检索结果-南通市图书馆

作者：梁震北京邮电大学

学位级别：硕士

随着卫星通信技术的发展,卫星通信系统已经成为天地一体化信息网络的重要组成部分,低轨(LEO)通信卫星凭借其传输损耗小、通信时延短等优点而得到广泛应用。利用地面5G技术,促进地面5G和卫星通信的融合发展,将极大促进空天地一体的网络... 详细信息

随着卫星通信技术的发展,卫星通信系统已经成为天地一体化信息网络的重要组成部分,低轨(LEO)通信卫星凭借其传输损耗小、通信时延短等优点而得到广泛应用。利用地面5G技术,促进地面5G和卫星通信的融合发展,将极大促进空天地一体的网络体系的建立。随机接入作为用户与卫星建立连接的第一步,是用户与卫星建立上行链路的重要环节,因此对星地融合通信系统的随机接入技术研究是必不可少的。本文基于5G低轨卫星通信系统,对2-step随机接入技术进行了研究,并进行FPGA设计与实现。论文工作主要包括以下几方面:(1)针对低轨卫星与地面5G融合通信网络中上行随机接入问题,以LEO卫星波束覆盖范围大为切入点,以实现低时延、高效率的上行接入为目标,对现有2-step随机接入的处理流程以及时序模型进行分析,探讨5G低轨卫星采用2-step随机接入方案的可行性。(2)针对2-step随机接入信号结构特点,结合低轨卫星波束覆盖范围,对MsgAPRACH随机接入前导序列设计原理、MsgAPUSCH数据载荷资源配置以及MsgAPRACH前导序列和MsgAPUSCH数据载荷间映射关系等技术进行理论分析,提出适用于5G低轨卫星的2-step随机接入方案。(3)建立5G低轨卫星通信系统多用户上行接入的系统模型,基于SCMA非正交多址技术设计本系统的数据传输和检测方案。通过仿真工具搭建5G低轨卫星通信系统上行链路级仿真平台。对MsgA PRACH随机接入前导信号和MsgA PUSCH数据载荷的性能进行评测,验证本文方案在5G低轨卫星通信系统下的可行性。(4)利用Verilog语言在FPGA开发平台Vivado上对2-step随机接入方案进行了设计和实现,给出了主要模块的硬件实现思路和设计方案,通过Simulator进行功能和时序的仿真,验证了 FPGA功能仿真的正确性。此外,针对SCMA接收机迭代处理时延长的问题,提出了节点并行更新的SCMA接收机设计方案,有效降低处理时延。

关键词：卫星通信 5G 随机接入 SCMA FPGA

大规模机器类通信中基于强化学习的随机接入拥塞控制方法研究

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大规模机器类通信中基于强化学习的随机接入拥塞控制方法研究

