基于多频时分多址技术的卫星链路资源优化分配策略研究

摘要

星地一体化设计是集卫星通信系统、地面终端设施和中继系统于一体的智能网络化系统,是未来信息系统发展的一个重要方向。为了提高星地一体化系统的效能,分别用无线资源优化策略、协作通信和认知无线电等技术来解决资源传输、信号质量、频谱利用等问题,其中无线资源的优化策略是近年来研究的热点。面对卫星链路中资源紧缺的实际情况,研究一种高效可行的资源优化分配策略,可以保障在星地一体化系统中信息的快速传输、避免资源的过多浪费。
　　本文主要研究的是基于多频时分多址技术的资源优化分配策略。多频时分多址技术因其组网灵活、可面向多用户及复杂业务的特点更适合于星地一体化系统的设计。
　　文章首先介绍了星地一体化的卫星链路资源优化分配策略的背景意义及国内外发展状况;
　　然后根据星地一体化设计的需求,归纳了多种多址连接技术的性能特征,重点分析了多频时分多址系统的特点,并研究了基于多频时分多址机制下多种不同的资源优化分配策略;
　　最后分别比较了各种资源优化策略的优势和不足,结合卫星链路的实际情况,利用全局最优化的思想设计出了一种新的资源优化分配策略,并进行了仿真及结果分析。
　　仿真过程是根据星地一体化系统用户数量较大的基本要求,构建了新策略的数学模型,搭建了 Matlab仿真平台,仿真出了新策略的资源分配方案和算法适应度值收敛曲线,证明了全局优化策略的可行性;并将全局优化分配策略与现有的几种策略进行性能对比,利用仿真证明了新策略的高效性和稳定性。
　　创新点:新的资源优化策略摒弃了传统的资源分配过程中载波信道和时隙资源分别定位的方法,将二者视为一个整体在全局范围内进行优化分配,新策略基于MF-TDMA,结合了模拟退火算法和遗传算法的特点,将资源优化分配问题在数学上归结为在全局范围内寻求最佳答案的问题,在一定程度上有效地解决了传统算法资源利用率过低的情况。

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第一章引言

§ 1 .1研究背景及意义

§ 1 .2研究现状及存在的问题

§ 1 .3研究目的和任务

§ 1 .4论文结构和安排

第二章卫星链路中的多址连接

§ 2 .1多址连接综述

§ 2 .2不同多址连接的性能特征

§ 2 .3 不同多址技术的比较与分析

§ 2 .4 本章小结

第三章基于多频时分多址技术的资源优化分配策略

§ 3 .1多频时分多址简介

§ 3 .2 常见的资源优化分配策略

§ 3 .3 本章小结

第四章基于SAGA的全局优化资源分配策略设计

§ 4 .1全局优化策略的理论基础

§ 4 .2全局优化策略的设计思路及流程

§ 4 .3 新策略的函数构造

§ 4 .4本章小结

第五章全局优化策略的仿真与分析

§ 5 .1仿真平台的建立

§5. 2 数学模型的建立

§ 5 .3仿真结果及分析

§ 5 .4新策略与已有策略的性能比较

§ 5 .5本章小结

第六章总结与展望

§ 6 .1 完成的主要工作

§ 6 .2 存在的不足及展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间科研成果