一种卫星通信接入系统和传输分析方法与流程

1.本发明涉及一种卫星通信接入系统和传输分析方法，属于系统工程技术领 域。


背景技术：

2.目前卫星通信接入系统和传输方法存在的问题包括如下：
3.(1)传统的卫星接入系统建模方法存在局限：当前对卫星接入系统的建模 方法借鉴地面通信系统的建模，以通信流程的发送和接收仿真为主进行设计。 由于卫星通信系统中的核心节点通信卫星具有不可维修、不可替换的特点，仅 从通信流程的角度对系统进行仿真无法全面描述卫星对于整个系统的资源限制 情况。迫切需要从系统工程视角，全面描述卫星通信系统的传输和资源使用情 况。
4.(2)卫星通信接入系统资源调配流程梳理不够清晰：当前地面通信系统对 于接入系统资源调配的流程已经较为完善，但针对卫星接入流程，尚未形成对 于星上资源具有核心要求的关键传输信息和受影响的模块，同时地面终端侧的 设计面向星上资源调配，也需要对原用于地面通信系统中的重传机制进行重新 设计。
5.(3)当前卫星通信接入系统传输分析方法对于星上架构优化的作用有限： 对于基于卫星资源模块和地面重传机制的连接关系和重传机制优化模型尚存在 缺失，并且没有能够基于可重用的基于模型的方法进行推演设计。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星通信接 入系统和传输分析方法，在基于模型的设计理念和面向对象的系统工程方法学 的框架下，克服现有通信接入系统建模和传输分析方法的不足，在地面通信接 入系统体制的基础上，面向星地链路进行改进，提供了一种通过节点逻辑架构 分解、分析模型识别定义、仿真执行和需求追溯的全面卫星通信接入系统设计 和分析方法。
7.本发明的技术解决方案是：一种卫星通信接入系统和传输分析方法，包括 如下步骤：
8.步骤1，对卫星通信应用需求进行分析；
9.步骤2，根据应用需求分析结果，将应用需求转化为用以设计系统的系统 需求；
10.步骤3，根据系统需求，以用户段和空间段之间的接入链路为目标，构建 卫星通信接入系统的架构和传输方法，形成卫星通信接入系统层级架构；
11.步骤4，在所述卫星通信接入系统层级架构的基础上，基于卫星通信接入 系统各逻辑模块的物理位置、组织职责或其它分布标准，对逻辑模块进行分区； 并确定物理实现过程中面向架构权衡优化问题的节点物理架构；
12.步骤5，根据逻辑架构分区和节点物理架构，识别物理架构权衡优化过程 中的待分析问题，对分析模型进行定义，并通过工程仿真得到系统设计分析结 果；
13.步骤6，将系统设计分析结果与需求进行比对，给出需求满足结论。
14.进一步地，所述步骤3具体包括：逻辑分解和逻辑交互。
15.进一步地，所述逻辑分解用于对系统的逻辑层级进行分解，对卫星通信系 统所涉及的领域范围进行具体的逻辑建模；具体包括用户终端、用户链路信道、 接入卫星、卫星网络、馈电链路信道和地面管控中心；
16.用户终端按照核心功能划分为业务应用、资源管理和链路传输，接入卫星 按照任务功能和支撑功能划分为卫星载荷和卫星平台，卫星网络按照核心功能 划分为信令连通和业务传输，地面管控中心参照地面第四代移动通信系统向第 五代移动通信系统平滑演进架构的核心功能、并结合天基系统的特点，划分为 体系设计与控制中心、业务、业务管理、通信管理、综合运维、安全防护、数 据库、可视化、体系性能模块、需求和效能。
17.进一步地，所述逻辑交互用于以满足系统设计需求为目标，对元素之间的 活动、接口、参数关系进行设计。
18.进一步地，所述步骤4具体包括：节点逻辑架构分解和节点物理架构定义。
19.进一步地，所述节点逻辑架构分解用于实现用户段接入空间段的逻辑功能； 具体包括：用户终端和接入卫星。其中用户终端包含其实现接入空间段功能的 部分：业务应用、资源管理和链路传输，接入卫星包含其实现用户段接入功能 的部分：卫星载荷。卫星载荷包含其实现用户段接入功能的具体部分：卫星链 路和卫星接入。
20.进一步地，所述节点物理架构定义用于在对逻辑架构的物理实现过程中， 面向资源管理系统效能进行物理架构权衡优化，对物理架构进行的定义；定义 用户终端中资源调配相关的模块资源管理的物理架构，基于兼容地面4g和5g 体制用户侧的核心功能，分为接入请求、数据量报告、业务信息和信道质量反 馈。定义接入卫星中资源调配相关的模块卫星接入的物理架构，基于兼容地面 4g和5g体制基站侧的核心功能，分为资源分配、重传处理和信道处理。
