【摘要】：占地球表面絕大部分的海洋、沙漠、高山、以及南北兩極等基本沒有被地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋,為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求,低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)任意地點(diǎn)任意時(shí)刻通信鏈接,填補(bǔ)覆蓋空白。低軌衛(wèi)星與地面處于相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),覆蓋范圍、星地間距離隨衛(wèi)星的高速移動(dòng)呈現(xiàn)出快速時(shí)變特性,由此也對(duì)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步提出巨大挑戰(zhàn)。在時(shí)分復(fù)用接入情況下,為了避免在分配給不同用戶的相鄰時(shí)隙內(nèi)的信號(hào)發(fā)生交疊,需要對(duì)上行鏈路進(jìn)行同步處理。本文首先對(duì)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)中同步的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述,說明了本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究背景,介紹了網(wǎng)同步相關(guān)原理,以及在時(shí)分復(fù)用接入情形下的星地間網(wǎng)同步原理。其次,根據(jù)衛(wèi)星軌道六參數(shù)在地心赤道直角坐標(biāo)系下推導(dǎo)出低軌衛(wèi)星空間位置與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,并設(shè)計(jì)出低軌衛(wèi)星星座構(gòu)型,為在低軌衛(wèi)星背景下研究上行同步提供了基礎(chǔ)。然后,在最小仰角為5度的情形下研究了低軌衛(wèi)星覆蓋情況。從時(shí)間的角度來看,地面上空衛(wèi)星覆蓋顆數(shù)是不斷動(dòng)態(tài)變化的。從空間的角度來看,衛(wèi)星覆蓋密度隨緯度增加而變大。仿真結(jié)果表明:最小仰角為5度時(shí),低軌衛(wèi)星星座可以實(shí)現(xiàn)全球范圍的實(shí)時(shí)覆蓋。最后,針對(duì)傳統(tǒng)基于測(cè)距信息來設(shè)定上行同步中出現(xiàn)的需要頻繁更新距離信息且精度較低的問題,提出了一種基于位置信息的上行同步方法。通過測(cè)量偽距組成非線性方程組,采用基于最小二乘原理的解算方法計(jì)算出用戶的位置信息和星地間鐘差。在獲得位置信息與鐘差的基礎(chǔ)上,用戶端結(jié)合衛(wèi)星廣播幀中的星歷信息(衛(wèi)星位置、速度、編號(hào)等)綜合計(jì)算得出星地間距離隨時(shí)間的變化關(guān)系,距離換算成傳播時(shí)間得到用戶的上行信號(hào)發(fā)送時(shí)間提前量。根據(jù)發(fā)送時(shí)間提前量調(diào)整用戶端的發(fā)射機(jī)使得上行信號(hào)以較高精度恰好在分配的時(shí)隙到達(dá)衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星系統(tǒng)上行同步目的。在最小仰角5度情形下,聯(lián)合STK和Mat1ab對(duì)上行同步進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明:所提方法能以較高精度實(shí)現(xiàn)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)上行同步,避免了頻繁的測(cè)距更新且精度更高。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN927.2
【圖文】：

邋ＡＢＣ邋￣邋Ｉ邋Ｎ邋Ａ邋Ｂ邋…逡逑時(shí)間逡逑圖２．邋２邋ＴＤＭＡ?xí)r隙示意圖逡逑發(fā)射機(jī)同步方法按其實(shí)現(xiàn)原理又可以細(xì)分為開環(huán)方法和反饋方法兩種。開環(huán)逡逑方法不需要依靠衛(wèi)星（中心站）上接收信號(hào)到達(dá)時(shí)間的任何信息。地面單元根據(jù)逡逑它所存儲(chǔ)的關(guān)于星地間的鏈路長度等信息可以預(yù)先計(jì)算發(fā)送時(shí)間提前量，從而調(diào)逡逑整發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間達(dá)到校準(zhǔn)目的。開環(huán)方法依靠的是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的鏈路長度的變逡逑化情況。它的主要優(yōu)點(diǎn)是精確度較高，且不依賴中心站反向鏈路也能實(shí)現(xiàn)同步目逡逑的。反饋方法則不需要預(yù)先獲得鏈路參量的數(shù)據(jù)。鏈路參量數(shù)據(jù)在減小捕捉同步逡逑時(shí)間上會(huì)有一定的作用，但是反饋法不需要像開環(huán)法要求的那樣精確。在反饋法逡逑中，中心站需要測(cè)量來自終端站的信號(hào)的同步準(zhǔn)確度，并將測(cè)量結(jié)果通過反向信逡逑道送給終端站。因此，反饋法需要一條反向信道傳送此測(cè)量結(jié)果，并且地面單元逡逑需要有根據(jù)反饋回的鏈路信息對(duì)發(fā)射機(jī)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整的能力。這意味著，反饋法逡逑的缺點(diǎn)是終端站需要有較高的實(shí)時(shí)處理能力并且每個(gè)終端站和中心站之間要有雙逡逑向鏈路。此外，初始同步也需要較長的時(shí)間。但是，反饋法的優(yōu)點(diǎn)是不需要外界逡逑供給有關(guān)鏈路參量的數(shù)據(jù)

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713074