發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 09:16

　　 近些年,隨著人類太空活動(dòng)的日益頻繁,空間技術(shù)的迅猛發(fā)展,航天器艙體內(nèi)大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笥悠惹�。而傳統(tǒng)通過有線電纜傳輸信息的方式占據(jù)寶貴空間、增加額外重量、加大了航天艙的設(shè)計(jì)難度和制造成本等缺點(diǎn),逐漸成為航天器發(fā)展受限的重要因素之一。因此,探尋航天器內(nèi)無線通信方案,替換傳統(tǒng)數(shù)據(jù)電纜總線,并在太空艙內(nèi)復(fù)雜多徑信道下進(jìn)行大容量、高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸是航天領(lǐng)域迫切需要解決的難題。MIMO-OFDM技術(shù)是當(dāng)前主流的通信技術(shù),其利用空域與頻域資源進(jìn)行空時(shí)編碼,從而在不增加發(fā)射功率或頻譜資源的情況下,有效提高通信系統(tǒng)的傳輸速率,減少誤碼率,增加了通信系統(tǒng)容量,十分適合應(yīng)用于太空艙體內(nèi)多節(jié)點(diǎn),大容量通信。但太空艙體內(nèi)電磁波傳輸路徑復(fù)雜多變,由此導(dǎo)致多徑時(shí)延大大增加,信道頻率選擇性衰弱效應(yīng)明顯,影響了MIMO-OFDM系統(tǒng)的性能。時(shí)間反演(Time Reversal)是一種電磁領(lǐng)域新技術(shù),其獨(dú)有的“超分辨率聚焦”、“空-時(shí)同步聚焦”等特性,能有效應(yīng)用于太空艙體內(nèi)復(fù)雜電磁環(huán)境,極大地壓縮信道時(shí)延拓展,十分適用于太空艙體內(nèi)的無線通信。將其與MIMO-OFDM技術(shù)相結(jié)合,能夠顯著提升通信系統(tǒng)容量,減少系統(tǒng)復(fù)雜度。本文具體研究如下:首先,回顧了空間艙體內(nèi)無線研究的發(fā)展歷程,指出了當(dāng)前太空艙內(nèi)有線通信傳輸體制的缺陷,提出了將TR技術(shù)結(jié)合MIMO-OFDM技術(shù)應(yīng)用于太空艙內(nèi)無線通信方案,并通過公式推導(dǎo)論證了其可行性。隨后,通過仿真分析,與其它無線通信系統(tǒng)進(jìn)行性能對(duì)比,論證了其性能優(yōu)勢(shì);并研究了調(diào)制階數(shù),信道時(shí)延等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響。最后研究了TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道容量。其次,根據(jù)太空艙體內(nèi)豐富多徑環(huán)境,提出了一種艙體環(huán)境下基于時(shí)間反演的低復(fù)雜度、高傳輸速度空域聚焦TR-MIMO無線通信方法,進(jìn)行了理論推導(dǎo)和建模仿真。結(jié)果表明,其能在密集多徑環(huán)境下實(shí)現(xiàn)良好的通信性能。最后,本文基于軟件無線電平臺(tái)對(duì)TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了模型構(gòu)建,在介紹本文使用的PicoSDR平臺(tái)的開發(fā)流程和平臺(tái)參數(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用Simulink模塊搭建了其收發(fā)通信鏈路模型。搭建了密閉艙體內(nèi)TR-MIMO-OFDM實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。利用軟件無線電平臺(tái)實(shí)現(xiàn)TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)為走向?qū)嶋H應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN92;V443.1
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 TR-MIMO-OFDM無線通信基本理論
    2.1 OFDM原理與技術(shù)
        2.1.1 OFDM的調(diào)制解調(diào)
        2.1.2 循環(huán)前綴和保護(hù)間隔
        2.1.3 同步技術(shù)
        2.1.4 信道估計(jì)模塊
    2.2 MIMO技術(shù)
        2.2.1 空時(shí)分組碼
        2.2.2 V-BLAST編碼
    2.3 時(shí)間反演原理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)建模及仿真分析
    3.1 TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)模型建立
    3.2 TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)性能分析
        3.2.1 不同調(diào)制方法的TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)誤碼率分析
        3.2.2 不同最大多徑時(shí)延下的TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)誤碼率分析
    3.3 TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)信道容量分析
        3.3.1 收發(fā)天線數(shù)目對(duì)TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)信道容量影響
        3.3.2 子載波數(shù)目對(duì)TR-MIMO-OFDM系統(tǒng)信道容量影響
    3.4 本章小結(jié)
第四章 TR-MIMO空間聚焦無線通信系統(tǒng)研究
    4.1 TR-MIMO空間聚焦無線通信系統(tǒng)基本原理
        4.1.1 TR-MIMO空間聚焦無線通信電磁原理分析
        4.1.2 TR-MIMO空間聚焦無線通信系統(tǒng)模型
    4.2 TR-MIMO空間聚焦無線通信系統(tǒng)性能分析
        4.2.1 TR-MIMO空間聚焦無線通信電磁仿真
        4.2.2 TR-MIMO空間聚焦系統(tǒng)信號(hào)傳輸仿真分析
        4.2.3 TR-MIMO空間聚焦無線通信判決算法研究
    4.3 本章小結(jié)
第五章 艙體環(huán)境下SDR-TR-MIMO無線通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 軟件無線電平臺(tái)架構(gòu)
    5.2 TR-MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)
        5.2.1 TR-MIMO-OFDM無線通信系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)流程
        5.2.2 TR-MIMO-OFDM通信鏈路設(shè)計(jì)與建模
    5.3 TR-MIMO-OFDM 無線通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后期展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間研究成果

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