21.进一步地，所述识别物理架构权衡优化过程中的待分析问题包括：卫星通 信接入过程中，用户终端和接入卫星中资源调度相关模块的连接关系；具体为： 首先，用户终端中实现链路建立功能的接入请求和数据量报告和接入卫星中的 资源分配模块连接；用户终端中实现数据传输功能的业务信息和接入卫星中的 资源分配模块连接；其次，用户终端中的接入请求、数据量报告和业务信息建 立向接入卫星的重传机制，通过分析，权衡优化与接入卫星中的重传处理之间 重传次数；第三，信道质量状态需要随时在用户终端和接入卫星之间进行更新， 信道质量反馈也应建立重传机制，所以用户终端中的信道质量反馈与接入卫星 中的重传处理和信道处理应当建立传输机制，通过分析，权衡优化传输或重传 的次数。
22.进一步地，所述对分析模型进行定义包括：根据分析问题识别给出的问题 内容，定义分析问题的目标、约束和设计自变量；分析问题的目标为：用户终 端和接入卫星之间信号传输的时间延迟、接入卫星上实现重传机制所能实现的 系统容量；分析问题的约束为：用户终端中的接入请求、数据量报告、业务信 息必须和接入卫星中的资源分配模块连接；分析问题的设计自变量为：接入请 求传输次数、数据量报告传输次数、业务信息传输次数、信道质量反馈传输次 数。
23.进一步地，所述工程仿真包括：根据分析模型定义进行多目标优化仿真， 对架构设计优化的目标形成的效能值散点图进行分析，找到帕累托前沿，权衡 得到精英架构点，
给出对应的设计自变量取值，得到架构设计优化的结论。
24.本发明与现有技术相比的优点在于：
25.(1)本发明基于模型的系统工程方法，采用国际上标准化的基于模型的系 统工程方法学(oosem)，设计了一种卫星通信接入系统和建模方法。根据当 前卫星通信系统的特征进行改进，采用自顶向下的设计理念，建立卫星通信接 入系统作为节点逻辑架构与完整的卫星通信网络之间的关联关系，具备扩展到 后续卫星接入系统的细化设计阶段的能力，并为产品研发和研制过程的需求管 理和追踪提供便利，并而保证研发设计信息的可追踪性。
26.(2)在卫星通信接入系统的节点物理架构定义中，给出了在对逻辑架构的 物理实现过程中，面向通信链路接入资源管理的系统效能进行物理架构权衡优 化框架，对物理架构进行定义。将通信接入过程最核心的接入请求、数据量报 告、业务信息和信道质量反馈等信息进行提炼，并定义接入卫星中与资源调配 相关的模块，设计了地面基站侧的资源分配、重传处理和信道处理等核心功能， 建立了卫星通信接入系统模型化设计和仿真的基础。
27.(3)设计了卫星通信接入系统传输分析方法，与现有技术相比，该方法利 用基于模型的设计方法论，从用户需求和功能架构的推演中，识别物理架构权 衡优化过程中的待分析问题，并进行仿真。首次定义了卫星通信接入系统中的 用户终端和接入卫星中、资源调度相关模块之间的连接关系，并设计重传机制 优化模型，通过分析权衡星地重传次数，优化利用星上有限资源。
附图说明
28.图1为本发明基于模型的卫星通信接入系统和传输分析方法示意图；
29.图2为本发明逻辑分解示意图；
30.图3为本发明节点逻辑架构分解示意图；
31.图4为本发明节点物理架构定义示意图；
32.图5为本发明分析问题识别示意图；
33.图6为本发明逻辑分解-实施例；
34.图7为本发明节点逻辑架构分解
–
实施例
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sr传输；
35.图8为本发明节点逻辑架构分解
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实施例
–
bsr传输；
36.图9为本发明节点逻辑架构分解
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实施例
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si传输；
37.图10为本发明节点逻辑架构分解
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实施例
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cqi传输；
38.图11为本发明分析问题识别
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实施例
–
资源分配；
39.图12为本发明分析问题识别
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实施例
–
重传处理；
40.图13为本发明分析问题识别
–
实施例
–
信道处理；
41.图14为本发明工程仿真执行
–
实施例。
具体实施方式
42.为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本技术技 术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本 申请技术方案
