数事载本与率用
通信技术
天基信息网络宽带多址接入链路特性研究
张玲玲朱江
(国防科学大学电子科学与工程学院无线通信实验室湖南长沙410000)
摘要：天基信息传输网络具有覆盖范国大、终端类型多、数量大、等特点，对天基信息传输网络接入系统的设计提出了很高的要求。本文针对天基信息网络宽带多用户接入需表,基于STK仿真软件的基础上,构建了天基接入场景模型,分析不同类型空天网络平台的传输链路特性，可为天基信息网络多用户接入系统的设计提供参考，
关键词：空天网络终端STK仿真
中图分类号：TN927 1引言
文献标识码:A
天基信息网络是由不同空间层次上不同种类、不同功能的终端以及相应的地面设施，通过星地星闻链路构成的天地一体化综合系统，天基信息网络具有全球全时覆盖能力，通过它能够将太空、空中、海洋、陆地的资源紧密集成，用户能以服务器、终端的身份自由加入或离开网络。天基信息网络还可以综合军民两用的多种航天系统，包括侦察监视、环境与灾害检测、导弹预警、导航定位、通信广插播、空间防御与对抗等，具有自主的信息获取、存储、处理及分发能力1-4,天基信息网络的重要基础是天基信息传输网，包括构建天基骨干传输网，并能支持各类空天终端的接人，实现天基信息网络的融合共享
与现有的卫星通信系统相比，未来天基信息传输网络支持的终端类型、业务类型，服务质量要求更为丰高。与现有的卫星通信系统相比，未来的天基信息传输网要求能够支持各类空天平台的随时按人，同时要求支持宽带高速链路的多址接人，由于接人到空天信息网络的平台类型很多，包括卫星、导弹、飞船、高超声速飞行器等，不同平台的轨道高度，运行轨遵以及机动能力差异很大，同时不同平台对通信传输的需求也存在较大差异，现有天基测控通信系统能够较好的支持单址高速以及多址低速等测控通信需求，但实现多址高速接人的体制还不成熟。本文针对未来空天信息网络支持多址高速接入的测控通信要求，对各类天基信息网络平台的链路动态进行了
仿真分析，并基于STK构建了天基宽带多址接人场录模型。 2天基信息网络宽带接入概述
天基信息网络环境的复杂性和功能的多元性决定了天基信息网络对通信传输的要求更高，如何保障不同用户的QoS.高效的利用空间资源，就成为了链路层接人系统需要解决的问题。天基信息网络的宽带接人场景与一般地面网络的宽带接人有较大的区别，考虑
表1仿真模型及参数
类别低轨卫屋超高速轰炸机临近空间平台
序号 2 3 4 5 6
典型对象全球星
(Globalstar)
a 容歌热气球网络
收移日期：20150312
参数
采用Walker48/8/1星座，轨道高度 1400km的轨道，轨道倾角52”
新一代远运程隐形战略变炸机，飞行高度大于30km，速度达到5-6马蒋，航程大于11100km
位于大气平流层，高地面约20km，风遵在每小时5到20英里之间
文章编号:1007-9416(2015)03-0013-02
以静止轨道卫星作为接人点，一个空天飞行器通过该接人点接人到天基信息网骨干传输网，假设飞行器是用于侦察，需要实时回传高速的侦察信息这一通信场录具有以下特点目，
(1)连接持续时间短，通常为几秒或十儿秒：(2)业务数据量大，通常为数百Mb基至数Gb；(3)业务数据完整性要求较高。
3天基信息网宽带接入场景建模
天基信息网络中存在着各种各样的通信平台，如卫星、战斗机、平流层飞艇等等。按照平台所隶属的空间层次，可以将通信平台分为以下五类，卫星、临近空间平台、近地面终端、导弹、地面站
本文意义在于针对天基网络宽带多址接人进行研究，所以根据其接人终端的"高动态性"、“提供不同业务优先级支持”、“负载和能量均衡等特点，选取三类终端进行建模仿真。分别是：低轨卫星、临近空平台、超高声速飞行器作为链路分析的对象，其详细参数选取如表1：
对于天基宽带多址接入，考虑到终端的功耗、体积的约束问题，只能采用基于FDMA实现多个高速链路的动态接入，但FDMA方式存在频谱效率较低、交调、峰均比高等问题，需要根据不同平台的运动轨迹特性进行优化设计。静止轨道卫星作为接人节点，考虑到上述不同空天平台的宽带接人需求，基于STK软件构建的仿真场录如下图所示。基于上述仿真模型，可以分析不同空天平台相对于接人卫星的可见性，覆盖性能，AER(azimuth.elvation，range)及其变化率，进而分析空天网络宽带接人用户的相对方位，多普勒频移、以及远近效应，为天基信息网络接入系统的设计以及无线资源管理提供依据。
4基于STK的链路特性仿真
基于上述仿真场录，对低轨道卫星、超高声速飞行器以及临近空间平台的空间接人链路动态特性进行仿真分析。
4.1低航卫星
首先，分析低轨卫星的AER变化，从长期来看，Globalstar星座内的所有卫星具有对称性，分析其中任意一颗卫星的AER即可得到整个星座的AER变化，如图1，图2所示。
根据上图及仿真统计数据可知：低轨卫星分布在俯仰角-79.4°~=90.0°之间，方位角为0°~360°，距离分布在 34379~46183km；由于低轨卫星高度相比高轨较低，其俯仰角分布在较小的范围，变化较为缓慢，面方位角则相对变化较快。进一步分析相对运动速率，由2图可知，低轨卫星相对于高轨宽带卫星的运动速度在-6.8~6.8km/s，加速度
表2综合比较
性能指标方位角普神角距离速度加速度平均时长
低就卫星 0*360 79.4*
90.0
3437946183k 6.86.8km/s 3.17.3 m/s 1.41 h
超高声遮飞行器 230.86*305.93 81.3*82.5 38566 41720km 00.9 km/s
0.030.24 m/s 1.52 h
临近空平台
305.93°314.33 82.49°
82.52
38538 38571km-0.7230.39 m/s 1.67e05 m/s 36.7 h
作者简介：张玲玲(1978一),女，河南焦作人，研究生在读，国防科技大学无线通信实验实，研究方向：信息与通信工程