卫星物联网中随机接入技术研究进展与展望

卫星物联网具有广域覆盖的特点,可以很好地解决地面物联网的不足。随着海量用户的接入,对接入技术的吞吐量和丢包率提出了更高的要求。目前,以时隙ALOHA及监听信道ALOHA为代表的接入技术在地面得到广泛地应用,但时隙ALOHA在海量接入方面效率低下,不能直接用于卫星物联网,而卫星通信的大传播时延不允许使用监听信道ALOHA。因此,引入干扰消除冲突解决机制的竞争解决分集时隙ALOHA（contention resolution diversity slotted ALOHA,CRDSA）成为新的研究领域。回顾了CRDSA研究进展,从时隙同步和帧同步两个角度将接入技术分为同步CRDSA和异步CRDSA,在深入研究每种技术路线之后,总结了这些接入技术的特点,并以此进行分类概述。其次,详细阐述了每种改进方式的代表性技术原理,并结合技术特点就其在卫星物联网的适用性进行了探讨。最后,分析了未来我国卫星物联网的发展趋势,并结合这一趋势讨论了适用于我国卫星物联网的随机接入技术发展前景。     

PIC检测器解析表达式的偏差修正

由于传统PIC(Parallel Interference Canceller,并行干扰消除)检测器性能分析公式存在偏差,导致与仿真结果有一定的差异,不能准确反映系统性能。在对传统PIC检测器性能表达式和推导过程存在的偏差进行分析的基础上,通过公式推导,得到更为精确的PIC检测器任一级的误码率性能解析表达式。通过数值计算,偏差修正后的解析表达式对误码率估计的准确度比修正前提高了1个数量级,与仿真结果更为接近,并且干扰消除的级数越多效果越好。研究结果表明,修正后的PIC解析表达式是有效的。     

基于非正交多址接入的认知星地融合中继网络性能分析

为了提高星地融合网络（Integrated satellite-terrestrial relay network, ISTRN）的频谱利用率,本文在存在多个主用户（Primary users, PUs）的频谱共享环境中,研究了基于非正交多址接入（Non-othogonal multiple access, NOMA）的星地融合中继网络的性能。推导了系统在多个相邻PUs干扰约束下的中断概率（Outage probability, OP）和遍历容量（Ergodic capacity, EC）的闭式表达式。为了进一步研究,本文还得到了高信噪比下OP的渐近解。最后,通过模拟仿真,验证了理论推导的正确性,并分析了关键参数对系统性能的影响。     

一种新的基于双控制信道Ad Hoc网络媒体接入控制协议

提出了一种新的基于双控制信道的AdHoc网络媒体接入控制(MAC)协议。该协议在两个相互正交的子信道上交换RTS/CTS控制分组,解决了RTS丢失问题、死锁问题以及多信道隐藏终端问题,并提高了协议的空间复用度。实验结果表明,和已有的多信道的接入协议相比,在网络负载较重和节点密度较大的情况下,新协议提高了网络的吞吐量。     

今日国外宽带通信卫星

目前,全球的互联网主要是通过光缆和有线电缆来传输,在那些地面光缆无法覆盖的农村和偏远地区,还无法使用互联网服务,这给宽带卫星通信留下了一个巨大的市场,宽带卫星通信将是一个十分具有前景的产业。著名的市场调查机构——北方天空研究所（NSR）预测全球卫星宽带互联网接入业务收入在2017年将达到39亿美元。美欧等一些国家的通信运营商就瞄准了这一商机,正在着手部署新一代宽带卫星通信系统。其中包括美国卫讯公司、休斯网络系统公司、欧洲通信卫星公司、SES公司以及新成立的O3b网络公司,除此之外,全球著名的卫星移动通信提供商——国际移动卫星公司也在2010年签订了第5代＂国际移动卫星＂的合同,开始着手提供卫星宽带服务。特别值得注意的是,这些公司计划发射的卫星都将采用Ka频段进行通信。     

NOMA技术下的星地融合网络安全性能分析

针对多窃听用户下的基于非正交多址接入技术的星地融合网络,研究了其安全性能,特别地,窃听用户应用联合窃听策略,联合窃听策略顾名思义就是每一个窃听用户相互合作去窃听主用户的信息。本文首先推导得到了所考虑系统安全中断概率的闭式解,为了进一步获得高信噪比下评估系统性能的参量,其次得到了安全中断概率的渐进解,通过渐进解可找到一种有效的手段来评估非正交多址接入技术和联合窃听策略的特点,理论结果显示窃听用户数目以及信道条件好坏对系统性能有着巨大影响,最后蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。得到的理论解和仿真解可指导工程实践设计。     

基于流量预测的双层卫星网络动态路由算法

卫星网络具有覆盖广泛、接入简单等优点,被认为是下一代互联网的重要组成部分。文章提出了一种基于流量预测的双层卫星网络动态路由技术,拓扑采用LEO层和GEO层双层卫星网络结构,能够支持卫星网络新节点的动态加入。针对卫星网络管理员节点在执行网络任务时可能造成高负载导致高丢包率,从而影响网络性能的缺点,提出卫星网络管理员节点调整策略,根据流量预测算法对超过阈值的卫星网络管理员节点进行更换。最后,文章通过仿真试验对算法性能进行了验证,证明此算法在端到端时延和管理员节点丢包率方面具有优势。     

电磁环境构设设备综合接入技术研究

在电磁环境构设过程中,如何集成运用各类各型环境构设设备逼真构设所需环境,是当前开展复杂电磁环境下装备试验及作战训练亟需解决的现实问题.对电磁环境构设设备综合接入技术进行了研究,提出了“综合接入设备+协议适配软件”的解决方案,并完成了系统设计与实现,为综合运用不同电磁环境构设设备生成环境构设提供了有效技术手段.