论文题目：无中心FDMA卫星通信系统资源控制策略研究
摘要：随着卫星通信技术的不断发展,卫星通信系统已广泛应用于军事、通信、交通等多个领域。目前卫星通信系统大部分都采用有中心管理方式,但是在特殊应用需求环境下,如军事战争、地震、火灾等,一旦中央管理站被摧毁或者发生严重故障,卫星通信系统会陷入瘫痪状态,从而使得作为系统中枢的中心站变成了整个系统最为薄弱的环节。针对有中心卫星通信系统抗毁性差的问题,本文围绕无中心FDMA卫星通信系统,开展资源高效控制研究工作,论文主要创新点和具体研究内容如下:（1）针对目前还在大量使用的FDMA卫星通信系统,本文提出了一种针对其特点的无中心资源控制策略,完成了包括资源分割、逻辑信道划分以及资源高效调配等技术在内的方案总体设计,充分考虑了卫星通信流程中不可避免会出现的各类异常情形（如信道检测出错、多用户抢占信道资源发生碰撞,以及在CSC信道中以ALOHA争用的方式发送通信申请产生丢包等）,能够有效实现在无中央管理站介入的情况下,用户站对信道资源的自主访问,更加贴近工程应用需求。同时本文依据提出的资源控制策略,设计了无中心强鲁棒性资源控制算法,在该算法中提到的业务占用感知、自我监测的呼叫控制等关键技术,显著提升了系统工作的鲁棒性。（2）为了验证无中心卫星通信访问控制策略和资源控制算法的可行性和正确性,本文提出一种具有C/S架构的仿真验证方法,该方法的优势在于能够有效模拟存在各类异常情形的卫星通信信道环境,诸如信道延时、信令错误以及各种检测错误都在Server端系统层面统一模拟,并且Client端的访问控制程序完全可以按照最终终端研制的软件框架开展,使其核心控制代码可以更加方便、平滑的移植到最终卫星终端产品中。仿真验证方法的实现采用N个用户站和1个模拟卫星转发器的方式,用户站的信息统一发送到模拟的信道环境中,判断是否发生碰撞并模拟丢包等异常情况。同时本文构建了仿真验证平台,通过建立客户端模型、服务器端模型和业务模型,在搭建的平台上完成软件模拟仿真实验,实验结果得出呼通率与信道数、用户数、业务平均到达时间、业务平均通话时长四者之间的关系曲线图,对比分析在不同条件下呼通率的变化情况。（3）本文为了能够给无中心卫星通信系统资源控制策略提供更加真实符合实际情形的仿真测试环境,提出了一种半实物仿真系统架构,用硬件实物代替一部分电脑软件模拟的用户站,该系统架构主要分为硬件板卡模拟的客户端、计算机软件模拟的客户端和计算机软件模拟的信道环境三个部分。同时基于卫星信道设备实际使用的硬件芯片,在Zynq平台和Free RTOS操作系统开展了无中心FDMA卫星通信访问控制程序的移植工作,参照计算机仿真实验设计思路,完成半实物系统功能验证。
关键词：无中心;卫星通信;FDMA;资源控制策略
学科专业：电子信息（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容与结构
第二章 无中心FDMA卫星通信系统资源控制策略及算法设计
2.1 卫星通信系统组网及FDMA资源分配方式
2.1.1 卫星通信系统组网分类
2.1.2 FDMA资源分配方式
2.2 无中心FDMA资源控制流程及算法设计
2.2.1 资源分配过程相关算法介绍
2.2.1.1 能量检测算法
2.2.1.2 指数退避算法
2.2.1.3 超时重传算法
2.2.2 无中心FDMA资源控制策略
2.2.3 控制策略的鲁棒性算法设计
2.3 本章小结
第三章 无中心FDMA卫星通信系统资源控制软件仿真
3.1 仿真验证方案设计
3.2 构建仿真验证平台
3.2.1 通信传输协议选择
3.2.2 基于C/S架构建立模型
3.2.3 多用户并发问题解决方案
3.2.4 仿真模拟验证软件详细设计
3.3 实验仿真结果及分析
3.3.1 信道数与呼通率关系
3.3.2 用户数与呼通率关系
3.3.3 业务平均到达时间与呼通率关系
3.3.4 业务平均通话时长与呼通率关系
3.4 本章小结
第四章 无中心FDMA卫星通信系统资源控制硬件模拟
4.1 硬件模拟总体方案
4.1.1 硬件开发平台介绍
4.1.2 半实物仿真系统架构
4.2 硬件模拟实现方案
4.2.1 嵌入式处理器设计
4.2.2 基于LWIP轻量级网络协议栈的程序设计
4.2.3 半实物仿真模拟实验
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
