基于跳波束技术的高通量卫星的资源分配方法研究

作     者：王琳 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢继东

授予年度：2020年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：卫星通信 跳波束 同频干扰 资源分配 跳波束图案 

摘      要：卫星通信作为地面通信强有力的补充,以其覆盖范围广、传输距离远、频带宽、适应性强等特点,得到越来越广泛的应用。为了满足不断增长的业务量需求,高通量卫星应运而生,其波束的覆盖面积和蜂窝相对更大,可以补充和扩展密集的地面网络。由于业务类型的多样性,多波束卫星传统的固定资源分配方式容易造成卫星的功能受限和资源浪费。为了有效地利用星上资源,国内外许多学者对资源分配做了深入的研究,提出了一种从时域对卫星资源进行优化的跳波束技术,其资源分配算法和跳跃的波束图案设计也成为研究的热点。但现有的研究中存在频谱利用率低,同频干扰严重,计算量复杂,资源浪费,高业务量请求的波束不能被满足,波束的时隙分配离散,技术概念比较抽象等问题。针对以上问题,本文在首先在业务模型方面使用了全频率复用,在资源分配方面,簇间根据每个簇的业务量需求进行功率分配,簇内在时隙分配中对凸优化算法进行改进,使用组合算法完成时隙的再分配。仿真结果表明,改进后的算法提高了业务满意度,降低了计算复杂度,减少了资源的浪费,使得分配的时隙更能满足业务量的动态需求。其次以预分配为基础,以空分+时分的干扰避免机制为限制,结合高业务量波束优先分配准则进行跳波束图案设计,结果表明高业务量需求的波束得到了满足,单个波束的时隙分配也相对连续。最后本文基于STK+Matlab平台完成资源分配算法的场景展示,实现场景的建立、波束业务量需求的产生、资源的分配、波束的跳变等一系列过程,直观地展示该技术的灵活性,进一步验证算法的可行性和有效性。