天地一体化信息网络 ›› 2021, Vol. 2 ›› Issue (4): 10-18.doi: 10.11959/j.issn.2096-8930.2021038

所属专题: 专题:面向6G的天地一体化信息网络

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低轨卫星物联网体系架构及关键技术研究

丁晓进1,3, 洪涛2,3, 刘锐2,3, 彭文滔2,3, 张更新2,3   

  1. 1 南京邮电大学物联网学院,江苏 南京 210003
    2 南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏 南京 210003
    3 南京邮电大学卫星通信研究所,江苏 南京 210003
  • 修回日期:2021-11-14 出版日期:2021-12-20 发布日期:2021-12-01
  • 作者简介:丁晓进(1981-),男,南京邮电大学物联网学院副教授,主要研究方向为空间信息网络、卫星物联网、频谱智能认知等
    洪涛(1982-),男,南京邮电大学通信与信息工程学院副教授,主要研究方向为卫星通信、卫星物联网等
    刘锐(1998-),男,南京邮电大学通信与信息工程学院硕士生,主要研究方向为卫星通信
    彭文滔(1998-),男,南京邮电大学通信与信息工程学院硕士生,主要研究方向为卫星物联网
    张更新(1967-),男,南京邮电大学通信与信息工程学院教授,主要研究方向为空间信息网络、卫星通信等
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(62171234);国家自然科学基金资助项目(91738201);国家自然科学基金资助项目(61971440);国家自然科学基金资助项目(U21A20450);江苏省前沿引领技术基础研究专项(BK20192002)

Research on Architecture of LEO Satellite Internet of Things and Key Technologies

Xiaojin DING1,3, Tao HONG2,3, Rui LIU2,3, Wentao PENG2,3, Gengxin ZHANG2,3   

  1. 1 College of Internet of Things, Nanjing University of Post and Telecommunications, Nanjing 210003, China
    2 College of Telecommunications, Information Engineering, Nanjing University of Post and Telecommunications, Nanjing 210003, China
    3 Satellite Communication Research Institute, Nanjing University of Post and Telecommunications, Nanjing 210003, China
  • Revised:2021-11-14 Online:2021-12-20 Published:2021-12-01
  • Supported by:
    The National Natural Science Foundation of China(62171234);The National Natural Science Foundation of China(91738201);The National Natural Science Foundation of China(61971440);The National Natural Science Foundation of China(U21A20450);Jiangsu Province Basic Research Project(BK20192002)

摘要:

首先分析低轨卫星物联网的系统组成和需求特征,并设计低轨卫星物联网的体系架构;其次,研究电磁和传播环境感知方法,通过构建神经网络模型智能提取电磁环境和信道特征;再次,探究活跃终端身份辨识方法,以检测异步接入活跃终端身份;最后,考虑多输入多输出技术作为地面移动通信系统提升容量的主要手段,探索两种卫星空间域资源挖掘算法,以实现低轨卫星物联网终端碰撞减缓和容量提升。仿真结果表明,所设计的空间域资源挖掘方法可有效减缓终端间信号碰撞,显著提升低轨卫星物联网终端并发接入容量。

关键词: 低轨卫星物联网, 活跃终端辨识, 空域资源挖掘, 碰撞减缓

Abstract:

First, we analyzed the composition and demand characteristics of LEO satellite IoTs, and designed an architecture of LEO satellite IoTs.Second, to extracted characteristics of electromagnetic environment and channel, we studied electromagnetic environment and channel sensing methods through constructing neural network model.Then, we investigated an active terminal-identifi cation method for detecting active terminals.Finally, considered multiple-input multiple-output as the main approach to improved the capacity of terrestrial mobile communication systems, we explored a pair of algorithms of mining satellite spatial resources for realizing the collision mitigation and capacity improvement of LEO IoT terminals.Simulation results showed that the designed method sofmining spatial-domain resources could mitigated eff ectively signal collisions among IoT terminals, and improved signifi cantly the concurrent accessing number of LEO satellite IoT terminals.

Key words: low earth orbit satellite internet of things, active terminal identifi cation, spatial resource mining, collision mitigation

中图分类号: 

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