基于列生成的毫米波多连接链路配置调度算法

多连接技术允许用户同时建立和保持与多个小区/接入点的连接，通过网络元素之间的协调在吞吐量和可靠性方面大幅提高网络性能。针对毫米波通信中超高频段的链路中断问题，研究了多连接基于链路配置的调度算法，以提高链路调度效率，降低复杂度。首先，在系统模型中采用链路配置作为优化变量；其次，设计了多连接比例公平的调度准则；最后，提出一种基于列生成算法的链路配置调度优化算法，利用Dantzig-Wolfe分解将原问题分解为限制主问题和定价问题，并结合分支定界方法获得最优解。仿真结果表明，所提算法能够在数值上逼近全局最优，并且比现有的毫米波蜂窝网络链路调度方案增益平均提高40%以上。     

小卫星星座非IP组网建模与仿真

针对移动IP技术需要依赖地面的家乡代理完成每个卫星地址注册与解析的不足,给出一种新的非IP构架的小卫星星座组网模型,并设计相应网络通信协议.组网模型不使用中高轨道卫星做数据与测控中继节点,在星际链路上使用定向天线指向器保证星际链路的连续性和链路切换.在OPNET平台上设计了通用的卫星节点通信模型和一个基于加权最短路径算法的卫星路由信息协议(SRIP),并进行了星座组网仿真实验.仿真结果验证了星座组网模型设计的正确性.该模型为小卫星星座依赖于自身网络,而不依赖于中高轨道卫星做中继完成网络测控提供了一种新思路.     

一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法

针对中继系统中节点快速移动时采用传统中继选择方法造成系统可传输数据量较低 的问题,提出一种联合链路持续时间与平均速率的中继选择方法。该方法首先分析了系统采 用两跳传输及协作传输两种模式下的链路持续时间,分别给出了节点速度及相互之间距离满 足不同条件时的链路持续时间表达式,然后计算两种模式下的链路平均可达速率,最后基于 所提出的准则完成中继选择。仿真结果表明,与传统的中继选择方法相比,该方法可以使系 统获得更多的数据传输,同时具有较低的中断概率。     

中继卫星SMA系统反向链路多波束形成技术

对中继卫星SMA(S频段多址)反向链路多波束形成开环数字波束形成算法（DBF）、3种闭环自 适 应数字波束形成算法进行了分析,通过试验验证了开环波束形成算法和闭环波束自适应 形成算法的可行性。试验结果表明,在飞行器捕获、跟踪的不同阶段,采用开环波束形成与 自 适应波束形成相结合是SMA反向链路波束形成的最优方式。     

多层卫星网络激光星间链路空间特性仿真

多层卫星网络结构由于其鲁棒性强,可实现无缝覆盖等特点而成为研究热点。针对 高轨/中轨/低轨(GEO/MEO/LEO)多层卫星网络结构,研究了各个节点间的激光链路,推导出 了 不同轨道间两个卫星位置关系的坐标转换公式。对同层间激光链路(OISL)、异层间激光链路 ( OIOL) 俯仰角、方位角以及距离参数和GEO对LEO覆盖特性进行了仿真。结果表明,卫 星光学终端俯仰指瞄范围完全可以满足目标星的移动要求,但水平指瞄范围和扫描速度是影 响星间激光链路性能的主要因素。     

一种无人机载超视距通信系统

针对中、高空长航时无人机超视距通信系统普遍采用Ku频段卫星中继存在信号可用带宽有限、干扰源众多、机载端设备较大的现状，提出了一种基于Ka频段卫星的无人机超视距通信系统总体与分系统工程实现方案，并给出了关键设计要素。在详细推导链路计算公式基础上，以前向速率为51.2 kb/s、返向速率为8 Mb/s为例进行了链路余量预算与数值仿真分析，并与传统Ku频段方案在传输速率、抗干扰能力、天线口径等方面进行了分析比较。结果表明，在同等条件下所设计的系统性能可提高20%左右。飞行试验结果验证了该方案的合理性、可行性、有效性和工程可实现性，为无人机超视距通信系统总体设计和工程实现提供了思路与参考。     

