面向空间自组网的低功耗理论与技术研究

The character of small satellite is integrated, intelligent and low-cost. The energy efficiency of small satellite faces new challenges due to its new directions. It is significant to cooperate with each other in satellite networks to deal with these challenges. However, current radio resource management mechanism is not flexible enough and the resource forms are limited. This project, which is based on the extracting new resource forms and modeling interaction of satellites, studies the resource matching mechanism. First, this project studies the abstract of storage resource and traditional space, time and frequency resource. It creates a theory of energy efficiency based on the distribution of heterogeneous resources. Then, this project analyzes the characteristics of mission. The interaction model is established based on the intelligent satellite networks. Finally, in order to increase the energy efficiency, the flexible matching mechanism is developed based on the model of mission requirements and resource normalized.

微小卫星“集成化、智能化、低成本”的发展方向为微小卫星能量效率提升提出挑战，卫星组网协作传输将对该问题的解决发挥举足轻重的作用。针对网络资源管理机制在资源拓展和灵活适配方面的不足，本项目在拓展网络资源维度和建立卫星交互行为模型的基础上，对网络资源适配机制展开研究。首先从资源拓展的角度，研究卫星存储资源与传统空、时、频资源的合理抽象和统一度量，创建基于异质资源分布的能效理论。然后从卫星任务的角度，分析了卫星任务特征及卫星间的内在联系，建立卫星网络智能协同信息交互行为模型。最后，以卫星任务需求模型和资源归一化模型为基础，以能效优先为目标，研究和发展多星协作下卫星任务与网络资源的灵活适配机制。

针对卫星网络融合与协同中所存在的资源管理与优化方面的诸多挑战，对具有多域多维特性的异构无线资源的构成及其耦合关系进行了表征，从终端协作、干扰协调、高能效通信、频谱感知等方面进行无线资源的局部优化机制研究，形成了兼具全局统筹能力及局部灵活适配能力的柔性资源管理策略。首先对卫星协助多点通信系统的应用场景、网络拓扑结构、网络功能实体、组网方式、接口和信令变化、切换方式变化进行了分析，建立适用于协作通信卫星网络架构。深入分析及研究了异构资源所呈现的多域性、耦合关系多维性及资源分配柔性灵活的特征，结合异构环境下的无线资源管理决策中呈现的多属性、多目标的独特本质，建立了具有多维属性及向量间关系表征能力的向量空间模型。基于建立的卫星协作通信网络架构和具有异构无线资源特征的多维向量空间模型，提出有中心化和无中心化两种网络架构下的用户切换策略。