的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情 况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
43.以下结合说明书附图对本技术实施例所提供的一种卫星通信接入系统和传 输分析方法做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1～14所示)： 利益相关者需求分析1、系统需求(黑盒)分析2、逻辑架构(白盒)分析3、 逻辑架构分解和备选物理架构分析4、评估和优化5和需求追溯6。
44.逻辑架构(白盒)分析3包括逻辑分解31和逻辑交互32。
45.逻辑架构分解和备选物理架构分析4包括面向卫星通信接入系统的节点逻 辑架构分解41和节点物理架构定义42。
46.评估和优化5包括面向卫星通信接入系统传输分析的分析问题识别51、分 析模型定义52和工程仿真执行53。
47.在一种可能的实现方式中，具体包括：
48.一、利益相关者需求分析1从系统利益相关者的角度，对应用需求进行分 析，形成对系统需求(黑盒)分析2的输入。
49.二、系统需求(黑盒)分析2基于利益相关者需求分析1，将利益相关者 所关心的应用需求转化为系统建造者能够直接用以设计系统的系统需求。
50.三、逻辑架构(白盒)分析3以系统需求(黑盒)分析2的输出作为输入， 进行系统设计。卫星通信接入系统以用户段和空间段之间的接入链路为目标， 设计架构和传输方法。
51.a逻辑分解31是对系统的逻辑层级进行分解，对卫星通信系统所涉及的领 域范围进行具体的逻辑建模，如图2所示。包括用户终端3101、用户链路信道 3102、接入卫星3103、卫星网络3104、馈电链路信道3105和地面管控中心 3106。
52.其中用户终端3101按照核心功能划分为业务应用3107、资源管理3108 和链路传输3109，接入卫星3103按照任务功能和支撑功能划分为卫星载荷 3110和卫星平台3111，卫星网络3104按照核心功能划分为信令连通3112和 业务传输3113，地面管控中心参照地面第四代移动通信系统4g向第五代移动 通信系统5g平滑演进架构的核心功能、并结合天基系统的特点，划分为体系 设计与控制中心3114、业务3115、业务管理3116、通信管理3117、综合运 维3118、安全防护3119、数据库3120、可视化3121、体系性能模块3122、 需求和效能3123。
53.其中卫星载荷3110参照国际标准化的开放系统架构osi并结合卫星系统 特点，采用osi的下三层即网络层、数据链路层和物理层的核心功能，划分为 卫星路由3124、卫星接入3125和卫星链路3126。卫星平台也可以按照功能 划分为相应部分。
54.b逻辑交互32是以满足系统设计需求为目标，对元素之间的活动、接口、 参数等关系进行设计。
55.四、逻辑架构分解和备选物理架构分析4在卫星通信接入系统逻辑架构(白 盒)分析3形成的层级架构基础上，基于逻辑模块的物理位置、组织职责或其 它分布标准，对逻辑模块进行分区；并对物理实现过程中，面向架构权衡优化 问题的物理架构进行定义。
56.a节点逻辑架构分解41是逻辑分解31中实现用户段接入空间段的逻辑功 能部分，如图3所示。包括用户终端4101和接入卫星4102。其中用户终端4101 包含其实现接入空间段功能的部分：业务应用4103、资源管理4104和链路传 输4105，接入卫星4102包含其实现
用户段接入功能的部分：卫星载荷4106。 卫星载荷4106包含其实现用户段接入功能的具体部分：卫星链路4107和卫星 接入4108。
57.b节点物理架构定义42是在对逻辑架构的物理实现过程中，面向资源管理 系统效能进行物理架构权衡优化，对物理架构进行的定义。如图4所示。定义 用户终端4201中资源调配相关的模块资源管理4204的物理架构，基于兼容地 面4g和5g体制用户侧的核心功能，分为接入请求420401、数据量报告420402、 业务信息420403和信道质量反馈420404。定义接入卫星4202中资源调配相 关的模块卫星接入4208的物理架构，基于兼容地面4g和5g体制基站侧的核 心功能，分为资源分配420801、重传处理420802和信道处理420803
58.五、卫星通信接入系统的传输分析方法，其特征在于：包括评估和优化5 和需求追溯6两部分。
59.评估和优化5根据逻辑架构分解和备选物理架构分析4中定义的节点物理 架构，识别物理架构权衡优化过程中的待分析问题，对分析模型进行定义，并 通过工程仿真得到分析结果。