作者：过萌竹南京邮电大学

学位级别：硕士

随着物联网(Internet of Things,Io T)的发展以及第五代移动通信(5-th Generation Mobile Communication,5G)网络的普及,大规模机器类通信设备(Machine Type Communication Device,MTCD)数量不断增加。MTCD的数据传输通常是以小数据量、低频率的方式进行的,在这种模式下,网络资源往往不能同时满足大量的小数据量传输,MTCD同时接入网络会占用大量的网络资源,导致网络资源紧缺,从而引起拥塞。这最终将造成网络延迟增加、数据丢失和重传、网络故障等一系列问题,需要采取适当的措施来缓解网络拥塞。为了解决机器类通信系统(Machine Type Communication,MTC)随机接入时发生的拥塞问题,本文针对不同种类的MTCD提出了基于强化学习的接入策略,主要成果如下:(1)针对在大规模MTCD随机接入场景中接入时发生的拥塞问题,设计了一种基于强化学习的D3QN(Dueling Double Deep Q-network)算法。在多基站的场景下,设备可以对其所在区域内的任一基站发送接入请求。本文算法基于两步随机接入过程,基站可以得到当前接入时隙的接入数量和冲突概率。设备通过基站广播的发生冲突的前导码数量,改变强化学习中的奖励,使得MTC设备能够找到拥塞少的基站进行接入,减少可能的前导码冲突。D3QN以DQN(Deep Q-network)为基础,使用Double和Dueling两种方法进行改进,并采用优先经验回放对训练数据进行采样,使算法收敛速度更快并且更加稳定。(2)针对多小区场景下不同种类的大规模MTCD设备随机接入时发生的拥塞问题,设计了一种基于强化学习的排队式前导码分配策略。在该方案中,不同种类的设备根据自身的延迟容忍时间来分组并划分优先级。在每个接入时隙将虚拟前导池的前导码分配给有序接入队列,智能体通过与环境的交互来选择每个设备要接入的最佳基站和前导码队列,设备依次排队接入,减少因随机产生的接入碰撞,从而提高接入成功率。(3)在排队式接入的基础上进一步考虑用户的安全性以及隐私等要求,采用联邦学习的方法训练学习模型。通过对神经网络梯度的平均优化,对各智能体的神经网络进行同步优化。每个智能体都可以学习其他智能体的经验,优化局部模型,形成更好的合作效果,共同完成任务。通过联邦学习训练,本文提出的方法可以同时保证接入过程的安全性和低延迟容忍设备的优先接入。

关键词：机器类通信随机接入强化学习多智能体学习前导码分配接入成功率

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免调度随机接入系统前导序列设计研究

免调度随机接入系统前导序列设计研究

作者：杨佩欣燕山大学

学位级别：硕士

大规模机器类通信(massive Machine-Type Communications,m MTC)是5G新空口的三大应用场景之一。在m MTC场景中,通信业务具有终端设备数量庞大、较强偶发性和数据分组短等特征,传统随机接入方案不再适用。免调度的大规模随机接入被认为... 详细信息

大规模机器类通信(massive Machine-Type Communications,m MTC)是5G新空口的三大应用场景之一。在m MTC场景中,通信业务具有终端设备数量庞大、较强偶发性和数据分组短等特征,传统随机接入方案不再适用。免调度的大规模随机接入被认为是未来物联网解决海量用户随机接入问题的主流技术方案之一。在免调度随机接入中,用户设备利用前导序列进行多用户检测与信道估计,因此前导序列设计是免调度随机接入的关键技术。目前免调度大规模随机接入方案存在前导序列资源池受限、多用户检测及信道估计算法复杂度较高等问题。为解决上述问题,该文将围绕前导序列设计展开研究。首先,提出基于差集、几乎差集和相对差集的解析构造法。为进一步得到参数较为灵活的序列集,提出利用优化算法得到任意参数的前导序列。通过以上方法构造的序列集具有大容量和低相关的特点。通过建立上行非正交多址通信链路进行仿真,验证了这两类序列集在基于压缩感知的多用户检测和信道估计中具有良好的性能。其次,基于Florentine array与随机部分离散傅里叶变换矩阵构造出具有集间低相关特性的零相关区(Zero Correlation Zone,ZCZ)序列集,再根据ZCZ序列集的性质对每个构造出的ZCZ序列集在零相关区进行循环移位,进而得到具有低相关性的前导序列。理论研究表明了构造的前导序列的相关值渐近Welch界,可以有效改善随机接入过程中接入用户的碰撞问题。并且实验仿真结果验证了得到的前导序列与随机序列相比具有更佳的性能。最后,基于加法特征和乘法特征提出了一类低相关序列的构造法。并利用有限域上的高斯和理论证明了该类方法构造出的序列的相关性渐近达到Welch界,并且基于压缩感知的多用户检测和信道估计实验仿真结果表明,其性能与现有文献所构造的序列相比具有较大的优势且具有较高的过载率,能够容纳更多的用户接入网络。

