本文關(guān)鍵詞：基于低軌衛(wèi)星編隊(duì)協(xié)作的星地MIMO天線陣優(yōu)化

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【摘要】：隨著空間技術(shù)的發(fā)展,人造衛(wèi)星所承擔(dān)的任務(wù)愈發(fā)復(fù)雜多樣,需要傳送的空間數(shù)據(jù)越來越多,亟需一種快速將衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸至地面的方法以滿足日益增長的通信需求,同時隨著各種業(yè)務(wù)類型衛(wèi)星數(shù)量的增多,不可再生的同步軌道資源已趨于緊張狀態(tài)。衛(wèi)星編隊(duì)飛行與非同步軌道的利用是未來衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展的熱點(diǎn)方向,低軌軌道編隊(duì)飛行衛(wèi)星相互協(xié)作,在許多方面具有比單顆衛(wèi)星更大的優(yōu)勢。利用衛(wèi)星編隊(duì)的空域資源在星地通信中形成MIMO系統(tǒng),可以有效地提高數(shù)據(jù)傳輸速率,根據(jù)Line of Sight(LOS)MIMO理論,通過特定的天線陣參數(shù)配置可以實(shí)現(xiàn)LOS MIMO子信道正交,而低軌編隊(duì)衛(wèi)星處于高速運(yùn)動狀態(tài),導(dǎo)致固定的天線陣參數(shù)配置不能維持星地MIMO系統(tǒng)容量最大化。本文主要研究利用編隊(duì)衛(wèi)星搭載的多天線與地面天線陣形成MIMO通信,實(shí)現(xiàn)空分復(fù)用來提高系統(tǒng)信道容量。在現(xiàn)有的視距MIMO理論以及衛(wèi)星編隊(duì)協(xié)作通信研究的基礎(chǔ)上,考慮衛(wèi)星通信中存在的強(qiáng)視距路徑的情況,研究基于低軌衛(wèi)星編隊(duì)與地面天線陣形成LOS MIMO系統(tǒng),提出了在無線衰落信道下提升低軌星地LOS MIMO信道容量的天線陣參數(shù)優(yōu)化方法。通過STK與Matlab建立了跟飛式衛(wèi)星編隊(duì)星地MIMO模型,仿真驗(yàn)證了天線陣參數(shù)優(yōu)化方法的性能。證明在低軌衛(wèi)星編隊(duì)與地面站可通信時間窗口內(nèi),利用天線陣參數(shù)優(yōu)化方法能夠保持星地LOS MIMO系統(tǒng)子信道的正交性,使星地LOS MIMO信道容量最大化。最后通過對地面天線陣最優(yōu)間距誤差和衛(wèi)星位置誤差對系統(tǒng)信道容量的影響進(jìn)行了仿真分析,表明在使用天線陣參數(shù)優(yōu)化方法下,利用衛(wèi)星編隊(duì)與地面陣形成星地LOS MIMO不僅能夠提升系統(tǒng)的信道容量,而且有一定的誤差容忍能力,證明了本文提出的衛(wèi)星編隊(duì)星地MIMO天線陣參數(shù)優(yōu)化方案有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：星地MIMO 衛(wèi)星編隊(duì) 天線陣參數(shù)優(yōu)化 模型仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-13
• 1.2.1 MIMO技術(shù)10-11
• 1.2.2 衛(wèi)星編隊(duì)11-12
• 1.2.3 衛(wèi)星編隊(duì)星地MIMO系統(tǒng)12-13
• 1.3 本文主要內(nèi)容13-15
• 第2章 衛(wèi)星通信信道基礎(chǔ)以及軌道攝動理論15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 星地?zé)o線信道特性15-19
• 2.2.1 鏈路預(yù)算16-18
• 2.2.2 多普勒頻移18-19
• 2.3 衛(wèi)星通信信道模型19-20
• 2.3.1 C.Loo模型19
• 2.3.2 Lutz模型19-20
• 2.4 衛(wèi)星編隊(duì)飛行攝動分析20-22
• 2.4.1 地球非球形攝動20
• 2.4.2 大氣阻力攝動20-21
• 2.4.3 日月引力攝動21
• 2.4.4 太陽光壓攝動21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 星地MIMO天線陣參數(shù)優(yōu)化方法23-37
• 3.1 引言23
• 3.2 MIMO信道容量推導(dǎo)23-27
• 3.2.1 傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)容量23-25
• 3.2.2 視距MIMO系統(tǒng)信道容量分析25-27
• 3.3 衛(wèi)星編隊(duì)星地MIMO天線陣幾何模型27-30
• 3.4 基于低軌編隊(duì)MIMO的地面陣參數(shù)優(yōu)化方案30-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 星地MIMO天線陣優(yōu)化方案性能仿真37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 對天線陣參數(shù)優(yōu)化算法性能的仿真37-44
• 4.2.1 低軌編隊(duì)模型設(shè)定37-39
• 4.2.2 未優(yōu)化時星地MIMO信道容量變化分析39-41
• 4.2.3 地面天線陣間距優(yōu)化對系統(tǒng)容量的影響41-44
• 4.3 對星地MIMO系統(tǒng)容量影響因素的仿真分析44-48
• 4.3.1 參數(shù)優(yōu)化誤差對星地MIMO系統(tǒng)容量的影響44-46
• 4.3.2 衛(wèi)星攝動引起的位置誤差對系統(tǒng)容量的影響46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 結(jié)論49-50
• 參考文獻(xiàn)50-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果54-56
• 致謝56

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：607900