衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層資源管理技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，空天地一體化已經(jīng)成為了未來無線通信領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)由于其具有覆蓋范圍廣和對(duì)距離不敏感等特點(diǎn)，可以很好地填補(bǔ)了地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的空白，已經(jīng)成為了空天地一體化信息融合網(wǎng)絡(luò)體系的重要組成部分。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在可以承載各種各樣的多媒體業(yè)務(wù)，而多媒體業(yè)務(wù)的傳輸對(duì)于衛(wèi)星系統(tǒng)所能夠提供的帶寬資源提出了更高的要求。因此，如何在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理，保障用戶終端的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需求是當(dāng)前面臨的問題之一。在

2、衛(wèi)星這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境處于動(dòng)態(tài)變化的通信系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的分層協(xié)議設(shè)計(jì)方式很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)化設(shè)計(jì)。為了解決衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，人們提出將跨層設(shè)計(jì)的思想應(yīng)用在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，打破傳統(tǒng)協(xié)議層固定的傳輸模式，通過層與層之間信息的綜合利用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源利用率的提高。
　　本文主要研究了DVB-RCS(Digital Video Broadcasting-Return Channel Satellite)協(xié)議下的衛(wèi)星通信跨層系統(tǒng)的資源管

3、理問題。詳細(xì)論述了跨層技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，對(duì)于OSI(Open System Interconnection,OSI)七層協(xié)議中的各個(gè)協(xié)議層功能進(jìn)行了分析，研究的重點(diǎn)是該傳輸系統(tǒng)的上行鏈路帶寬分配和下行鏈路數(shù)據(jù)包調(diào)度問題。首先，針對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的資源有限性和用戶需求之間的矛盾，提出了一種基于效用函數(shù)最大化的跨層帶寬分配優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)了一種可以將不同層間參數(shù)聯(lián)合的跨層效用函數(shù)，即將應(yīng)用層的服務(wù)質(zhì)量要求，物理層和信道狀態(tài)相關(guān)的自適應(yīng)調(diào)制編碼方式

4、，數(shù)據(jù)鏈路層排隊(duì)的優(yōu)先級(jí)等參數(shù)結(jié)合。在求解該基于效用函數(shù)最大化的數(shù)學(xué)模型的過程中，兼顧考慮系統(tǒng)的效用以及公平性，提出了一種優(yōu)化迭代算法，將有限的帶寬資源優(yōu)化分配給多個(gè)用戶。對(duì)這種效用函數(shù)最大化跨層優(yōu)化帶寬分配算法的系統(tǒng)性能進(jìn)行了仿真分析，本文提出的效用函數(shù)以及相應(yīng)的優(yōu)化算法在公平性和吞吐量上都優(yōu)于一般化的效用函數(shù)最大化方法和經(jīng)典的注水迭代算法。其次，本文對(duì)于該系統(tǒng)的下行鏈路的數(shù)據(jù)包調(diào)度器進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種考慮了物理層自適應(yīng)調(diào)制編碼技