关键词：大规模机器类通信随机接入非正交多址压缩感知前导序列多用户检测信道估计

基于5G随机接入的小数据包传输技术半实物仿真设计与实现

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基于5G随机接入的小数据包传输技术半实物仿真设计与实现

作者：李威北京邮电大学

学位级别：硕士

在当前的移动通信网络中,空中接口资源依然是最紧缺的资源,并且在智能终端数量激增、数据业务种类繁多、小数据包业务占比日趋增长的大环境下,未来的5G通信系统需要支持高效的小数据传输与当前的蜂窝网络无缝连接,且在不同的无线传输技... 详细信息

在当前的移动通信网络中,空中接口资源依然是最紧缺的资源,并且在智能终端数量激增、数据业务种类繁多、小数据包业务占比日趋增长的大环境下,未来的5G通信系统需要支持高效的小数据传输与当前的蜂窝网络无缝连接,且在不同的无线传输技术之间快速灵活地切换。这种小数据包业务具有两个明显特点:其一是小数据包总的流量很小,但每次伴随的信令比重很大,给系统带来了大量的资源浪费;其二是该业务要求用户永远在线且具有心跳现象,导致网络中在线用户数量巨大,多用户接入时将引入时间延迟。为了解决5G和B5G系统小数据传输效率问题,非激活状态下基于随机接入的小数据传输增强技术获得了广泛研究。因此,研究5G通信系统中小数据传输增强技术对缓解资源浪费、降低时延有着重要意义。本论文选题来自科技部重点研发计划“面向B5G和6G公共服务平台建设”,基于开发空中接口(OpenAirInterface,OAI)设计并实现了一个适用5G通信系统中小数据传输增强的半实物仿真平台,进一步基于该平台对5G通信系统的小数据传输增强技术进行仿真验证和性能分析,为标准化工作提供理论参考依据。本论文完成的主要工作如下:1、基于5G随机接入的小数据传输增强技术半实物仿真设计。本论文首先进行了需求分析和总体设计。并根据5G通信系统中基于随机接入的小数据传输增强技术的功能需求,先对基于四步随机接入的小数据包传输增强进行设计,然后对基于两步随机接入的小数据传输增强进行设计。重点设计了物理层功能模块、MAC层功能模块和PHY/MAC层接口模块,使得半实物平台中的基站和终端两个网元能够实现高效的小数据传输增强功能。2、基于5G随机接入的小数据传输增强技术半实物仿真实现与验证。首先在模块设计思想的指导下,完成了基于四步和两步随机接入的小数据传输增强半实物仿真的开发实现,实现过程涉及基站和终端侧网元的多个协议层、多个信道以及层间交换的接口。其次从信令面和数据面开展了半实物仿真平台的功能验证和性能评估。仿真结果表明,该平台能够在向下兼容原有平台功能的基础上完成基于5G随机接入的小数据传输增强的通信仿真,并且在小数据包传输时延和信令开销方面有明显的提升。证明了本论文所设计的半实物仿真平台的可行性,本论文的开发成果为项目后续研发提供了测试和实验平台。

关键词： OAI 半实物仿真 NR 随机接入小数据传输非激活态

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无源随机接入技术研究

无源随机接入技术研究

作者：梁子杰西安电子科技大学

学位级别：硕士

无源随机接入(URA)作为一种满足大规模机器类通信(m MTC)场景海量接入要求的技术有着广阔的前景。现有的由压缩感知(CS)码与奇偶校验码构成的编码CS级联URA方案表现出良好的性能。然而,该方案也存在系统错误概率性能高度依赖于内码译码... 详细信息

