星地一体化网络干扰避免及切换技术研究

摘要

ITU(International Telecommunication Union)指出下一代网络(Next Generation Network,NGN)应该是一个能够无缝融合现有各种不同技术的一体化网络。星地一体化网络融合了卫星网络和地面网络各自的优势，既可以为人口稀少地区提供最有效的覆盖也可以为人口密集区域提供高容量和经济的服务，而且不受自然灾害等突发事件的影响，是实现“任何时间”、“任何地点”通信目标的有效手段，是学术界研究的热点问题。
　　本文首先基于ITU和ETSI(EuropeanTelecommunicationsStandards Institute)的相关定义对现有星地一体化网络的体系架构进行了分类和比较。根据星地网络管理中心和星地频谱的异同将现有的星地一体化网络分成了两类：融合星地网络和混合星地网络。梳理出了不同体系架构下系统面临的关键问题和采用的关键技术。
　　针对星地一体化网络中由于星地频谱共享带来的星地之间相互干扰的问题，本文首先建立了基于保护区的星地频谱共享模型，确定了主要的干扰类型为地面网络对卫星上行链路的干扰，分析了影响卫星上行链路干扰大小的因素，包括保护区的大小、地面网络终端的数量以及地面网络终端的平均发射功率。仿真结果表明卫星上行链路的干扰主要由小部分的地面网络终端造成，这些主要干扰源一般处在卫星波束保护区的边缘，且具有较大的发射功率。基于此，本文提出了基于资源调度的干扰避免方法，首先对不同的频率资源按照与卫星波束隔离度的大小排序，对于主要干扰源优先分配隔离度较大的频率资源。仿真结果表明，所提出的干扰避免方法与随机资源分配方式相比较可以降低卫星上行链路的干扰。
　　在星地一体化网络中，切换判决算法需要同时考虑业务的QoS需求以及不同网络的状态。本文针对星地一体化网络的特点，设计了基于经典多属性决策方法的切换判决算法。首先利用层次分析法确定各个属性的权重，然后利用简单加权法或逼近理想解排序法进行切换判决。然而，经典的多属性判决算法在候选网络的属性值发生频繁变动时容易导致乒乓效应。针对此问题，本文提出了基于模糊逻辑的多属性切换判决算法，对网络的参数值进行模糊化处理。与经典的多属性判决算法相比，基于模糊逻辑的切换判决算法可以有效避免不必要的切换，降低系统开销。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容及结构安排

第2章 星地一体化网络体系架构及关键技术分析

2.1引言

2.2星地一体化网络体系架构

2.3星地一体化网络关键技术

2.4本章小结

第3章 星地一体化网络干扰机理及避免技术研究

3.1引言

3.2星地一体化网络干扰机理分析

3.3卫星上行链路干扰分析

3.4星地一体化网络干扰避免技术

3.5本章小结

第4章 星地一体化网络多属性切换判决算法研究

4.1引言

4.2基于多属性决策方法的星地一体化网络切换判决算法

4.3基于模糊逻辑的星地一体化网络多属性切换判决算法

4.4仿真与性能分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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