60.a分析问题识别51给出了卫星通信接入过程中，用户终端5101和接入卫 星5102中资源调度相关模块的连接关系，如图5所示。首先，用户终端5101 中实现链路建立功能的接入请求510101和数据量报告510102必须和接入卫 星5102中的资源分配510201模块连接；用户终端5101中实现数据传输功能 的业务信息510103必须和接入卫星5102中的资源分配510201模块连接。其 次，由于信道传输的各种衰减，用户终端5101中的接入请求510101、数据量 报告510102和业务信息510103需要建立向接入卫星5102的重传机制，通过 分析，权衡优化与接入卫星5102中的重传处理510202之间重传次数；第三， 信道质量状态需要随时在用户终端5101和接入卫星5102之间进行更新，信道 质量反馈也应建立重传机制，所以用户终端5101中的信道质量反馈510104 与接入卫星5102中的重传处理510202和信道处理510203应当建立传输机制， 通过分析，权衡优化传输或重传的次数。
61.b分析模型定义52根据分析问题识别51给出的问题内容，定义分析问题 的目标、约束和设计自变量。分析问题的目标是：用户终端5101和接入卫星 5102之间信号传输的时间延迟、接入卫星5102上实现重传机制所能实现的系 统容量。分析问题的约束是：用户终端5101中的接入请求510101、数据量报 告510102、业务信息510103必须和接入卫星5102中的资源分配510201模 块连接。分析问题的设计自变量是：接入请求510101传输次数、数据量报告 510102传输次数、业务信息510103传输次数、信道质量反馈510404传输次 数。
62.c工程仿真执行53根据分析模型定义52进行多目标优化仿真，对架构设 计优化的目标形成的效能值散点图进行分析，找到帕累托前沿，权衡得到精英 架构点，给出对应的设计自变量取值，得到架构设计优化的结论。
63.六、需求追溯6是对系统设计的结果与需求进行比对，给出需求满足情况。
64.逻辑分解实施例
65.如图6所示，为本发明中逻辑分解31的具体实施方式。
66.a其中用户终端3101具体实施为：业务应用3107作为与用户使用的接口， 并将用户要求与资源管理3108交互，然后通过链路传输3109进入无线链路与 卫星连接。
67.b其中接入卫星3103具体实施为卫星在和3110及其下一层级部件，包括 实现网络层级协议功能的卫星路由3124、实现数据链路层功能的卫星接入 3125和物理层功能的卫
星链路3126，然后进入无线链路与用户终端3101连 接。
68.c其中卫星网络3104将网络中卫星的功能抽象并具体实施为信令连通 3112和业务传输3113两个功能模块，分别实现初始链路建立时的接通和用户 应用业务的传输功能。
69.d其中地面管控中心3106具体实施为与建模相关的六个核心功能模块。其 中业务3115作为与管控中心用户的直接接口，提供用户界面并通过业务管理 3116与体系设计与控制中心3114连接。同时，业务3115提供与综合运维3118 和安全防护3119之间的接口。体系设计与控制中心3114同时也连接综合运维 3118和安全防护3119，作为整个网络的核心控制模块。通信管理3117提供与 卫星地面信关站的物理链路连接。
70.节点逻辑架构分解
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实施例
71.节点逻辑架构分解41实现用户段接入空间段的逻辑功能。具体实施为用 户接入的主要流程在发明内容各组成部分中的处理过程。包含以下四个活动图：
72.接入请求sr(scheduling request)传输：用户终端4101中的业务应用 4103提出终端接入请求410301，由资源管理4104进行终端接入请求资源分 配410401-1，然后通过链路传输4105进行终端接入请求链路传输410501-1。 通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星载荷4106后，先由卫星链路4107 进行物理层的卫星资源分配链路传输410701-1，然后由卫星接入4108进行卫 星资源分配410801-1。根据信道质量状态，用户终端4101的资源管理4104 可能需要进行sr重传，即由链路传输4105进行终端接入请求链路重传410501-2，通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星载荷4106后，先由卫 星链路4107进行物理层的卫星重传处理链路传输410701-2，然后由卫星接入 4108进行卫星重传处理410801-2。