无源随机接入(URA)作为一种满足大规模机器类通信(m MTC)场景海量接入要求的技术有着广阔的前景。现有的由压缩感知(CS)码与奇偶校验码构成的编码CS级联URA方案表现出良好的性能。然而,该方案也存在系统错误概率性能高度依赖于内码译码阈值等的问题,此外,如何提高待估计信号的稀疏程度,从而提升内码译码性能并降低外码译码复杂度也是一个有挑战的研究方向。另外,在利用URA实现用户接入的同时,如果基站可以检测个别关键用户的身份,将拓展场景的适用范围与功能。本文针对以上问题进行了深入研究。首先提出了一个基于常规URA级联码方案的迭代接收机。该迭代接收机采用了连续干扰消除(SIC)策略,将前一次迭代中检测得到的活跃码字的协方差信息从经验协方差矩阵中扣除以用于之后的迭代过程。这使得在后续迭代过程中,待估计信号变得更稀疏,从而提升内码译码器的性能。另一方面,由于多次迭代的存在,系统性能对所选阈值的敏感性减低,具体而言,我们提出了一个阈值随迭代数增加而降低的阈值设置方程,仿真结果验证了该方程对于各种系统参数的鲁棒性。其次设计了一个基于级联结构的索引调制(IM)辅助的URA(URA-IM)方案。URA-IM方案首先将整个传输块切分为若干个组,然后每个用户分别按照IM规则激活各个组内的部分信道子块,并只在这些激活子块上发送消息。URA-IM方案将减少每个子块内的活跃CS码字的数目,从而使待估计信号变得更稀疏,有利于提升内码译码性能。此外,我们在现有的树形外码译码器的基础上提出了一个考虑IM规则的树形译码器。仿真结果证明,在每个用户发送36比特消息序列的场景下,URA-IM方案相比于常规URA级联码方案表现出更好的性能。最后提出了一个混合场景大规模接入方案。在该方案中,用户分为同时发送用户特别消息与常规消息的关键用户和只发送常规消息的普通用户。其中,用户特别消息将利用IM辅助的有源随机接入(SRA)技术进行发送,常规消息将利用URA技术进行发送。仿真结果验证了该混合场景大规模接入方案的可行性。

关键词：随机接入索引调制压缩感知迭代接收机非贝叶斯检测树形译码器大规模多输入多输出

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5G融合的卫星随机接入技术研究

5G融合的卫星随机接入技术研究

作者：王悦西安邮电大学

学位级别：硕士

卫星通信系统在提供全球无缝覆盖方面具有不可替代的优势,已被视作未来通信网络的重要组成部分。近年来,学术界和产业界都大力推进陆地和卫星通信系统的有机融合,以期建成一个基于5G生态系统的全球网络架构。然而,两者在信道特性、系统... 详细信息

卫星通信系统在提供全球无缝覆盖方面具有不可替代的优势,已被视作未来通信网络的重要组成部分。近年来,学术界和产业界都大力推进陆地和卫星通信系统的有机融合,以期建成一个基于5G生态系统的全球网络架构。然而,两者在信道特性、系统架构等方面存在较大差异,使得融合系统构建面临着巨大的困难和挑战,尤其是一些空口关键技术问题仍有待解决,例如随机接入技术。考虑到卫星信道区别于陆地系统的大频偏、大时延、大损耗等特性,本文在融合网络的研究背景之下,针对不同的空口波形,重点对适用于5G卫星移动通信系统的随机接入前导及其检测算法的设计展开研究,主要内容和贡献如下:第一,在现有5G NR(New Radio)系统常用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)波形的基础之上,本文采用频域序列重复方案来确保卫星的波束覆盖性能。针对频域序列重复方案的立方度量(Cubic Metric,CM)较高这一瓶颈问题,首先提出一种基于相位偏移的前导序列以降低重复方案的CM,并利用遗传算法搜索CM性能最优时的相位偏移集。在此基础上,进一步提出一种基于降维离散傅里叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform,IDFT)的前导序列,可通过缩小IDFT的尺度来降低CM,并且具有较低的检测复杂度。此外,对于所提前导分别设计了相应的检测算法,在前导检测过程中即可实现联合的定时、频偏估计。结果表明,随着重复次数的增加,所提两种方案比现有方案的CM性能更优,同时具有可显著改善的检测和估计性能。第二,为了克服OFDM波形所固有的带外辐射高、对同步误差敏感等不足,本文采用其衍生波形广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)作为未来融合网络的空口波形。在此基础上,首先研究了两种经典的前导检测算法在GFDM系统中的适用性,揭示了经典算法在大频偏或低信噪比环境下的性能缺陷。进一步地,利用双ZC序列以及本地和接收端生成的所有相关积,提出一种基于长度可控双ZC差分相关的前导检测算法,不但能够消除频偏的影响,而且可以通过灵活调整相关长度来提升低信噪比下的检测性能。结果表明,所提算法对大频偏具有鲁棒性,并且随着相关长度的增加,其检测性能会获得明显提升。

