【摘要】：衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具有組網(wǎng)靈活、覆蓋面積廣以及不受自然災(zāi)害影響等特點,但同時衛(wèi)星系統(tǒng)功率受限,信道傳輸延時大,衰落模型特殊,整體信道環(huán)境與陸地移動通信系統(tǒng)物理特性差異較大。利用MIMO-OFDM技術(shù),構(gòu)建適應(yīng)衛(wèi)星通信場景的寬帶衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),實現(xiàn)全球無縫互聯(lián)通信網(wǎng)具有十分重大的意義。本文研究寬帶衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)無線鏈路傳輸技術(shù)。首先,研究了衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的信道傳輸特性及信道模型。針對衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)傳輸?shù)膽?yīng)用場景,討論了 Ka頻段信道的天氣影響及多普勒頻偏,并給出了相應(yīng)的信道模型。隨后,研究了寬帶衛(wèi)星無線傳輸系統(tǒng)中全向信號傳輸方案的設(shè)計及實現(xiàn)。該傳輸方案中,天線的實際發(fā)送信號由低維空時編碼信號經(jīng)過全向預(yù)編碼生成。結(jié)合陣列天線的信道特征,推導(dǎo)了全向傳輸矩陣需要滿足的三個條件并分別基于Zadoff-Chu序列和Golay序列給出了全向預(yù)編碼的設(shè)計實例。在此基礎(chǔ)上,以下行同步信道為例,研究了全向傳輸預(yù)編碼在公共信道傳輸中的應(yīng)用,最后基于NI的USRP平臺給出了硬件實現(xiàn)方案。接著,研究了基于空時頻變換域濾波的寬帶衛(wèi)星移動通信下行信道估計方法。在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中,利用陣列天線的空間信道特征,結(jié)合遠(yuǎn)場散射場景中波束域稀疏性的特點,提出了基于空域濾波的信道估計方法,其思想是將空間域接收信號進(jìn)行DFT變換到波束域,利用信道能量集中在有限波束上的特點,將其余波束能量作為噪聲進(jìn)行濾波,可以有效提升信道估計的性能。在傳統(tǒng)時頻二維變換域濾波方法的基礎(chǔ)上,提出了基于空時頻三維變換域濾波的信道估計方法。最后結(jié)合DOA估計,提出了基于DOA補償?shù)目沼驗V波信道估計方法。仿真結(jié)果表明這些方法可以獲得更為精準(zhǔn)的信道估計。最后,研究了寬帶衛(wèi)星移動通信上行鏈路中的低復(fù)雜度迭代接收機。在傳統(tǒng)MMSE迭代接收機中,針對迭代過程中LMMSE均衡矩陣求逆計算復(fù)雜度過高的問題,提出了兩種快速計算方法,分別為QR分解法和Sherman-Morrison公式化簡法。隨后給出了兩種快速算法與矩陣直接求逆算法的復(fù)雜度和數(shù)值計算精度的比較,仿真結(jié)果表明這兩種算法在不影響誤碼率的前提下,降低了迭代算法的計算復(fù)雜度。最后詳細(xì)討論了三種常用的QR分解算法,分別為Householder變換、Givens旋轉(zhuǎn)以及Gram-Schmidt正交化算法,并分別從計算復(fù)雜度、數(shù)值穩(wěn)定性、計算精度和硬件實現(xiàn)的難易程度幾個方面對上述算法進(jìn)行了分析。
[Abstract]:The satellite mobile communication system has the characteristics of flexible networking, wide coverage and not affected by natural disasters, but at the same time, the power of the satellite system is limited, the channel transmission delay is large, and the fading model is special. The physical characteristics of the whole channel environment and the terrestrial mobile communication system are quite different. It is of great significance to construct a wideband satellite mobile communication system based on MIMO-OFDM technology and to realize a global seamless interconnected communication network. In this paper, the wireless link transmission technology of wideband satellite mobile communication system is studied. Firstly, the channel transmission characteristics and channel model of satellite mobile communication system are studied. In this paper, the influence of weather and Doppler frequency offset on Ka channel is discussed, and the corresponding channel model is given for the application scenario of satellite mobile communication system. Then, the design and implementation of omnidirectional signal transmission scheme in wideband satellite wireless transmission system are studied. In this transmission scheme, the actual transmit signal of antenna is generated by omnidirectional precoding of low dimensional space-time coded signal. Based on the channel characteristics of array antenna, three conditions of omnidirectional transmission matrix are derived, and the design examples of omnidirectional precoding are given based on Zadoff-Chu sequence and Golay sequence respectively. On this basis, the application of omnidirectional transmission precoding in common channel transmission is studied by taking the following line synchronization channel as an example. Finally, the hardware implementation scheme based on the USRP platform of NI is given. Then, the downlink channel estimation method of wideband satellite mobile communication based on space-time-frequency transform domain filtering is studied. In the satellite mobile communication system, a channel estimation method based on spatial filtering is proposed based on the spatial channel characteristics of array antennas and the characteristics of beamspace sparsity in far-field scattering scenarios. The idea is to transform the received signal in spatial domain into beamspace by DFT. The channel energy is concentrated on the limited beam and the other beam energy is filtered as noise, which can effectively improve the performance of channel estimation. Based on the traditional time-frequency two-dimensional transform domain filtering method, a channel estimation method based on space-time-frequency three-dimensional transform domain filtering is proposed. Finally, combining with DOA estimation, a spatial filtering channel estimation method based on DOA compensation is proposed. Simulation results show that these methods can obtain more accurate channel estimation. Finally, the low complexity iterative receiver in the uplink of wideband satellite mobile communication is studied. In the traditional MMSE iterative receiver, in order to solve the problem of high computational complexity of LMMSE equalization matrix inversion, two fast computing methods, QR decomposition method and Sherman-Morrison formulaic simplified method, are proposed. Then the complexity and numerical accuracy of the two fast algorithms are compared with those of the direct matrix inversion algorithm. The simulation results show that the two algorithms reduce the computational complexity of the iterative algorithm without affecting the bit error rate (BER). Finally, three common QR decomposition algorithms are discussed in detail, which are Householder transform, Givens rotation and Gram-Schmidt orthogonalization. The calculation accuracy and the degree of difficulty in hardware implementation are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN927.23