73.数据量报告bsr(buffer status report)传输：用户终端4101中的资源 管理4104提出终端数据量报告410402，然后通过链路传输4105进行终端数 据量报告链路传输410502-1。通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星载荷 4106后，先由卫星链路4107进行物理层的卫星资源分配链路传输410702-1， 然后由卫星接入4108进行卫星资源分配410802-1。根据信道质量状态，用户 终端4101的资源管理4104可能需要进行bsr重传，即由链路传输4105进 行终端数据量报告链路重传410502-2，通过无线信道传输给接入卫星4102的 卫星载荷4106后，先由卫星链路4107进行物理层的卫星重传处理链路传输 410702-2，然后由卫星接入4108进行卫星重传处理410802-2。
74.业务信息si(service information)传输：用户终端4101中的业务应用 4103提出终端业务信息410303，由资源管理4104进行终端业务信息资源分 配410403，然后通过链路传输4105进行终端业务信息链路传输410503-1。 通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星载荷4106后，先由卫星链路4107 进行物理层的卫星资源分配链路传输410703-1，然后由卫星接入4108进行卫 星资源分配410803-1。根据信道质量状态，用户终端4101的资源管理4104 可能需要进行si重传，即由链路传输4105进行终端业务信息链路重传 410503-2，通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星载荷4106后，先由卫 星链路4107进行物理层的卫星重传处理链路传输410703-2，然后由卫星接入 4108进行卫星重传处理410803-2。根据重传信息情况，用户终端4101可能 要同接入卫星4102交互信道质量状态，即由用户终端4101的链路传输4105 进行终端业务信息信道质量重传410503-3，通过无线信道传输给接入卫星 4102的卫星载荷4106后，先由卫星链路4107进行物理层的卫星信道处理链 路传输410703-3，然后由卫星接入4108进行卫星信道处理410803-3。
75.信道质量反馈cqi(channel quality information)传输：用户终端4101 中的资源管理4104提出信道质量反馈410404，然后通过链路传输4105进行 信道质量反馈链路传输410504-1。通过无线信道传输给接入卫星4102的卫星 载荷4106后，先由卫星链路4107进行物理层的卫星信道处理链路传输 410704-1，然后由卫星接入4108进行卫星信道处理410804-1。根据信道质量 状态，用户终端4101的资源管理4104可能需要进行cqi重传，即由链路传 输4105进行信道质量反馈链路重传410504-2，通过无线信道传输给接入卫星 4102的卫星载荷4106后，先由卫星链路4107进行物理层的卫星重传处理链 路传输410704-2，然后由卫星接入4108进行卫星重传处理410804-2。
76.节点物理架构定义
–
实施例
77.按照节点物理架构定义42对用户终端4201中的资源管理4204的定义， 和对接入卫星4202中的卫星接入4208的定义，根据架构设计所需要优化的主 要指标时延和容量，给出对节点物理架构定义42的具体实施方式，其中
78.对于时延，定义对于每1mbps数据的星地传输时延单元、终端和卫星的处 理时延单元参数：
79.星地传输时延单元为9毫秒；
80.sr处理时延单元为0.2毫秒；
81.bsr处理时延单元为0.4毫秒；
82.si处理时延单元为1毫秒；
83.cqi处理时延单元为0.5毫秒。
84.对于容量，定义星地重传或信道质量反馈所带来的误码率降低、从而带来 的容量提升指数：
85.sr重传容量提升指数为1.01；
86.bsr重传容量提升指数为1.56；
87.si重传容量提升指数为1.43；
88.cqi容量重传指数为1.29
89.分析问题识别
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实施例
90.用户终端5101的分析问题识别需要明确所传信息的功能，具体实施为：
91.a接入请求510101：用户终端5101通过发送接入请求sr510101告诉接 入卫星5102有数据要发送，并请求接入卫星5102分配上行信道资源。
92.b数据量报告510102：用户终端5101只通过接入请求sr510101告知接 入卫星5102有上行数据要发送，但没有给出待发送的数据量。数据量的多少 是通过用户终端5101发送数据量报告bsr510102来告知5102。