关键词：卫星通信随机接入 OFDM GFDM 5G NR

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高速移动下5G随机接入技术研究

高速移动下5G随机接入技术研究

作者：马晓闯东南大学

学位级别：硕士

5G是新一代的移动通信技术,因其具有高速率及低时延等特点,被广泛的应用于社会的各行业各领域。在高铁领域,5G同样发挥出巨大的作用。随着高铁的快速发展,其运行速度越来越快,使得4G已经不能满足要求。5G支持高达500km/h的超高速移动,... 详细信息

5G是新一代的移动通信技术,因其具有高速率及低时延等特点,被广泛的应用于社会的各行业各领域。在高铁领域,5G同样发挥出巨大的作用。随着高铁的快速发展,其运行速度越来越快,使得4G已经不能满足要求。5G支持高达500km/h的超高速移动,且为了对抗多普勒频移做出了更多优化,大大提升了高速移动场景下的性能。随机接入是用户终端与基站建立连接的第一步,是移动通信系统最基本的处理机制。随机接入过程为用户设备发送随机接入前导码并在基站接收,进而实现上行同步及上行数据传输。对随机接入的研究主要围绕解决多普勒频移问题,设计更加优高效的检测算法以实现高质量的通信。本论文首先介绍了5G物理层的关键技术,相对于LTE技术,5G在其基础上进行了优化,包括帧结构及资源分配等。对5G随机接入的信道设计进行概述,包括5G随机接入的应用场景以及随机接入完整流程,并对随机接入前导序列格式类型和资源配置进行详细描述。再给出了随机接入前导序列生成过程,详细介绍了ZC序列特性以及测量时间偏移的功能,并对UE端随机接入前导序列及其基带信号生成进行介绍。其次,本论文提出了前导检测的系统模型,并说明了频偏对信号子载波间干扰,再对前导信号解调方法、多天线接收时功率合并方式及噪声功率的设定方式进行对比分析。在高速移动场景下,主要对检测序列生成的三个检测窗口进行分析判定,本文在三窗口检测算法的基础上,设置两次阈值门限对三个搜索窗进行检测,将弥散的功率叠加后再进行阈值判定,通过仿真分析,提升了高速模式下前导检测性能。最后,针对超高速移动场景的前导检测进行分析研究。通过公式推导超高速移动场景下频偏对随机接入的影响,得出信号能量分散到五个搜索窗内。采用5G NR提出超高速场景下的限制集B,使得前导信号的五个搜索窗不会发生重叠。提出使用限制集B的超高速移动下检测算法,对五个搜索窗进行二次阈值检测,进一步提出自适应随机接入算法,可以在减小计算复杂度的同时,增加前导码检测成功率,为超高速移动场景下的随机接入检测提供了新的方案支持。通过仿真分析,验证了超高速场景下采用本论文提出算法的可靠性。

关键词： 5G 随机接入多普勒频移前导序列超高速场景

基于强化学习的MTC随机接入和异构网络资源分配方法研究

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基于强化学习的MTC随机接入和异构网络资源分配方法研究

作者：吴锡南京邮电大学

学位级别：硕士

在第五代移动通信（5-th Generation Mobile Communication,5G）系统中,资源受限的机器类型通信设备（Machine Type Communication Device,MTCD）数量不断增加,给蜂窝网络带来了独特的技术挑战。为了满足远程医疗,自动驾驶等场景中MTCD... 详细信息

