北斗全球短报文接入策略研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院微小卫星创新研究院) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinajovi
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短报文通信是北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)独具特色的功能之一,随着北斗全球卫星导航系统的组网建立,北斗全球短报文将广泛应用于全球范围内各个领域。在北斗全球短报文的覆盖范围内,各个地域往往处在多星覆盖下,短报文在进行发送时要面临短报文的接入问题。如何使用合理的短报文接入策略,提高用户的接入成功率,减小系统整体时延,提高星上资源的利用率,是一个需要解决的现实问题。接入策略分为用户侧的接入和地面站侧的接入两方面。短报文接入策略的好坏,对用户而言,直接影响到了接入的成功率;对系统而言,则是直接影响到了资源的整体利用率和时延的大小。北斗二号的区域短报文服务与北斗三号全球短报文服务在体制及覆盖范围上均有较大差距,其接入策略无法直接套用,因此本文主要对北斗全球短报文系统的接入策略进行了研究,主要包含:1)本文提出了一种在全球非均匀业务密度下基于卫星覆盖业务密度的改进用户业务接入策略,降低了用户业务接入时的阻塞率,提高了星上资源的利用率;2)研究了在用户业务接入卫星后,星上组帧传输架构中存在的问题。通过计算和仿真分析,提出了几种合理组帧规则和组帧间隔;3)针对已有出站接入策略,分析了其中存在的问题,提出了一种能以较小计算代价提升性能的算法。以优化时延和均衡星上负载为目标,提出了多种上注星与用户目的星的选择策略,并通过仿真进行了对比和分析。具体研究中,本文先阐述了北斗全球短报文的工作体制、工作流程、业务体制及信号帧格式,为后续的接入分析、仿真参数设置奠定了理论基础。之后对全球非均匀业务量和用户报文长度进行了模型的建立,分析了北斗全球短报文的理想理论系统容量,指出了现有接入策略中存在的缺陷。根据全球非均匀业务量模型的特点,提出了基于卫星业务覆盖密度指数的短报文业务接入策略。针对北斗接入业务的时延特点,仿真对比了星上在各种组帧间隔下的系统性能,并提出了几种合理的组帧规则。在出站接入部分,根据全球短报文的出站体制,分析了影响出站系统性能的几点因素,指出需要从出站业务用户目的星和出站业务上行注入星两方面进行选星以提升系统性能,并依据其特点,在两方面的选星上分别提出了几种出站策略并进行了对比。通过仿真分析,提出了两种适用于不同出站用户业务量情况下的出站策略。
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