一种应用于海上浮标的卫星中继通信终端

为了实现四级海况下海上小型浮标与岸基站数据中心之间的实时通信，设计和研制了一种高速率、低延时和高可靠的S频段卫星中继通信终端。该卫星中继通信终端由S频段中继通信机、抛物面天线、伺服跟踪机构、电源变换模块、温度控制器以及耐10 m水压的天线罩体等组成。终端为直径1 m的半球体，质量小于30 kg，最大峰值功耗小于等于130 W。卫星中继通信终端利用快速捕获跟踪卫星信号技术，能在7 s内迅速捕获和跟踪卫星前向链路信号；采用自适应海况可变码率技术提高了数据传输的可靠性。四级海况下，卫星中继通信终端实现了浮标与岸站之间最大2Mb/s高速率实时数据传输，大回路数据通信误码率小于等于10-5。     

功率约束下的星地协作网络中断概率分析

针对星地协作网络，考虑中继节点转发卫星节点信号时会受发射功率和干扰功率约束，提出了一种基于中继节点与目的节点间链路最大信噪比准则来选择中继节点的放大转发部分中继选择策略。在卫星链路遭受阴影莱斯衰落和地面链路遭受瑞利衰落情况下，推导出系统中断概率下界的闭合表达式。仿真结果表明了理论分析的正确性，并展示了不同阴影莱斯信道参数、不同中继数目、不同功率约束对中断概率的影响。     

扩频和高速数据信号的星间天线角跟踪系统设计

分析了中继卫星星间链路低速扩频和高速数据传输信号时,使用单通道单脉冲、有限个系统中频带宽档位、包络检波方法进行角跟踪的可行性,给出了角跟踪误差信号和信噪比计算公式、中频带宽的选取原则.结果表明,该方法适合所有星间链路信号类型的角跟踪,简化了星地控制.     

星载单通道单脉冲自跟踪系统设计

对中继卫星的捕获跟踪是建立星间数据链路首要前提,星载自跟踪系统有着广泛的应用前景。针对Ka频段波束窄、星载设备小型化要求高等特点,提出了星载自跟踪系统设计方案。方案采用单通道单脉冲方式,利用TE21模馈源技术从天线获取自跟踪信号,通过微波前端模块将信号调制、合并为单通道,然后在捕获跟踪接收机中提取误差角度,实现天线角度的精确跟踪。经过链路分析,证明系统设计有效可行。根据方案研制出原理样机并进行了试验验证,跟踪精度在X、Y方向优于±0.05°,满足星间链路跟踪精度要求。     

跟踪与数据中继卫星系统在测量船上的应用前景

介绍了国际跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的基本状况与发展趋势,分析了今后测量船 利用中 继卫星系统传输高速数据的应用前景,比较了测量船加装中继卫星系统的几种方案,并 对其可行性进行了评估。     

两颗中继卫星共用测站协同控制研究

中继卫星地面应用系统建设周期长、建设造价昂贵。处于相近轨位的两颗中继卫星使用同一个测站进行测控和数据中继应用,能够有效降低系统建设成本。通过梳理卫星各平台测控事件之间的时间约束关系及其对地面应用系统的设备的使用约束,分析了测定轨精度、位置保持、星蚀期能源管理、地敏探头干扰保护对共用测站的影响,提出了两颗中继卫星分时测定轨、位置保持分别进行地敏探头干扰保护的方法,以及平台应急条件下共用测站控制支持模式。最后,就共用测站执行数据中继任务提出了建简易备份站降速使用的建议,为中继卫星地面应用系统建设提供有益的参考。     

TDRSS并行MSK扩频体制的实验研究

本文讨论跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）一种新通信体制，即并行MSK扩频系统。发射端采用长短码正交扩频的平衡调制，接收端采用一种简单解扩方式简化了并行MSK信号的解调，同时用短码全“1”引导长码同步的方法大大减小了长码的捕获时间。实验结果证明该体制具有良好的伪码同步性能。     

TDRSS多模式调制器设计及关键指标分析

TDRSS多模式调制器可产生多种模式的调制信号,在工程中具有较大的实际应用价值.对跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)信号形式进行了简单分析,针对多模式调制器的设计,介绍了硬件平台的选择、FPGA内的设计实现,并重点分析了几项关键指标.     