在第五代移动通信（5-th Generation Mobile Communication,5G）系统中,资源受限的机器类型通信设备（Machine Type Communication Device,MTCD）数量不断增加,给蜂窝网络带来了独特的技术挑战。为了满足远程医疗,自动驾驶等场景中MTCD的严格延迟和可靠性要求,设计更加先进的随机接入技术变得尤为迫切。同时由于频谱资源稀缺,且MTCD能耗受限,因此对B5G（Beyond 5G,B5G）异构网络的频谱效率和能量效率提出了更高的要求。为了解决机器类通信系统（Machine Type Communication,MTC）接入能力不足以及资源分配问题,本文结合强化学习的思想,针对延迟容忍度低的MTCD提出了基于学习的接入策略以及异构网络下的资源分配方案,主要成果如下:（1）针对随机接入过程中因为前导码资源有限而引发前导码冲突的问题,提出了一种基于多智能体强化学习的接入方法。本文引入两步随机接入过程,基站可以得到当前接入时隙的接入数量和冲突概率。不同于传统的静态退避机制,本文首先求解最优接入数量和分析各个前导码的使用情况,然后设计包含接入流量控制和前导码资源要素的强化学习框架,定义动作-状态对,使得MTCD在接入之前可以分析当前环境,做出退避决策,同时选择合适的前导码进行接入。（2）针对深度神经网络（Deep Neural Networks,DNN）中黑匣子的缺点,提出了一种模型驱动的强化学习异构网络资源分配方案。首先将频谱效率函数作为目标优化函数,发射功率作为约束,采用交替方向乘子法迭代求出最优解;然后将迭代的过程与DNN相结合;最后构建基于模型的强化学习框架,得到当前状态下最佳的资源分配策略。（3）为了保证下行链路用户服务质量,提升异构网络的频谱效率和能量效率,提出了一种基于多智能体深度强化学习的频谱和功率联合分配算法。本文以频谱利用率和能量效率为优化目标,用户服务质量为约束,得到资源分配优化函数。然后定义多智能体用户状态空间,奖励以及动作空间通过较小的通信开销获得状态空间信息,得到一维状态空间数据,从而减少网络的输入数据量。用户以自身的信道状态信息得到状态空间,而不依赖全局信道状态信息,再根据状态空间信息得到频谱和功率分配策略。最后,通过训练深度神经网络找到最佳的资源分配策略。

关键词： MTC 随机接入强化学习资源分配频谱效率能量效率

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基于深度学习的随机接入技术研究

基于深度学习的随机接入技术研究

作者：尚李杨齐鲁工业大学

学位级别：硕士

由于越来越多的智能联网设备用网需求,海量机器类通信(massive Machinetype Communication,m MTC)成为5G主要应用场景之一,而大量设备接入网络,势必会造成接入冲突。通过利用机器类通信巨量用户共存、活跃用户稀疏、小分组传输的特点,... 详细信息

由于越来越多的智能联网设备用网需求,海量机器类通信(massive Machinetype Communication,m MTC)成为5G主要应用场景之一,而大量设备接入网络,势必会造成接入冲突。通过利用机器类通信巨量用户共存、活跃用户稀疏、小分组传输的特点,免授权随机接入技术允许设备不进行基站授权就直接接入网络传输信号,这使得授权开销过大这一问题得到解决,再联合压缩感知(Compressed Sensing,CS)原理,免授权随机接入就能够在识别接入设备的同时,利用提前设置好的导频来进行信道估计,这些良好特性使得此接入技术得到广泛关注。本文基于m MTC场景,利用深度学习技术和免授权随机接入方法,先后实现活跃用户检测、信道估计和信号判决。为了降低免授权随机接入中压缩感知重建的计算复杂度,本文提出了增强分析学习迭代收缩阈值算法(Enhanced Analytic Learned Iterative Shrinkage Threshold Algorithm,EALISTA)来实现压缩感知重建,并且提出了自定义损失函数,提升了支撑集准确率。在免授权随机接入的第一阶段,利用用户在发送实际信号前发送的非正交导频序列来进行活跃用户检测及信道估计,在此过程中,将系统搭建成压缩感知数学模型并且将提出的EALISTA神经网络应用于压缩感知重建过程,由于此神经网络迭代层数少的特点,使其能够在极短时间内完成所述任务。仿真数据证明了此方法的可行性,结合基站采用的大规模接收天线分集技术,能够进一步提升检测准确率。其次,本文在免授权随机接入的第二阶段,利用基站的大规模接收天线,结合第一阶段得到的信道估计结果,来实现活跃用户信号的判决。此阶段也将系统搭建成压缩感知数学模型并采用EALISTA神经网络来进行压缩感知重建,仿真结果表明此方法有不错的判决性能。

