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多波束卫星通信系统中的动态波束调度技术研究卫星通信系统作为对地面通信网络基础结构的一种补充,以其全球覆盖能力强、通信距离远、系统容量高、抗重大自然灾害、可提供固定及移动通信业务等优点,受到了研究人员的重视及国家的支持。
随着对其容量需求的不断增加及频谱资源的持续消耗,提出了多波束卫星通信系统,它采用多个高增益窄波束共同覆盖较大区域,能有效提高频谱资源利用率与系统性能。
然而,一颗卫星提供的点波束越多,所需的发射机越多,但星载设备十分有限且昂贵。
基于动态波束调度技术利用少量波束通过时分复用覆盖多个小区可以有效解决该问题,但不同的波束调度策略会直接影响数据包的传输时延与吞吐量等。
因此,如何通过动态波束调度技术提高系统性能是当前亟需解决的问题。
对此,本文进行了以下两点研究。
第一,研究了基于稳态时间平均值的波束调度技术。
在少量波束覆盖多个小区时,针对如何设置每个小区的流量退避参数以减小系统拥塞并提高吞吐量的问题,通过将表示小区是否获得波束的二元变量替换为稳态时间平均值,将波束调度问题建模为受平均等待时延、信道容量、流量大小、波束个数及用户公平性约束的双重嵌套的线性规划问题,以最大化系统吞吐量。
仿真结果表明,与现有算法相比,在保证用户公平性不变的同时,系统吞吐量得到显著提高。
第二,研究了基于深度强化学习的动态波束调度技术。
在基于稳态时间平均值的波束调度技术中,用线性规划得到的结果仅仅适用当前状态,一旦环境略有变化则需重新计算,且未考虑时延优化。
针对上述问题,本文结合了深度学习提取信道容量、用户业务量、时延等特征的能力与强化学习进行波束调度决策的特点,提出了基于深度强化学习的动态波束调度算法,旨在最小化所有小区传输数据包的平均时延,并提高系统吞吐量。
首先,将动态波束调度问题建模为马尔可夫决策过程,准确表征每个时刻采取决策之间的相关性,然后将环境状态重构为多维张量,表征业务量的时空特征,再通过卷积神经网络提取相关特征并进行波束调度决策。
卫星通信中的多址接入技术在当今高度互联的世界中，卫星通信作为一种重要的通信手段，发挥着不可或缺的作用。
无论是在偏远地区的通信覆盖，还是在紧急救援、航空航天等领域，卫星通信都展现出了其独特的优势。
而在卫星通信系统中，多址接入技术则是实现多个用户同时有效通信的关键所在。
多址接入技术，简单来说，就是要解决如何在有限的卫星通信资源下，让众多用户能够有序、高效地进行通信。
想象一下，卫星就像是一个繁忙的交通枢纽，而多址接入技术就是负责指挥交通的规则和系统，确保每一辆车（用户）都能顺利通行，且不会发生混乱和碰撞。
常见的卫星通信多址接入技术主要包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。
频分多址（FDMA）是最早被应用的多址接入技术之一。
它的工作原理就像是在一个宽敞的大厅里划分出不同的区域，每个区域分配给不同的用户使用。
在卫星通信中，就是将卫星的可用频段划分成若干个互不重叠的子频段，每个用户被分配到一个特定的子频段进行通信。
这种方式的优点是技术相对简单，容易实现。
但它也存在一些缺点，比如频谱利用率不高，因为为了防止相邻频段之间的干扰，需要在子频段之间留出一定的保护频带。
时分多址（TDMA）则像是在时间轴上进行划分。
将时间分割成周期性的帧，每一帧再分成若干个时隙，每个用户在指定的时隙内进行通信。
这样一来，不同用户按照时间顺序轮流使用卫星资源。
TDMA的优点是频谱利用率相对较高，因为不需要留出保护频带。
但它对系统的同步要求比较严格，如果同步出现偏差，就可能导致通信错误。
码分多址（CDMA）是一种基于扩频技术的多址接入方式。
每个用户被分配一个独特的码序列，通过扩频技术将用户的信号扩展到较宽的频带上。
在接收端，只有使用相同码序列的用户才能正确解调出自己的信号。
CDMA 的优点是抗干扰能力强，容量大，可以实现多个用户同时通信而相互之间的干扰较小。
但它的实现相对复杂，需要较高的处理能力。
基于GEO卫星的“动中通”系统设计与关键技术研
究的开题报告
一、选题背景及研究意义
随着全球定位系统和卫星通信等技术的发展，基于GEO（地球同步
轨道）卫星的数据通信和位置服务为现代交通运输行业提供了更多的便
利和更高的效率，但是现有的GEO卫星通信和定位服务存在诸多局限性，比如网络不稳定、响应时延长、精度不高等问题。
针对这些问题，本研
究拟设计并开发一个基于GEO卫星的“动中通”系统，该系统将可为现
代交通运输行业提供更高效、更稳定、更准确的位置服务和数据通信，
具有重要的实用价值和应用前景。
二、研究内容及方法
本研究将分为三个主要部分来实现系统设计和关键技术研究。
首先，我们将研究与开发新型的卫星通信系统和卫星导航技术，实现卫星信号
的高速传输和精确定位。
其次，结合车辆通信网络和智能交通技术，开
发应用于交通运输行业的高效地面通信系统，实现车辆之间的信息交换
和位置共享。
最后，我们将整合上述技术和系统，设计出一个综合的
“动中通”系统，提高交通流量的管理和调度效率，提高运输的安全性
和稳定性。
三、预期成果和贡献
本研究预计能够实现基于GEO卫星的“动中通”系统的设计和开发，解决现有车辆位置信息不准确、交通通信网络不稳定等问题，提高现代
交通运输行业的运输效率和安全性。
同时，本研究的成果将对相关领域
的卫星通信技术和智能交通技术的发展和应用产生积极的推动作用。