93.c业务信息510103：用户终端5101通过所分配的信道资源来向接入卫星 5102发送业务数据。
94.d信道质量反馈510104：用户终端5101向接入卫星5102传输信道质量 情况，并根据数据是否成功接收来决定是否需要重传。
95.接入卫星5102的分析问题识别需要明确所进行的与用户接入相关的处理 功能，具体实施为：
96.a对于接入卫星5102的资源分配510201，与用户终端5101的接入请求 510101、数
据量报告510102和业务信息510103具有至少一次传输的连接接 口，如图11实线连接所示。
97.b对于接入卫星5102的重传处理510202，与用户终端5101的接入请求 510101、数据量报告510102、业务信息510103和信道质量反馈510104具有 0次或多次传输的连接接口，如图12虚线连接所示。
98.c对于接入卫星5102的信道处理510203，与用户终端5101的业务信息 510103和信道质量反馈510104具有0次或1次传输的连接接口，如图13虚 线连接所示。
99.分析模型定义
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实施例
100.根据技术方案中的分析问题识别，对于在节点逻辑架构分解中具体实施的 四个“活动图”：sr传输、bsr传输、si传输、cqi传输，分别计算用户链 路时延和用户链路容量。sr传输、bsr传输、si传输的架构设计选项具体实 施为6种，cqi传输的架构设计选项具体实施为7种。
101.多种选项组合得到权衡空间大小为6^3*7＝1512。
102.工程仿真执行
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实施例
103.对架构权衡空间的二维图进行分析，找出帕累托前沿，并进行扩展，形成 模糊帕累托前沿，分析其中架构的特点，找出精英架构种，对星地链路时延和 容量进行权衡决策。本分析问题的工程仿真执行具体实施后，得到如图14的 仿真结果。
104.从仿真所得到的权衡空间可以看出，架构散点形成簇，所有簇形成一个指 数形式的架构集。数据分析得出，
105.a)对于各项需要重传设计的机制，重传次数相近或相同的架构更容易得到 较好的时延和容量性能，
106.b)在每一个簇中，具有中等并且相近重传次数的架构具有更好的容量性能。
107.c)在每一个层化的架构中，具有较高的sr和bsr重传次数的架构具有 较好的时延性能。这意味着设计架构过程中，链路建立过程中设计较多的重传 次数将得到较好时延性能。
108.需求追溯
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实施例
109.根据设计和需求之间的关系，给出需求满足度矩阵如下表所示。所有需求 都在相应的设计部件中体现。对于卫星通信接入系统传输分析，与设计中的用 户终端和接入卫星相关，对于架构模块的物理设计的权衡分析结果也追溯回到 分析背景中，体现其对于分析要求的满足度。
[0110][0111]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本申 请的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及 其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。
[0112]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对卫星通信应用需求进行分析；步骤2，根据应用需求分析结果，将应用需求转化为用以设计系统的系统需求；步骤3，根据系统需求，以用户段和空间段之间的接入链路为目标，构建卫星通信接入系统的架构和传输方法，形成卫星通信接入系统层级架构；步骤4，在所述卫星通信接入系统层级架构的基础上，基于卫星通信接入系统各逻辑模块的物理位置、组织职责或其它分布标准，对逻辑模块进行分区；并确定物理实现过程中面向架构权衡优化问题的节点物理架构；步骤5，根据逻辑架构分区和节点物理架构，识别物理架构权衡优化过程中的待分析问题，对分析模型进行定义，并通过工程仿真得到系统设计分析结果；步骤6，将系统设计分析结果与需求进行比对，给出需求满足结论。2.根据权利要求1所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：逻辑分解和逻辑交互。3.