编队小卫星网络功率控制技术研究

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航天技术是一个国家综合国力的重要体现,随着近年来大量的宇宙飞船和卫星的发射成功,标志着人类探索太空的脚步正在迈进。用多颗小卫星组成一个”虚拟卫星”的编队小卫星网络也在近年来得到了飞速的发展。而编队小卫星网络在飞行过程中会根据任务和环境的变化改变队形,进行轨道重构,带来很高的相对运动速度,而功率控制作为通信中的一项重要技术,传统的功率控制技术并不能适应这种情况。本文主要研究编队小卫星网络的功率控制技术。本文首先研究了现有地面网络功率控制技术中广泛采用的SINR平衡算法,随后为了应对编队小卫星网络飞行过程中的2种情况:(1)当小卫星照射不到太阳时,其太阳能电池板供电量不足,此时需要以损失部分通信性能为代价,节约其发射功率;(2)当小卫星网络进行高速率传输或者低误码率传输时,需要很高的SINR来保证通信质量,这时需要通过提高发射功率来提高链路SINR。引入了博弈论来处理这两个问题,选用了两种符合这两种需求的代价函数:Koskie-Gajic算法与Zhao Chenglin算法,结果表明这两种算法可以很好地满足前面两种情况。随后为了提高其收敛速度,引入了动态博弈技术,结果表明动态博弈技术可以在不改变算法收敛性能的情况下提高收敛速度。本文随后针对编队小卫星网络队形重构时高移动速度带来的功率控制偏差,引入了AR模型进行数据预测,降低了SINR波动范围,并与动态博弈结合,通过加速收敛和轨道预测的方法降低功率控制误差,在进一步降低功率控制误差的基础上,证明了动态博弈模型后更新用户性能更好。
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