关键词：深度学习随机接入压缩感知活跃检测信道估计

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卫星物联网混合随机接入技术研究

卫星物联网混合随机接入技术研究

作者：万茜南京邮电大学

学位级别：硕士

物联网技术显著改善了人类生产生活方式,提高了生产效率和服务质量,但受空间、环境等因素的限制,在沙漠、海洋和森林等偏僻区域很难搭设陆地通信基站,难以为物联网终端提供相应的服务。卫星通信凭借其广域覆盖、无缝连接和高速通信的优... 详细信息

物联网技术显著改善了人类生产生活方式,提高了生产效率和服务质量,但受空间、环境等因素的限制,在沙漠、海洋和森林等偏僻区域很难搭设陆地通信基站,难以为物联网终端提供相应的服务。卫星通信凭借其广域覆盖、无缝连接和高速通信的优势,成为放置在偏远地区的物联网终端接入网络服务的可靠选择,全球覆盖的卫星物联网星座已成为地面物联网强而有力的补充。但是,在海量终端设备接入卫星物联网的情况下,现有的技术无法满足系统吞吐量需求;且由于卫星通信链路长、开放性强,对于高安全性要求的业务,数据传输的安全性难以得到保障。本文面向未来卫星物联网的发展趋势,以卫星物联网终端海量接入为背景,引入重叠传输和接入控制的思想,提出了混合多址接入技术,具体内容如下:针对传统随机接入协议吞吐量不高的问题,提出了混合多址接入方案。该方案利用扩频码对功率谱密度的控制能力,构造功率域非正交接入条件来实现重叠传输,并通过接收端的迭代接收实现非正交信号的接入,从而达到提高系统容量的目的。首先描述了接入场景与系统模型,阐明了发射端的工作流程,并进行了接入性能的理论分析和仿真,从吞吐量和丢包率两个指标与传统随机接入协议进行了分析比较。仿真结果表明,与传统随机接入技术相比,混合多址接入方案提高了系统吞吐量,改善了系统的接入性能。进行了混合多址接入体制下接收方案的设计与性能分析。该方案利用扩频传输的低谱密度特性及与非扩频数据包间的准正交性,实现常规数据包对扩频数据包的掩护,在接收端引入迭代干扰消除技术实现对混合信号的分离。首先介绍了接收方案的具体流程,并通过仿真分别对接收端混合信号分离的可行性和方案的安全传输能力进行了分析和验证。仿真结果表明,所设计的接收端混合信号分离方案可以实现对混合信号的分离,同时验证了该混合多址接入方案可以保障信号的安全传输。在混合多址接入方案的基础上,针对实际系统中多采用的信道化与子带分割的频带利用方式,引入负载估计算法和接入控制技术,提出基于接入控制的混合多址接入方案。首先利用Vogt负载估计算法动态地监测和评估系统的负载情况,接着根据不同业务需求对应的负载估计值,优化分配系统不同子带的接入方式和资源分配方式,以达到最大化利用可用资源的目的。仿真结果表明,在方案中引入负载估计算法和接入控制技术可以有效提高系统性能和资源利用率。

关键词：扩频ALOHA 随机接入接入控制安全接入卫星物联网