2009年第05期，第42卷 通 信 技 术 Vol.42，No.05,2009 总第209期Communications Technology No.209,TotallyGEO多波束卫星通信网络关键技术研究杨巧丽①②， 陆锐敏②， 马刈非①（①解放军理工大学 通信工程学院，江苏 南京 210007；②总参第63研究所，江苏 南京 210007）【摘 要】文章对GEO多波束卫星通信网络的体系结构进行了分析研究；提出了一种集中式与分布式相结合的天地一体化无线资源管理模式；针对QoS保证和特殊的抗干扰应用需求，对其呼叫准入控制、波束切换管理、分组调度策略等关键技术给出了初步的研究建议。
【关键词】GEO卫星通信网络；服务质量（QoS）；无线资源管理（RRM）【中图分类号】TN927.23【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2009)05-0158-03Key Technologies of GEO Multi-beam Satellite Communications NetworkYANG Qiao-li①②， LU Rui-min②， MA Yi-fei①（①Institute of Communication Engineering, PLA University of Science & Technology, Nanjing Jiangsu 210007, China;②No.63 Research Institute of PLA General Staff Headquarters, Nanjing Jiangsu 210007, China）【Abstract】The network structure of GEO Multi-beam satellite communications network is analyzed. The model of integrated space-ground radio resource management in combination of centralized mode and distributed mode is proposed. For the quality of service (QoS) support and the special requirement of anti-jamming, some research suggestions on call admission control, beam handoff management and packet scheduling are given.【Key words】GEO satellite communications network；quality of Service (QoS)；radio resource management (RRM)0 引言GEO多波束卫星通信系统以其覆盖范围广、星座和网络控制简单等诸多优点一直都是军事领域研究和应用的重点[1]。
GEO卫星移动通信系统的动态切换算法
宋莉;刘爱军;田晓钟;奚国中
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2009()11
【摘要】与地面蜂窝系统相比,GEO卫星移动通信系统具有波束覆盖大、信号传输时延长、星上资源受限和终端移动速度分布跨度大的特点。
为此,从GEO卫星移动通信系统的特点出发,提出一种根据导频信号接收强度和移动终端速度估计,对平均窗口长度和滞后余量取值进行自适应调整,且易于实现的动态切换算法。
系统建模仿真结果表明,与传统算法相比,该切换算法降低了链路衰落率和切换时延,避免了不必要的切换,对高速终端具有较好的适应性。
【总页数】5页(P3411-3415)
【作者】宋莉;刘爱军;田晓钟;奚国中
【作者单位】解放军68026部队;解放军理工大学通信工程学院卫星实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN927.23
【相关文献】
1.基于模糊逻辑的GEO多波束卫星移动通信系统切换策略研究
2.GEO卫星移动通信系统的体系结构特征研究
3.GEO卫星与地面移动通信网络多覆盖下切换研究
4.GEO卫星移动通信系统的多信关站同步技术
5.GEO卫星移动通信系统的体系结构特征
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多波束GEO卫星通信中CDMA与FDMA的多址容量
郝谢东;刘爱军;张邦宁
【期刊名称】《应用科学学报》
【年(卷),期】2009(027)001
【摘要】从系统容量角度分析了多波束同步轨道(GEO)卫星移动通信系统的最优多址接入方式.通过推导计算波束交叠、功率控制误差条件下的多波束GEO卫星通信CDMA系统的容量,并同CPM调制FDMA/TDMA系统进行对比,得到FDMA/TDMA更适合多波束GEO卫星移动通信的结论.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】郝谢东;刘爱军;张邦宁
【作者单位】解放军理工大学,通信工程学院,南京,210007;解放军理工大学,通信工程学院,南京,210007;解放军理工大学,通信工程学院,南京,210007
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.3
【相关文献】
1.TD-SCDMA体制GEO卫星通信系统上/下行多址干扰与容量分析 [J], 韩佳岑;孙甲琦;周三文
