空间信息网络高效协同传输理论研究

Considering the insufficiency of platform capability and geostationary orbits of satellites, using multi-satellite collocation and multi-satellite collaboration strategies, this project develops an efficient coordinated transmission scheme over space information networks to improve the capability of satellite communications and mitigate the interference. In order to mitigate the intercept and interference from the wide coverage, an anti-interference high resolution beamforming scheme is proposed; in order to further improve the efficiency of transmission and capability of anti-interference, coordinated beamforming schemes are employed over multi-satellite collocation systems, where optimal beamforming and power allocation strategies are developed for different boundary conditions; in order to reduce the transmission delay of satellite-cluster links, an interaction-efficient distributed collaboration theory and a distributed paralleled information storage/processing scheme are developed. In addition, a simulation platform is constructed to measure the performance and complexity of the proposed key techniques. The research results of this project provide fundamental theories and technical guidance of the development of space information networks.

本项目从我国空间信息网络信息服务重大需求出发，针对我国卫星系统单星能力有限、同步卫星轨位匮乏等问题，提出发展天基高效协同传输技术，利用多星共轨、多星协同提升空间信息网络信息传输和抗干扰能力，对实现我国空间信息技术的良性发展具有重要意义。项目将面向空间信息网络高效信息传输需求，设计并提出卫星高效协同传输理论与方法。重点针对卫星大尺度覆盖以及易受干扰和窃听的特点，研究高分辨率抗干扰波束成形技术；针对单星点波束覆盖范围较大所导致的效率低下以及抗干扰能力弱的特点，研究多星协同波束成形方法，并基于不同的边界条件，设计能效最优的波束成形与功率分配方法；针对分布式卫星相对距离较远、星间链路延时较长的特点，研究低交互需求的分布式自主协同理论以及分布式并行信息存储处理方法，并构建仿真验证系统，完成对系统和关键技术的性能验证以及复杂度分析，为我国空间信息网络的发展提供协同传输理论依据和工程指导。

本项目从我国空间信息网络信息服务重大需求出发，针对我国卫星系统单星能力有限、同步卫星轨位匮乏等问题，提出发展天基高效协同传输技术，利用多星共轨、多星协同提升空间信息网络信息传输和抗干扰能力，对实现我国空间信息技术的良性发展具有重要意义。项目面向空间信息网络高效信息传输需求，设计并提出了卫星高效协同传输理论与方法，重点针对卫星大尺度覆盖以及易受干扰和窃听的特点，研究了高分辨率抗干扰波束成形技术，并分析了卫星间距与卫星对地分辨率的关系；针对单星点波束覆盖范围较大所导致的效率低下以及抗干扰能力弱的特点，研究了多星协同波束成形方法，并提出了基于矩阵正交的用户匹配方案和机会波束成形技术，验证了用户地理位置与可达信道容量之间的关系；针对分布式卫星相对距离较远、星间链路延时较长的特点，搭建了低交互分布式协同体系架构以及基于迭代检测译码的分布式并行信息处理方法，完成了对系统和关键技术的性能验证及复杂度分析，为我国空间信息网络中的星群协同传输技术提供了理论依据和工程指导。