根据权利要求2所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述逻辑分解用于对系统的逻辑层级进行分解，对卫星通信系统所涉及的领域范围进行具体的逻辑建模；具体包括用户终端、用户链路信道、接入卫星、卫星网络、馈电链路信道和地面管控中心；用户终端按照核心功能划分为业务应用、资源管理和链路传输，接入卫星按照任务功能和支撑功能划分为卫星载荷和卫星平台，卫星网络按照核心功能划分为信令连通和业务传输，地面管控中心参照地面第四代移动通信系统向第五代移动通信系统平滑演进架构的核心功能、并结合天基系统的特点，划分为体系设计与控制中心、业务、业务管理、通信管理、综合运维、安全防护、数据库、可视化、体系性能模块、需求和效能。4.根据权利要求2所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于：所述逻辑交互用于以满足系统设计需求为目标，对元素之间的活动、接口、参数关系进行设计。5.根据权利要求1所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：节点逻辑架构分解和节点物理架构定义。6.根据权利要求5所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于：所述节点逻辑架构分解用于实现用户段接入空间段的逻辑功能；具体包括：用户终端和接入卫星。其中用户终端包含其实现接入空间段功能的部分：业务应用、资源管理和链路传输，接入卫星包含其实现用户段接入功能的部分：卫星载荷。卫星载荷包含其实现用户段接入功能的具体部分：卫星链路和卫星接入。7.根据权利要求5所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于：所述节点物理架构定义用于在对逻辑架构的物理实现过程中，面向资源管理系统效能进行物理架构权衡优化，对物理架构进行的定义；定义用户终端中资源调配相关的模块资源管理的物理架构，基于兼容地面4g和5g体制用户侧的核心功能，分为接入请求、数据量报告、业务信息和信道质量反馈。定义接入卫星中资源调配相关的模块卫星接入的物理架构，基于兼容地面4g和5g体制基站侧的核心功能，分为资源分配、重传处理和信道处理。8.根据权利要求1所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述识别物理架构权衡优化过程中的待分析问题包括：卫星通信接入过程中，用户终端和接入卫
星中资源调度相关模块的连接关系；具体为：首先，用户终端中实现链路建立功能的接入请求和数据量报告和接入卫星中的资源分配模块连接；用户终端中实现数据传输功能的业务信息和接入卫星中的资源分配模块连接；其次，用户终端中的接入请求、数据量报告和业务信息建立向接入卫星的重传机制，通过分析，权衡优化与接入卫星中的重传处理之间重传次数；第三，信道质量状态需要随时在用户终端和接入卫星之间进行更新，信道质量反馈也应建立重传机制，所以用户终端中的信道质量反馈与接入卫星中的重传处理和信道处理应当建立传输机制，通过分析，权衡优化传输或重传的次数。9.根据权利要求1所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述对分析模型进行定义包括：根据分析问题识别给出的问题内容，定义分析问题的目标、约束和设计自变量；分析问题的目标为：用户终端和接入卫星之间信号传输的时间延迟、接入卫星上实现重传机制所能实现的系统容量；分析问题的约束为：用户终端中的接入请求、数据量报告、业务信息必须和接入卫星中的资源分配模块连接；分析问题的设计自变量为：接入请求传输次数、数据量报告传输次数、业务信息传输次数、信道质量反馈传输次数。10.根据权利要求1所述的一种卫星通信接入系统和传输分析方法，其特征在于，所述工程仿真包括：根据分析模型定义进行多目标优化仿真，对架构设计优化的目标形成的效能值散点图进行分析，找到帕累托前沿，权衡得到精英架构点，给出对应的设计自变量取值，得到架构设计优化的结论。

技术总结
一种卫星通信接入系统和传输分析方法，包括：对卫星通信应用需求进行分析；根据应用需求分析结果，将应用需求转化为用以设计系统的系统需求；根据系统需求，以用户段和空间段之间的接入链路为目标，构建卫星通信接入系统的架构和传输方法，形成卫星通信接入系统层级架构；基于卫星通信接入系统各逻辑模块的物理位置、组织职责或其它分布标准，对逻辑模块进行分区；并确定物理实现过程中面向架构权衡优化问题的节点物理架构；根据逻辑架构分区和节点物理架构，识别物理架构权衡优化过程中的待分析问题，对分析模型进行定义，并通过工程仿真得到系统设计分析结果；将系统设计分析结果与需求进行比对，给出需求满足结论。给出需求满足结论。给出需求满足结论。


技术研发人员：高素
受保护的技术使用者：中国空间技术研究院
技术研发日：2021.08.27
技术公布日：2022/3/8