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陆军工程大学学报 2022年第3期1卷 29-35页

作者：丁祥续欣张森柏胡佩聪彭云飞陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007

多波束卫星通信系统在业务空间分布不均匀的情况下资源利用率较低,而跳波束技术虽然能够根据业务需求灵活分配波束资源,但在整个卫星覆盖区内全局跳变时计算复杂度较高。针对上述问题,提出了一种业务自适应的卫星跳波束系统资源分配方法... 详细信息

多波束卫星通信系统在业务空间分布不均匀的情况下资源利用率较低,而跳波束技术虽然能够根据业务需求灵活分配波束资源,但在整个卫星覆盖区内全局跳变时计算复杂度较高。针对上述问题,提出了一种业务自适应的卫星跳波束系统资源分配方法,以系统吞吐量最大化为目标,采用先分簇跳变后全局跳变的方式为小区提供服务,从而降低计算复杂度,并充分适应卫星覆盖区内业务分布情况。该方法通过空间隔离的方式消除波束间的共信道干扰,可实现波束间全频率复用。仿真结果表明,该方法能够显著提高系统资源利用率和公平性。

关键词：卫星通信多波束跳波束全频率复用波束分配

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高通量卫星系统预编码技术研究

高通量卫星系统预编码技术研究

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作者：窦映喆哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星通信凭借其通信覆盖广、通信距离远且费用与距离无关、通信容量大、通信质量高等优点,业务在海洋通信、商用航空等移动通信领域上获得了高速增长。为满足高速网络覆盖、基站中继、高画质流媒体等应用场景提出的更高带宽的目标,高通... 详细信息

卫星通信凭借其通信覆盖广、通信距离远且费用与距离无关、通信容量大、通信质量高等优点,业务在海洋通信、商用航空等移动通信领域上获得了高速增长。为满足高速网络覆盖、基站中继、高画质流媒体等应用场景提出的更高带宽的目标,高通量卫星这一概念被提出并广受关注。高通量卫星通信系统为达到最大化系统吞吐量的目标采用了以系统性能下降为代价的全频率复用,由此带来的同频干扰问题的关键解决方案之一便是预编码技术,本文主要对高通量卫星通信系统的预编码技术进行研究。首先,本文对全球高通量卫星及其预编码算法的发展历程和研究现状展开归纳、总结与分析,阐述了当前研究的热点问题并明确了本文的研究方向与内容。本文首先搭建了理想条件下的高通量卫星通信系统的信号与信道模型,并在此基础上建立了非理想信道状态信息模型与信道状态信息过时模型,此外本文还研究了新兴的低轨高通量卫星通信系统信道模型及其与地球同步轨道的差异性。它们均为后续预编码算法的设计和仿真提供了研究基础与理论依据。其次,本文对高通量卫星通信系统低复杂度预编码算法进行了研究,针对非理想信道状态信息模型基于最小均方误差算法推导并给出了一种改进的低复杂度预编码算法,仿真结果表明其对系统吞吐量性能有较为明显的提升。此外,本文还结合信号模型对高通量卫星通信系统线性预编码实现机理进行了阐述,在此基础上剖析了一些低复杂度线性预编码算法应用于高通量卫星之上的方法,并基于脏纸编码提出了一种将其应用于高通量卫星之上的非线性预编码算法。最后,本文对高通量卫星通信系统鲁棒预编码算法进行了研究,以吞吐量约束为主要设计目标,考虑了信道状态信息过时的问题,提出了结合总功率约束、每馈源功率约束、公平性约束、中断概率约束等多种约束条件的高通量卫星通信系统鲁棒预编码算法。在此基础上,本文结合高通量卫星通信系统模型对上述所有预编码算法进行了各种性能指标的仿真验证与对比分析,证明了各种预编码算法都较好地完成了设计时的目标,并归纳了其所具备的各种特性以指导实践。

关键词：高通量卫星全频率复用同频干扰预编码技术

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多波束卫星MIMO系统预编码技术研究

多波束卫星MIMO系统预编码技术研究

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作者：顾燕东南大学

学位级别：硕士

随着互联网的发展,用户对通信服务提出了跨区域、多媒体、实时互动、万物互联等等多种要求,通信行业致力于发展高速率、大容量通信,卫星移动通信以其传输容量大、传输质量高的特点进入到市场中。高通量的多波束卫星通信系统逐渐取代传... 详细信息

