星间网络链路分析及信道建模研究

admin · 发表于 2022-9-25 22:59:58

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星间链路可以减少卫星对地面设备的依赖，在卫星星座组网中有重要的作用，并逐渐应用于商业和军事中。因此对星座网络星间链路的分析以及对星间通信信道的研究就具有重要意义，它为卫星组网和星间通信系统的设计和研究提供理论依据和数据支持。本课题从基本的卫星轨道和星座出发，研究星间链路的几何特性，并结合链路预算建立了用于分析星座星间链路的链路分析模型。针对Walker星座分析其拓扑结构，以及在星间通信环境下的信道特性，建立星间信道模型仿真分析不同拓扑结构下的信道性能。在链路分析中，提出了一种用来精确计算星间链路的距离“交点”模型，利用该模型可以使星间链路距离的误差仅为米级。在此基础上建立链路几何参数，多普勒频移和链路预算特定点星间链路分析模型和动态星间链路分析模型，并以STK(Satellite Tool Kit)/Matlab仿真实现。最后以24/3/2构型Walker星座为例仿真，分析得到距离，多普勒频移及其变化率、载温比、门限余量等系统设计所必需的多组参数。分析和建立了Walker星座拓扑结构，研究星间通信环境中信道特性包括自由空间损耗，多径和多普勒频移。星间通信要求天线精确对准，因此需要对天线指向精度以及卫星姿态误差对天线指向精度影响进行分析，并研究在不同拓扑结构下天线同频干扰。提出和建立了星间信道的数学模型，并以STK/Matlab仿真实现，该模型包括了视距分量，星体自身反射分量，其他卫星或空间碎片反射（散射）分量以及天线指向误差模型。建立简单的星间通信系统，仿真并分析不同拓扑下的星间信道特性和误码率。

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