宽带卫星通信系统中激光与微波融合接入的关键技术研究

In order to satisfy the user's access to the satellite network at any time as well sd in any part of the world, it is important to develop the air-space-ground of integrated information communication network. The architecture of broadband satellite communication system is studied in this project. Access scheme and switching scheme integrated microwave and laser are proposed. Moreover, the link characteristics of laser link and microwave link are modeled and analyzed in this project. Signal demage and adaptive compensation scheme for two different channels are proposed in order to optimize the transmission performance of the network. Based on the research content mentioned above, a simulation platform for the integrated access scheme of laser and microwave in broadband satellite communication system is established. The purpose of this project is to provide technical support for the construction of the air-space-ground of integrated information communication network.

面向未来空天地一体化建设需求，满足用户全球范围、全天候、全天时的星地通信，本项目针对宽带卫星接入系统的体系架构开展研究，并提出基于激光与微波融合接入及灵活切换方案；针对激光链路和微波链路的链路特性进行建模分析，提出两种不同信道的信号损伤及自适应补偿方案，旨在优化融合接入网的传输性能，在此基础上建立宽带卫星通信系统中激光与微波融合接入方案的模拟实验平台，为我国空天地一体化网络构建提供理论基础和技术支持。

本项目针对宽带卫星接入系统的体系架构开展研究，对宽带卫星通信系统中激光与微波融合接入的关键理论和实现方案进行了仿真和模拟实验研究。建立了面向任务需求的基于微波与激光融合接入的网络体系架构；构造了基于虚拟源节点推拉流算法研究容量及最大吞吐量，支撑星座带宽匹配设计；提出了基于不等间距相位屏模拟的星地大气湍流激光传输模型、一种基于混合输入输出算法的高斯光束湍流传输补偿方法，对畸变的高斯光束进行补偿；提出了一种基于区分角度法和自适应功率控制的AMC在线干扰抑制方法，提升系统的吞吐量和通信时间百分比；设计了卫星通信系统中微波/激光信号在星地和星间链路的发射和接收方案；提出了一种激光/微波融合通信的自适应链路切换模型，实现激光与微波的灵活无缝切换；提出了一种基于监督的深度学习编码器-解码器方案，提高信道质量信息的恢复质量；提出了一种基于分段路由的流量返回路由算法，提高了平均拒绝率、平均相对吞吐量、最大链路利用率和平均延迟等；提出了一种基于蚁群算法的快速收敛路由与波长分配算法，提高了收敛速度、通信成功率和通信延迟；提出了一种基于匹配理论和双凸函数差分规划的卫星网络资源分配方法，在保证用户公平性的同时最大化系统容量；提出了一种基于图着色理论的多卫星频谱分配算法，获得了最佳收益和良好的公平性；提出了一种满足全球全天候覆盖的GEO/LEO双层卫星光网络结构及改进的路由方法，保证了传输质量；提出了一种基于凸优化理论的卫星数字视频广播返回信道跨层动态带宽分配算法，降低了计算复杂度，提高了带宽利用率；提出了加权双轮询突发装配调度策略，增强网络延迟稳定性和处理突发数据能力；提出了一种基于节点能量的加权聚类算法，改善了节点度差和节点剩余能量的计算方法；建立了激光与微波融合接入的宽带卫星通信系统模拟实验平台。发表论文14篇，申请发明专利3项（授权2项）。项目研究成果为我国空天地一体化网络构建提供理论基础和技术支持。