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 白木,周潔;衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的技術(shù)與發(fā)展[J];電力系統(tǒng)通信;2002年06期

2 鄭碧月,胡金泉,王小駿;全球星衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J];山東電子;2002年03期

3 ;衛(wèi)星移動通信研討會將于12月2日在北京召開[J];衛(wèi)星電視與寬帶多媒體;2004年21期

4 王素萍;韋娟;王艷君;;適合國情的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的初步設(shè)計[J];計算機與網(wǎng)絡(luò);2007年10期

5 ;衛(wèi)星移動通信多媒體技術(shù)應(yīng)用研討會即將舉辦[J];數(shù)字通信世界;2008年05期

6 任丹;;一種新的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)及其應(yīng)用[J];網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用;2012年02期

7 陳如明;面向21世紀(jì)的現(xiàn)代衛(wèi)星移動通信（下）[J];電信科學(xué);1994年09期

8 童鎧，，郭建寧;國內(nèi)衛(wèi)星移動通信發(fā)展初步分析[J];中國空間科學(xué)技術(shù);1994年04期

9 楊震中;衛(wèi)星移動通信技術(shù)及其發(fā)展[J];電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化;1994年04期

10 段永煌;海事衛(wèi)星移動通信在我國的應(yīng)用及前景[J];四川通信技術(shù);1994年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王京;趙明;晏堅;;關(guān)于發(fā)展衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的一些思考[A];第六屆衛(wèi)星通信新業(yè)務(wù)新技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

2 翟立君;汪春霆;;衛(wèi)星移動通信的發(fā)展[A];第七屆衛(wèi)星通信新技術(shù)、新業(yè)務(wù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 呂強;譚強;馮tD;梁宗闖;;我國衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)論證及關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第七屆衛(wèi)星通信新技術(shù)、新業(yè)務(wù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

4 李廣俠;;衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)[A];第七屆衛(wèi)星通信新技術(shù)、新業(yè)務(wù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