随着互联网的发展,用户对通信服务提出了跨区域、多媒体、实时互动、万物互联等等多种要求,通信行业致力于发展高速率、大容量通信,卫星移动通信以其传输容量大、传输质量高的特点进入到市场中。高通量的多波束卫星通信系统逐渐取代传统的卫星通信,成为了当前卫星通信的发展趋势。考虑到多波束卫星通信系统在结构上与地面MIMO通信系统相似,因此引入全频率复用技术提高频带利用率,扩大通信容量并缓解频带资源紧张的困局。首先分析了卫星与地面移动终端之间的无线传输信道。针对卫星移动通信传输信道存在的多径效应、阴影效应、多普勒频移、天气影响和电离层闪烁等对传输性能造成的影响,分析这些影响因素产生的衰落特征。考虑到卫星移动通信的传输过程中,这些影响因素导致卫星移动信道具有不确定性,但在一定时间内信道具有统计特性,因此我们给出了Loo模型、Corazza模型、Lutz模型以及莱斯阴影模型这四种不同的卫星统计信道模型。另外,阐明了信道建模时考虑的衰落因素,在经典卫星信道模型的基础上推导得到所用的信道模型。搭建了多波束卫星MIMO传输的系统模型,根据不同的影响因素,在仅考虑相位噪声和考虑相位噪声及载波频率偏移两种情景下展开研究。针对全频率复用技术带来的波束间干扰问题,提出了以消除非期望用户的信号泄露为目的的最小化平均泄露功率预编码方法,并将平均SINR最大化鲁棒预编码方法作为对比。对于信道建模时考虑的不同噪声影响,分别分析了该预编码方法在不同情景下的应用,并对该方法的传输性能进行仿真,并得出所提预编码方法性能优异的结论。为消除多波束多用户卫星通信系统中单个波束内多个用户之间的干扰,提出了一种基于联合调制的预编码方法,即,发送端联合调制与预编码对信号序列进行预处理,引入取模运算并设计算法直接得到发送信号。在一维坐标情形和二维坐标情形中,分别将该方法在单波束多用户SIMO系统中的应用推广至多波束多用户MIMO系统,并对该方法的传输性能进行仿真,得出该方法可有效消除单个波束内用户间干扰的结论。

关键词：多波束卫星全频率复用 MIMO 预编码平均泄露功率联合调制

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上行蜂窝网络小区间干扰模型

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电子设计工程 2023年第22期31卷 162-166页

作者：鞠晓杰王雪王铎孔鑫周浩天中国运载火箭技术研究院北京100076

针对5G等采用全频率复用技术的移动通信系统,获得小区间干扰的近似模型及准确的统计结果对于干扰管理设计具有重要意义。该文提出了基于用户随机位置的干扰模型,该模型中用户随机分布在小区内部,其对相邻小区的干扰因子由用户位置及大... 详细信息

针对5G等采用全频率复用技术的移动通信系统,获得小区间干扰的近似模型及准确的统计结果对于干扰管理设计具有重要意义。该文提出了基于用户随机位置的干扰模型,该模型中用户随机分布在小区内部,其对相邻小区的干扰因子由用户位置及大尺度衰落等因素共同决定。该文采用等干扰线方法,给出了干扰因子概率密度函数的闭合表达式,并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析结果与仿真分析结果基本完全吻合。

关键词：全频率复用 5G 小区间干扰干扰因子概率密度函数

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多波束卫星通信系统预编码技术研究

多波束卫星通信系统预编码技术研究

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作者：张宇萌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星通信是未来空天地一体化信息网络中必不可少的组成部分,它具有覆盖区域广阔、不受地理条件及陆地灾害影响、通信容量大、传输质量高等特点。现今随着全球移动互联网的发展,提供大容量宽带互联网接入的高通量卫星是当今及今后一段时... 详细信息

卫星通信是未来空天地一体化信息网络中必不可少的组成部分,它具有覆盖区域广阔、不受地理条件及陆地灾害影响、通信容量大、传输质量高等特点。现今随着全球移动互联网的发展,提供大容量宽带互联网接入的高通量卫星是当今及今后一段时间的发展趋势。高通量卫星的技术核心是多波束技术,高效复用频谱的手段是频率复用技术,但它存在的干扰受限问题亟需解决。本文主要研究高通量卫星采用多波束结合全频率复用技术导致严重同频干扰的问题。本文首先分析国内外研究现状并归纳关于卫星多波束结合全频率复用技术的相关问题。本文研究星上波束形成技术和星上波束形成网络转移到地面的地基波束形成技术存在的问题,并具体针对发展潜力更为巨大的地基波束形成技术,研究其存在的馈电链路带宽受限及馈电链路系统误差等问题。探讨星上波束形成技术和地基波束形成技术适用场景并提出一种混合的波束形成架构。高通量卫星采用多波束结合全频率复用技术的目的是消除波束间干扰并大幅提升系统容量,本文将对比地面蜂窝移动通信系统分析多波束卫星系统信道容量机理。卫星系统在视距传输下进行通信,且波束覆盖区域更大,另外多波束天线的滚降特性导致波束间的干扰问题更为突出。研究多波束卫星信道容量机理时采用了61波束排布模型,并在严格考虑上述影响因子对系统容量的影响后分析应用最优线性预编码和最小均方误差预编码算法获得的系统容量。本文考虑到多波束结合全频率复用技术高效利用频谱导致的严重同频干扰问题。建立考虑Ka等较高频段存在严重的降雨衰减的前向链路模型后,针对迫零这一经典低复杂度预编码算法进行改进,提出考虑系统噪声影响的正则化迫零预编码算法。基于脏纸编码思想提出一种低复杂度的脏纸正则化迫零预编码算法,其根据信道条件顺序编码用户以最大化信干噪比,进而增加吞吐量。预编码技术中需要准确的信道状态信息,但高轨高通量卫星星上振荡器引入的相位噪声和长的往返延迟导致信道状态的变化,致使地面网关的信道状态信息过时。本文引入了相位不确定模型构建了一个完整可靠的用户链路模型。在系统模型构建后,基于凸优化理论提出具有鲁棒性的凸优化预编码算法,算法中目标函数和约束条件更具有灵活性可适应业务需求的变化。

关键词：高通量卫星多波束技术全频率复用同频干扰预编码技术

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