%已调信号%画出已调信号包络线plot(t,envelop,'r:','LineWidth',3);holdonplot(t,-envelop,'r:','LineWidth',3);%画出已调信号波形plot(t,y,'b','LineWidth',3);a*is([0,pi/2,-1,1])%holdoff%*label('t');%写出图例legend('包络','双边带已调信号')functiondrawsatelliteorbita=26560;%卫星轨道的长半轴.e=0.02;%e是椭圆的偏心率.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];%卫星星座数据.fork=1:6A=A1(k)*DtoR;%升交点的经度B=55*DtoR;%轨道的倾角C=pi/100;%近地点幅角%总共有6个卫星轨道平面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(