2.基于CDMA连接的GEO卫星通信系统容量分析 [J], 彭国祥
3.基于多波束GEO卫星的大容量互联网接入系统 [J], 李怡;易克初;于全;孙德春
4.CDMA通信中多址序列相关性的研究及仿真 [J], 戚云军;田红心;毕轶慧
5.CDMA移动通信中多址用户干扰抵消技术 [J], 谈振辉
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多对接多卫星通信网络中的卫星选择问题研究随着科技的不断进步和人类对通信需求的不断增长，卫星通信网络在现代社会中扮演着非常重要的角色。
传统的卫星通信系统通常是单对单的连接，但随着通信需求的增加，多对多的通信方式被广泛应用。
然而，多对多卫星通信网络中，卫星的选择问题成为了一个重要的研究方向。
在多对多卫星通信网络中，卫星的选择涉及到多个因素，包括卫星的位置、性能、资源利用率等。
正确选择卫星对于提高通信网络的可靠性、降低通信延迟以及节约能源等方面都具有重要意义。
因此，研究多对接多卫星通信网络中的卫星选择问题具有非常实际的意义。
首先，卫星的位置是选择的一个关键因素。
在多对多通信系统中，卫星应选择合适的位置，以均匀分布在整个通信网络中。
这样可以确保网络的高可靠性和提高通信的覆盖范围。
通过合理设计卫星的位置，可以使得信号传输的路径较短，从而可以减小通信延迟。
其次，卫星的性能也是选择的重要因素之一。
卫星的性能包括数据传输速率、信号传输质量、容量等。
选择具有较高性能的卫星可以提高通信的效率和质量。
对于一些对延迟要求较高的应用场景，选择具有较高传输速率的卫星可以满足其需求。
而对于数据传输质量要求较高的应用场景，选择信号传输质量较好的卫星是更好的选择。
此外，资源利用率也是卫星选择的一个重要因素。
在多对多通信网络中，卫星资源是有限的。
因此，合理利用卫星资源来满足通信需求就成为了一个挑战。
通过合理的卫星资源分配来最大化利用卫星资源，可以降低通信的成本，提高通信的效率。
针对多对接多卫星通信网络中的卫星选择问题，已经提出了一些解决方法和算法。
例如，基于优化算法的卫星选择方法可以在考虑多个因素的基础上给出最优的卫星选择方案。
同时，基于机器学习的卫星选择方法也可以根据历史数据和实时数据来预测卫星的性能和资源利用率，从而实现更好的卫星选择。
另外，还可以通过建立模型来对多对接多卫星通信网络中的卫星选择问题进行研究。
通过模型可以将多个因素综合在一起，并进行优化求解。
基于多波束 GEO 卫星的宽带移动通信系统李怡;田斌;易克初;于全;汪春霆【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2016(38)2【摘要】A scheme of broadband mobile communication system based on multi-beam antenna geostationary satellite is proposed,which has greater user capacity and better quality of services (QoS)compared with the con-ventional similar ones.A multiple-access mode of multiple frequency time division multiple access aided by slot code di-vision multipleaccess,program-controlled circuit switching combined with Internet protocol switching are employed, moreover,time division multiplexing (TDM)and quasi-orthogonal TDM are employed in the downlinks,so the user capacity can be increased remarkably,the onboard equipment appears to be compacter and the QoS for In-ternet applications can be improved effectively.The largest number of user channels is 173 880 while the highest bit rate of the user’s downlink reaches 155 Mbps.Simulation results show that the downlinks performance can be improved for 11.65 dB for 140-beams with 26 channels 16 amplitude phase shift keying signals of each beam, compared with frequency division multiplexing transmission,which makes the equivalent aperture of a broad-band user’antenna shrink to a quarter of before and the manufacture cost reduce greatly.%提出基于多波束天线静止地球轨道卫星的宽带移动通信系统方案，与常规结构同类系统用户相比，其容量更大、业务质量更好。
