空间信息网络（SIN）是一种由分布在不同高度、携带探测、通信载荷的卫星和其他空间节点（如空间飞行器、空中和地面站点、移动和固定设备端等）构成的，通过动态建链组网，实时获取、传输、处理海量数据，实现空间信息体系化应用的综合信息基础设施。本书介绍了SIN的概念内涵、关键技术和研究现状，阐述了SIN无线资源管理与优化的意义和理论基础，并从SIN的多卫星中继网络资源优化、认知接入网络资源分配、协同覆盖网络资源配置、卫星通信子网络资源优化4个方面研究了SIN的无线资源管理与优化问题，提出了相关场景的无线管理架构和机制、优化算法及无线资源分配效用评估方法，利用仿真实验验证了所提出的无线资源管理机制、优化算法的可行性和高效性。
本书适合从事空间信息网络建模与组网模拟软件开发的人员阅读，可供卫星通信、无线通信与传输技术、空间信息网络等领域科研人员参考阅读，也可以作为信息与通信工程相关专业的高年级本科生和研究生的教材和辅助读物。
第1章 绪论 001
1.1 空间信息网络的发展概述 002
1.2 空间信息网络基本概念 007
1.3 空间信息网络中的主要关键技术 010
1.3.1 空间信息网络结构的设计与优化 011
1.3.2 空间信息高速高可靠传输理论与方法 012
1.3.3 空间信息的稀疏表征与融合处理 016
1.4 研究展望 017
参考文献 018
第2章 卫星网络与SIN中的无线资源管理综述 023
2.1 引言 024
2.2 卫星网络无线资源优化技术研究现状 025
2.2.1 时频资源分配 025
2.2.2 功率分配与控制 027
2.2.3 呼叫接纳控制与切换算法 028
2.2.4 跨层资源管理 029
2.3 SIN中无线资源管理研究现状 032
2.3.1 SIN中无线资源管理的意义 032
2.3.2 多星协同中继网络中的资源优化技术 036
2.3.3 认知接入网络中的资源分配技术 038
2.3.4 协同覆盖网络的资源管控技术 039
2.3.5 卫星子网络的资源分配技术 041
2.4 现有研究存在的不足 042
2.5 本章小结 044
参考文献 044
第3章 空间信息网络无线资源优化基础 053
3.1 引言 054
3.2 SIN的无线资源多维约束空间划分 055
3.3 SIN的无线资源共享与调度 058
3.3.1 SIN的无线资源共享 058
3.3.2 SIN的无线资源调度 059
3.4 SIN的上行无线资源配置 061
3.4.1 SIN的上行功率控制与带宽分配 061
3.4.2 SIN的呼叫接纳控制 065
3.5 SIN的下行无线资源优化 066
3.5.1 基于下行网络整体性能优化的资源分配 066
3.5.2 面向用户的SIN下行无线资源优化 067
3.6 本章小结 068
参考文献 068
第4章 空间信息网络模型与骨干网络负载优化 071
4.1 引言 072
4.2 空间信息网络与资源管理架构 073
4.2.1 基于DSC的空间信息网络 074
4.2.2 DSCN资源管理架构 078
4.3 骨干网负载优化 080
4.3.1 多星中继模型 080
4.3.2 多星中继负载优化问题 083
4.4 基于对偶迭代的多星负载均衡优化算法 085
4.4.1 场景1下的对偶域闭合解 087
4.4.2 场景2下的对偶域闭合解 091
4.4.3 基于PF的多星负载对偶迭代优化算法 092
4.5 仿真结果与分析 097
4.5.1 场景1下的仿真结果 098
4.5.2 场景2下的仿真结果 100
4.6 本章小结 103
参考文献 104
第5章 基于合作博弈的认知接入区域上行资源分配 107
5.1 引言 108
5.2 系统模型与问题描述 111
5.2.1 认知区域网络上行模型 111
5.2.2 单星资源管理架构与资源分配问题 114
5.3 基于合作博弈的资源分配模型 116
5.3.1 议价博弈理论基础 116
5.3.2 合作资源分配博弈 118
5.4 基于纳什议价博弈的合作资源博弈优化 120
5.4.1 对偶问题及其闭合解 121
5.4.2 拉格朗日乘因子更新 125
5.4.3 合作资源分配算法 126
5.5 仿真结果与分析 128
5.5.1 合作资源分配算法的性能分析 130
5.5.2 与现有研究中典型算法的比较 133
5.6 本章小结 136
参考文献 137
第6章 DSCN上下行功率联合控制 141
6.1 引言 142
6.2 DSCN功率控制问题 143
6.2.1 功率控制模型的建立 144
6.2.2 联合功率控制问题的难点分析 146
6.3 上下行联合功率控制方法 147
6.3.1 初始发射功率预置 147
6.3.2 链路衰减预测算法 149
6.3.3 多级参数调整算法 151
6.4 联合功率控制算法的流程 152
6.5 仿真结果与分析 153
6.6 本章小结 156
参考文献 157
第7章 基于Pareto优化的DSCN下行资源优化 159
7.1 引言 160
7.2 系统模型与问题描述 163
7.2.1 DSCN下行链路模型 164
7.2.2 联合资源分配问题建模 165
7.3 问题复杂度分析与Pareto优化模型 168
7.3.1 三维装箱问题模型和NP难特性 168
7.3.2 Pareto优化与Pareto-front 170
7.4 基于二维动态免疫克隆算法的联合资源分配 171
7.4.1 基于空间均分的初始化方法和克隆算子 172
7.4.2 模4非一致性变异算子 173
7.4.3 二维抗体选择和更新方法 175
7.4.4 时隙与功率联合分配过程 177
7.5 仿真结果与分析 180
7.5.1 TDICA性能分析 182
7.5.2 MOA与SOA的性能比较 187
7.6 本章小结 191
参考文献 192
第8章 非完全CSI条件下SIN卫星子网络下行资源调整 197
8.1 引言 198
8.2 系统模型与问题建模 200
8.2.1 空间信息网络下行单星系统模型 200
8.2.2 资源调整优化问题建模 203
8.3 问题简化与分析 204
8.3.1 非完全CSI的简化表征 204
8.3.2 凸优化问题证明 206
8.4 SIN下行功率调整与时隙分配 208
8.4.1 对偶问题与闭合解 208
8.4.2 对偶更新 210
8.4.3 功率调整与时隙分配算法 213
8.5 仿真结果与分析 216
8.6 本章小结 224
参考文献 224
第9章 DSCN无线资源配置效用评价方法 227
9.1 引言 228
9.2 综合评价的基本理论 229
9.3 指标体系的选取和基于AHP的初始指标权重确定 232
9.4 基于BP神经网络的综合评价模型与综合评价算法 236
9.5 综合评价指标体系及评价方法的仿真验证 238
9.6 本章小结 244
参考文献 245
缩略语 247
名词索引 251
书单推荐