5 呂智勇;;衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第七屆衛(wèi)星通信新技術(shù)、新業(yè)務(wù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

6 張更新;;衛(wèi)星移動通信的技術(shù)發(fā)展概況、特點及趨勢[A];衛(wèi)星移動通信研討會資料匯編[C];2004年

7 朱德生;;衛(wèi)星移動通信面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)用前景分析[A];衛(wèi)星移動通信研討會資料匯編[C];2004年

8 閔士權(quán);;衛(wèi)星移動通信概況與我國發(fā)展策略思考[A];衛(wèi)星移動通信研討會資料匯編[C];2004年

9 李春華;;我國衛(wèi)星移動通信的現(xiàn)狀與前景[A];衛(wèi)星移動通信研討會資料匯編[C];2004年

10 朱德生;;衛(wèi)星移動通信面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展機遇[A];2005中國衛(wèi)星應(yīng)用大會資料匯編[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 盧子月中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部 陶瀅 梁宗闖 曾小金;衛(wèi)星新“轉(zhuǎn)”[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2010年

2 記者 姜巖;衛(wèi)星手機呼之欲出 偏遠(yuǎn)地區(qū)“無死角”[N];新華每日電訊;2011年

3 中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部 陳東 梁宗闖 劉乃金 李新剛 中國航天科工集團(tuán)第二研究院導(dǎo)彈控制系統(tǒng)仿真國防科技重點實驗室，馬靜 中國空間技術(shù)研究院，通信衛(wèi)星事業(yè)部 馮tD 梁宗闖 白光明;衛(wèi)星移動通信三大關(guān)鍵技術(shù)[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2010年

4 文字整理／藺玉紅　攝影／劉平;衛(wèi)星移動通信前景如何[N];光明日報;2000年

5 總參通信部研究員、博士生導(dǎo)師 朱德生;發(fā)展我國衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的思考[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2001年

6 中國衛(wèi)星通信集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)專家委員會副主任 閔長寧;衛(wèi)星通信民用前景廣闊[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2010年

7 史文婕;成功的關(guān)鍵在于市場[N];北京科技報;2000年

8 本報記者 朱宇;工信部 加強衛(wèi)星移動終端管理[N];中國證券報;2011年

9 ;基于CDMA的衛(wèi)星移動通信[N];人民郵電;2001年

10 本報記者 余祖江;從三大優(yōu)勢看CDMA廣泛應(yīng)用前景[N];通信信息報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 何異舟;下一代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 王瑩;衛(wèi)星移動通信網(wǎng)若干理論和技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2008年

3 仲偉志;寬帶衛(wèi)星移動通信小波包分復(fù)用傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 劉剛;非靜止軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2003年

5 周坡;基于OFDM的GEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2011年

6 余平;基于小衛(wèi)星移動通信的自適應(yīng)陣列天線技術(shù)的研究[D];重慶大學(xué);2003年

7 卓永寧;低軌小衛(wèi)星移動通信與定位關(guān)鍵技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 梁晨;自有衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)建設(shè)的需求效益研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

2 鄒盼希;基于0.18μm CMOS工藝的低功耗衛(wèi)星移動通信發(fā)射機芯片設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2015年

3 安韜;Ku/Ka雙頻段共用衛(wèi)星移動通信地球站系統(tǒng)設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2015年

4 閆培峰;衛(wèi)星移動通信網(wǎng)TDMA協(xié)議仿真研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

5 王俊飛;衛(wèi)星LTE移動通信適應(yīng)性技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2014年

6 賈景惠;衛(wèi)星移動通信信道模型研究與實現(xiàn)驗證[D];北京理工大學(xué);2016年

7 張咪;衛(wèi)星移動通信信道模擬算法研究與軟件設(shè)計實現(xiàn)[D];北京理工大學(xué);2016年

8 王紅娟;基于OFDM的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)信道估計及相關(guān)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

9 朱哲;衛(wèi)星移動通信控制信道的軟件實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2014年

10 姜玉潔;衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中切換算法研究[D];重慶郵電大學(xué);2016年

本文編號：2312594