本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信中的資源管理跨層優(yōu)化研究

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【摘要】：衛(wèi)星通信特別適合由于鋪設(shè)成本過(guò)高而效益不足,地面骨干接入網(wǎng)無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)。近年衛(wèi)星通信發(fā)展迅猛,頻譜資源逐漸消耗殆盡,進(jìn)一步提升衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能,研究靈活載荷大功率、高頻譜利用率的衛(wèi)星資源管理技術(shù)成為衛(wèi)星通訊技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。論文在深入研究現(xiàn)有衛(wèi)星通信資源管理關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,研究了基于跨層思想的資源管理體系,并對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和仿真平臺(tái)的搭建,驗(yàn)證算法對(duì)衛(wèi)星通信中資源管理的優(yōu)化。論文的主要研究工作有： 1.提出了一種考慮信道條件和業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的基于合作博弈動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)跨層效用模型,解決已有的跨層效用模型不能充分利用信道條件的問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種合作博弈退出機(jī)制的DBA最優(yōu)化算法求解該模型問(wèn)題,該算法利用合作博弈退出的機(jī)制逐漸去除求解范圍約束,采用非整數(shù)規(guī)劃與貪婪算法相結(jié)合的算法解決了快速求解整數(shù)規(guī)劃的問(wèn)題,并理論證明了該算法的正確性。仿真研究了基于合作博弈DBA跨層效用模型的DVB-RCS系統(tǒng)的吞吐量、系統(tǒng)效用和公平性,并與采用傳統(tǒng)跨層DBA模型、Max-Min模型的系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。研究結(jié)果表明該模型在兼顧DVB-RCS衛(wèi)星系統(tǒng)中用戶(hù)的公平性的同時(shí)提升了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和系統(tǒng)效用。該最優(yōu)化算法能夠加快資源分配算法的收斂過(guò)程,并且可推廣到其他非線性整數(shù)規(guī)劃的最優(yōu)化算法中。 2.提出了一種考慮用戶(hù)業(yè)務(wù)類(lèi)型的MF-TDMA跨層接入技術(shù),保障多個(gè)用戶(hù)、多業(yè)務(wù)接入的靈活性,提高衛(wèi)星系統(tǒng)時(shí)頻資源的利用率。在業(yè)務(wù)接入階段,針對(duì)每個(gè)連接的應(yīng)用層Qos請(qǐng)求接入不同的頻點(diǎn)信道,使得時(shí)頻資源得到充分的利用,MF-TDMA跨層接入技術(shù)從時(shí)頻資源的分配位置來(lái)研究用戶(hù)接入頻點(diǎn)。仿真研究了不同可用時(shí)頻資源數(shù)量下MF-TDMA跨層接入算法和傳統(tǒng)BEST-FIT算法的效用值,研究結(jié)果表明,MF-TDMA跨層接入技術(shù)比傳統(tǒng)BEST-FIT算法能更合理的按著業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行接入管理,改善了系統(tǒng)整體效用。 3.提出了一種考慮MAC層和鏈路層信息從而進(jìn)行物理層的功率控制的跨層設(shè)計(jì),能更有效的利用有限的星上載荷資源,為用戶(hù)提供更大的吞吐量；并提出了基于檢測(cè)發(fā)送載波而對(duì)饋源進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆桨?實(shí)時(shí)檢測(cè)衛(wèi)星功率行波管放大器(TWTA)運(yùn)行狀態(tài),可以有效修正由于TWTA非線性或者出現(xiàn)老化等因素對(duì)波束信號(hào)造成的幅值和相位的影響,保障發(fā)送載波的幅值和相位處于理想狀態(tài)。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星通信 資源管理 跨層 動(dòng)態(tài)帶寬分配 靈活載荷
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及研究意義10-12
• 1.2 衛(wèi)星通信中的跨層資源管理研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 跨層帶寬分配資源管理研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)MF-TDMA接入管理研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 靈活載荷研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 論文的主要研究工作和組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 基于合作博弈帶寬分配跨層設(shè)計(jì)18-41
• 2.1 衛(wèi)星帶寬分配算法18-22
• 2.1.1 衛(wèi)星帶寬資源管理模型19-20
• 2.1.2 衛(wèi)星帶寬分配目標(biāo)20-22
• 2.2 基于合作博弈帶寬分配跨層設(shè)計(jì)建模22-24
• 2.3 基于合作博弈跨層帶寬分配模型的高效算法24-32
• 2.3.1 算法推導(dǎo)過(guò)程24-29
• 2.3.2 基于合作博弈退出機(jī)制跨層DBA最優(yōu)化算法流程29-31
• 2.3.3 算法復(fù)雜度分析31-32
• 2.4 仿真分析32-40
• 2.4.1 仿真場(chǎng)景32-34
• 2.4.2 仿真結(jié)果34-35
• 2.4.3 帶寬資源對(duì)算法的影響35-39
• 2.4.4 分配速率分析39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第三章 基于跨層思想的MF-TDMA接入算法41-52
• 3.1 MF-TDMA星上接入算法約束條件41-42
• 3.2 基于跨層思想的MF-TDMA接入算法42-46
• 3.2.1 傳統(tǒng)MF-TD-接入算法42
• 3.2.2 跨層MF-TDMA接入算法思想42-43
• 3.2.3 跨層MF-TDMA接入最優(yōu)化建模43
• 3.2.4 跨層MF-TD-接入算法流程43-46
• 3.3 仿真與結(jié)果分析46-51
• 3.3.1 仿真場(chǎng)景46-47
• 3.3.2 仿真GUI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與算法分析47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 基于跨層的靈活載荷技術(shù)52-69
• 4.1 靈活載荷基本原理52-53
• 4.1.1 靈活載荷概念52-53
• 4.1.2 靈活載荷設(shè)計(jì)目標(biāo)53
• 4.2 基于跨層優(yōu)化靈活載荷建模53-63
• 4.2.1 衛(wèi)星靈活載荷相關(guān)硬件數(shù)學(xué)特性54-56
• 4.2.2 跨層衛(wèi)星靈活載荷系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-63
• 4.3 仿真分析63-68
• 4.3.1 仿真場(chǎng)景63-64
• 4.3.2 仿真結(jié)果64-65
• 4.3.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性65-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-72
• 5.1 總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1126618