中继卫星地面高速数据分发设备设计与性能分析

针对跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的技术发展趋势及数据分发应用需求,分析了现有基于通用服务器的高速数据分发模式存在的问题及性能瓶颈,在此基础上提出了基于网络处理器的数据分发模式,并分析了其相比于服务器模式的优点。从硬件和软件两方面提出了基于专用网络芯片的高速数据分发设备的设计方案,给出三种高速数据分发方法,通过比较,选用最优方法。性能测试结果表明,基于专用网络处理器的数据分发模式相比于现有服务器数据分发模式性能提高200%.     

TDRSS返向多模式数传及用户星测距接收机设计

设计了一种应用于中继卫星地面系统的多模式数传及测距接收机 。在本设计中,以软件无线电理论作为指导思想,采用了VLSI可编程芯片作为算法主要实现 器件, 在一块CPCI标准6U板卡中集成了两路相互独立的信号通道,能够分别接收两路信息速率在10 Mbit/s以下的调制、编码、扩频方式均不相同的返向信号,并利用扩频码提取距离数据。 调制方式包括 BPSK、QPSK、SQPSK、UQPSK,编码方式包括RS、卷积、RS+卷积。基于此,接收机还可应用 于其它多通道、多模式的数传系统中。     

TDRSS接收机码分多址干扰抑制方案设计

为了在跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）中实现码分多址（CDMA）应用,需要完成多用户检测（MUD）及码分多址干扰（MAI）抑制。采用减性多级迭代对消算法,在数字信号处理芯片中完成信号再生、延时校正、时域相减对消,可以完成至少12通道的多用户检测,并能将多址干扰抑制至最小1 dB以内。该算法可作为通用MUD算法的有效补充,并能应用于各类非最优的CDMA系统中,具有迭代级数可选、通道扩展性强、工程实现性好的优点。     

卫星导航系统上行注入的研究现状与发展趋势

上行注入系统是卫星导航系统的生命线,是卫星导航系统不可或缺的一部分。详细研究了国外全球卫星导航系统和区域卫星导航系统的上行注入方案：全球定位系统（GPS）正由GPS II阶段过渡到GPS III阶段,上行注入也从全球布站的单星直接注入方案转变为本土布站的基于星间链路转发的注入方案,“伽利略”（Galileo）采取了全球布站的单星直接注入方案,而俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）、准天顶卫星导航系统(QZSS)和印度区域导航卫星系统(IRNSS)采取了本土布站的单星直接注入方案。随着各大全球系统逐步研究、规划和开发星间链路,基于星间链路转发的上行注入方案势必成为全球系统的上行注入方案发展趋势,链路协同注入和高速传输也必然成为该方案的关键技术。     

中继雨衰对载人航天的影响及解决措施

针对中国载人航天任务中遇到的中继卫星雨衰问题,对当前“天链”系列3颗中继卫星Ka频段数传信道的雨衰性能进行定量分析,讨论了中继雨衰对载人航天任务可能造成的影响。依据分析结果,考虑环境条件、客观因素限制和载人航天任务的特点,提出了应对中继雨衰的飞控实施方案和减少雨衰影响的方法,可为后续载人航天任务提供参考。     

多星座卫星导航接收机跟踪通道结构改进

可用卫星数量的大幅增加使得传统的并行通道结构很难满足多星座卫星导航接收机的设计需求。为了减少电路规模和功耗,提出了一种通用的相关器跟踪结构,其可以跟踪GPS（Global Positioning System）/BDS（BeiDou Navigation Satellite System）/GLONASS（Global Navigation Satellite System） 3种卫星信号。该电路通过预先存储中频数据、提高相关器工作频率的方法,充分利用了每个通道的效能。这种时分复用的电路改进方法可以实现大量等效并行通道。65 nm工艺下的实验结果表明,该结构在电路资源和功耗方面优于传统结构。FPGA（Field Programmable Gate Array）的验证结果进一步证明了该电路结构的有效性和正确性。