空间信息网络资源动态配置理论与方法

《空间信息网络资源动态配置理论与方法》提出一套完整、有效、可行的空间信息网络资源优化配置方法，具有较大的理论和应用价值。

本书围绕空间信息网络"全球覆盖、随遇接入、按需服务、安全可信"的需求目标，探讨了空间信息网络资源配置中协作传输能力增强、业务随需适应、安全传输与干扰控制，以及高动态建模与复杂性分析等主要问题，设计了基于认知的中继卫星协作传输机制，提出了基于多源业务特性预测的地面传输与服务资源动态分配方法，以及基于地面基站协作的波束成形与人工噪声信号设计方法，实现了空间信息网络中信息的有效获取、高效传输和可靠处理。最后，通过建立时间累积时变图C-TVG模型，解决了高动态空间信息网络多时间尺度的拓扑刻画难题，实现了网络复杂特征的提取和分析。
本书可供通信与网络、计算机等专业的高校师生学习使用，也可供信息相关领域的研究人员和技术人员阅读参考。

杜军，女，1988年生，现清华大学电子工程系博士后、助理研究员。2009年6月毕业于北京理工大学，获工学学士学位，2014年6月、2018年6月于清华大学分别获得工学硕士及博士学位。近年来主持国家自然科学基金面上项目、中国博士后基金面上项目、中国博士后特别资助等项目，并参与了多项国家自然科学基金项目、863、军口、国际合作、企业合作等科研项目。先后在国外期刊、会议发表论文50余篇，出版专著2部，申请多项发明专利。获省部级技术发明一等奖1项，以及多项国际通信领域重要会议很好论文奖，担任多个国际有名期刊及会议的审稿人。

第1章绪论1
1.1研究背景1
1.1.1卫星发展现状与趋势1
1.1.2空间信息网络发展3
1.2本书研究的关键问题7
1.2.1多星协作传输能力增强7
1.2.2多源业务特性自适应9
1.2.3安全传输与干扰控制10
1.2.4高动态建模与复杂性分析12
1.3本书的研究内容14
1.3.1基于认知的多星协作传输资源动态配置15
1.3.2基于多源业务特性预测的地面资源动态分配16
1.3.3基于协作波束成形的星地混合网络安全传输19
1.3.4高动态网络时间累积复杂性及其在资源配置的应用21
1.4本书的内容安排24
第2章基于认知的多星协作传输资源动态配置26
2.1引言26
2.2系统模型28
2.2.1多接入系统排队模型29
2.2.2ON/OFF链路通断概率模型30
2.2.3信道模型33
2.3基于认知的中继协作机制与资源动态分配协议34
2.3.1GEO中继卫星带宽资源协作分配协议35
2.3.2LEO中继卫星时隙资源协作分配协议36
2.4基于系统稳定的中继资源优化分配37
2.4.1GEO中继卫星双接入系统稳定域及资源分配38
2.4.2LEO中继卫星双接入系统稳定域及资源分配46
2.4.3CMA系统稳定域分析方法57
2.5仿真分析57
2.5.1参数设置57
2.5.2系统平均优选稳定吞吐量58
2.5.3系统平均队列延迟61
2.5.4性能对比62
2.6小结64
第3章基于多源业务特性预测的地面资源动态分配66
3.1引言66
3.2系统模型68
3.2.1流量模型69
3.2.2信道模型69
3.2.3预服务模型70
3.2.4排队模型72
3.3基于离散小波分解的BP神经网络流量预测系统73
3.3.1多层小波分解74
3.3.2BP神经网络预测75
3.3.3DWT-BP流量预测系统设计77
3.4基于预测背压的服务资源分配79
3.4.1队列动态演化分析79
3.4.2基于预测的排队系统队列分析80
3.4.3基于背压原理的服务资源分配策略82
3.5仿真分析83
3.5.1流量模型设置84
3.5.2DWT-BP流量预测系统准确性84
3.5.3基于PBP的服务资源分配性能87
3.6小结89
第4章基于协作波束成形的星地混合网络安全传输91
4.1引言91
4.2系统模型93
4.2.1信道模型94
4.2.2接收信号模型96
4.2.3信号与干扰加噪声比97
4.2.4安全传输速率98
4.3基于星地安全传输的波束成形99
4.3.1非协作安全传输波束成形99
4.3.2协作安全传输波束成形100
4.4波束成形优化问题求解101
4.4.1优化问题可行解法101
4.4.2基于路径追踪的二次规划算法102
4.4.3ICPSO算法有效性分析110
4.4.4ICPSO算法计算复杂度分析111
4.5仿真分析112
4.5.1参数设置112
4.5.2算法收敛性113
4.5.3搭载天线数对系统传输性能影响115
4.5.4算法复杂度117
4.6小结118
第5章高动态网络时间累积复杂性及其在资源配置的应用120
5.1引言120
5.2空间信息网络高动态建模122
5.2.1时变图模型122
5.2.2研究动机：空间信息网络高动态性分析123
5.3基于时间累积时变图的空间信息网络复杂性分析125
5.3.1传统复杂特性分析125
5.3.2空间信息网络时间累积时变图建模127
5.3.3基于C-TVG的空间信息网络复杂性分析127
5.3.4基于复杂特性的空间信息网络C-TVG生成129
5.4基于C-TVG的复杂性分析在空间信息网络中的应用131
5.5仿真分析132
5.5.1参数设置132
5.5.2空间信息网络C-TVG复杂性132
5.5.3安全场景应用136
5.6小结138
第6章结论与展望140
6.1主要结论和创新点140
6.2研究展望142
6.3心得体会144
参考文献146
在学期间发表的学术论文与研究成果161
致谢164