LEO卫星通信位置管理及用户接入技术研究

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在构建全球无缝通信系统的过程中,低轨(LEO:Low Earth Orbit)卫星通信系统将发挥重要的作用,同时是未来个人通信系统(PCS:Personal Communication System)的重要组成成分,近年来针对低轨卫星通信系统的研究已经成为热点。在LEO卫星通信系统中,由于卫星的高速运动和用户的移动性,LEO卫星网络为了能发现移动终端MT(Mobile Terminate)的接入点,将呼叫传递到MT,必须对用户的位置信息进行记录,即具有位置管理的功能,其中位置技术包括位置更新和位置寻呼,用户的位置更新方法影响寻呼开销的大小,因此有效的位置更新策略对网络的性能是非常关键的;同时由于LEO卫星通信系统使用的卫星数量远多于GEO(Geostationary Earth Orbit)卫星通信系统,在LEO卫星通信系统中存在着多星覆盖率较高的情况,用户产生呼叫或是在通话过程中需要进行切换时,需要进行卫星的选择,如何从多颗覆盖卫星中选择一颗合适的卫星进行接入关系到用户的通信质量和系统的切换开销。因此,本文主要研究位置管理中的位置更新技术和用户接入卫星技术。在位置更新技术方面,本文提出了一种适用于LEO卫星通信系统的基于时间和距离的位置更新策略。该策略根据用户的速度和业务繁忙程度动态调整位置更新半径,在移动用户比较多、业务量突发的情况下能够有效减少位置管理开销,提高LEO卫星通信的网络性能。在用户接入技术方面,本文在仰角加权覆盖时间接入算法的基础上进行改进,提出了一种同时考虑到卫星负载、仰角和覆盖时间的负载均衡仰角覆盖时间加权算法。本文对国内这个业务密集区对仰角的敏感性进行仿真研究,得出可以根据不同的业务区适当调整本算法的卫星负载、仰角和覆盖时间的加权系数来降低呼叫和切换阻塞率,本文提出的算法具有实际的应用意义。最后对LEO卫星通信系统进行了建模并运用OPNET进行了系统仿真及性能分析,验证了所提出的基于时间和距离的位置更新方式和负载均衡仰角加权覆盖时间算法的有效性。
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