低轨大星座系统路由策略研究

摘要

随着人类对网络服务的需要越来越大，卫星通信系统也越来越受到人们的关注。可扩展的覆盖范围、长距离的信号传输、受自然条件干扰较小是卫星通信具备的三个主要特征。移动通信中，卫星通信能够完成快速组网、一对多的传输策略，因此，卫星通信受到了各个国家研究者的关注，逐渐成为一种主流的现代通信方式，被广泛应用于远程教育、远程医疗、航空、航海、军事等领域中。和中高轨卫星通信系统相比较，低轨卫星通信系统具有低时延、低功耗、高覆盖性能等优点，被广泛运用在现代化通信中。OneWeb卫星通信系统作为一个新建立的低轨卫星通信系统，和已建立的铱系统（Iridium）、全球星系统（Globalstar）相比， OneWeb系统具有卫星数量多、不存在星间链路等特点。因此，针对此类无星间链的大星座系统的路由策略研究十分具有意义。 基于上述背景，本论文首先基于当前的路由算法进行了介绍，指出当前路由算法在OneWeb大星座系统下的不适用性，并基于Matlab仿真软件搭建OneWeb星座系统模型，通过建立卫星和地面信关站间的主关联矩阵，将最短路径路由算法应用于该系统中，验证了最短路算法在 OneWeb 系统中的可行性。本论文还对最短路算法性能进行了改进，剔除了在最短路算法中和地面信关站无法通信的卫星，简化了由卫星和信关站组成的主关联矩阵，降低了通信中路由寻路的时间复杂度和空间复杂度。此外，本论文中还针对 OneWeb 系统的地面信关站数量和信息传输时延进行了研究，仿真了路由算法时延和信关站数量的关系。最后，本论文研究了卫星系统间的干扰规避问题，针对中轨卫星通信系统，提出了基于星下点距离和基于卫星间夹角的干扰规避路由策略，同时对提出的算法进行仿真验证，证明在引入干扰规避策略后，信号在传输时延增加范围较小的情况下，抗干扰性能有极大的提升。

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