【摘要】：全球科學(xué)技術(shù)目前正在以前所未有的速度向前發(fā)展,通信技術(shù)也呈現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的變化,人們?cè)谏a(chǎn)和生活中對(duì)通信的需求量越來(lái)越來(lái)大,現(xiàn)有通信系統(tǒng)逐漸不能滿(mǎn)足人類(lèi)的需求。臨近空間高空平臺(tái)通常是指工作在20～25km高度范圍內(nèi)、攜帶了大量通信設(shè)備的飛行器,具有成本低、易部署、覆蓋廣、時(shí)延低等優(yōu)點(diǎn)。由于獨(dú)特的地理位置,高空平臺(tái)成為了地面通信系統(tǒng)與衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要補(bǔ)充,在天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位。在HAPS通信系統(tǒng)中,信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷多種衰落,如路徑損耗、多徑衰落等,其中降雨衰落是影響Ka頻段HAPS通信鏈路質(zhì)量的重要原因。傳統(tǒng)的抗雨衰技術(shù)有功率控制技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)、空間分集技術(shù)等,但由于高空平臺(tái)能量有限、平臺(tái)面積有限等因素,這些抗雨衰技術(shù)不能有效解決HAPS系統(tǒng)中的降雨衰落問(wèn)題。本文提出在HAPS系統(tǒng)中使用協(xié)作分集技術(shù),利用地面協(xié)作用戶(hù)輔助信號(hào)的傳輸,通過(guò)用戶(hù)間天線共享實(shí)現(xiàn)空間分集,進(jìn)而提高目標(biāo)用戶(hù)的信號(hào)質(zhì)量,增強(qiáng)系統(tǒng)的通信性能。本文首先對(duì)臨近空間通信的基本特性進(jìn)行了研究,包括臨近空間信號(hào)經(jīng)歷衰落類(lèi)型和特性。其次,對(duì)協(xié)作分集技術(shù)的基本原理進(jìn)行了深入研究,包括協(xié)作分集傳輸策略、與協(xié)作分集合并算法,加深了對(duì)協(xié)作分集技術(shù)的認(rèn)識(shí)與理解。在HAPS協(xié)作通信方案中,為提高接收信號(hào)強(qiáng)度和減小波束間干擾,在高空平臺(tái)發(fā)射端應(yīng)用了波束賦形技術(shù),形成具有指向性的波束指向地面用戶(hù),并選擇合適的衰落模型對(duì)臨近空間的信道衰落進(jìn)行建模。在地面協(xié)作用戶(hù)與地面目標(biāo)用戶(hù)之間,考慮使用D2D通信技術(shù),并通過(guò)低頻波段進(jìn)行通信。在協(xié)作用戶(hù)選擇時(shí),提出了基于回溯法的協(xié)作用戶(hù)選擇算法,綜合考慮了發(fā)射端與協(xié)作用戶(hù)之間和協(xié)作用戶(hù)與目標(biāo)用戶(hù)之間信道質(zhì)量,并以合并信號(hào)信噪比作為優(yōu)化目標(biāo)。本文通過(guò)Matlab搭建了臨近空間通信系統(tǒng)鏈路級(jí)仿真平臺(tái),并對(duì)比了所提協(xié)作用戶(hù)選擇算法與現(xiàn)有其他算法的通信性能。
【圖文】：

輸路徑到達(dá)接收端，多徑信號(hào)之間相隔微小的時(shí)延差到達(dá)接收機(jī)時(shí)，多個(gè)信號(hào)之逡逑間隨機(jī)干涉，最終到達(dá)接收端時(shí)，合并信號(hào)在不同時(shí)刻的幅度和相位有很大差異，逡逑信號(hào)多徑傳播的示意圖如圖２－２所示。當(dāng)多徑信號(hào)組成合并信號(hào)時(shí)，合并信號(hào)幅逡逑度與相位取決于多徑信號(hào)的幅度、初始相位和各信號(hào)之間的傳播時(shí)延差。在信號(hào)逡逑的各個(gè)傳播路徑上，還存在著多普勒效應(yīng)引起的信號(hào)頻率擴(kuò)展，因此在多徑效應(yīng)逡逑中的合成信號(hào)在頻域上會(huì)出現(xiàn)相對(duì)于原始發(fā)射信號(hào)的頻率擴(kuò)展。逡逑風(fēng)＼邋％逡逑春逡逑圖２－２邋多徑傳播示意圖逡逑信號(hào)在傳播過(guò)程中發(fā)生多徑效應(yīng)時(shí)，信道衰落對(duì)不同頻率子信號(hào)的衰減效果逡逑可能相同，也可能不同。根據(jù)衰落特性是否與信號(hào)頻率有關(guān)，可以將多徑衰落分逡逑為兩類(lèi)：頻率選擇性衰落和非頻率選擇性衰落，非頻率選擇性衰落又叫平坦衰落。逡逑其中，頻率選擇性衰落是指多徑衰落的衰落特性與信號(hào)的頻率有關(guān)，信號(hào)中不同逡逑的頻率分量所經(jīng)歷的衰落各不相同，，即信號(hào)在傳輸中經(jīng)歷多徑衰落后，衰落對(duì)信逡逑號(hào)各個(gè)頻率分量的影響程度不同，因此從頻域上看，信號(hào)的波形會(huì)出現(xiàn)失真。非逡逑頻率選擇性衰落是指衰落對(duì)信號(hào)中各個(gè)頻率分量的影響程度相同

算法與等增益合并算法，是將所有信號(hào)都加入到合權(quán)系數(shù)各不相同。最大比合并算法的合并流程圖如信號(hào)中“好”信號(hào)所占的比例，減少合并信號(hào)中“差并算法按照各個(gè)信號(hào)的信噪比來(lái)設(shè)置各個(gè)信號(hào)的加算法中，加權(quán)系數(shù)即為各個(gè)信號(hào)的信噪比與所有信號(hào)合并可以通過(guò)最大似然檢測(cè)恢復(fù)出原始信號(hào)。逡逑Ｙ邐ｃ逡逑ｙＤｉ邐Ａ邐—逡逑邐？邐逡逑ｌ；邋Ｑ邐同邐ｖ逡逑丨邋—？——相N逡逑．邐＾邐相逡逑：邐加逡逑Ｙ邐ｃ逡逑ｙＤＮ邋＾逡逑邐０邐邐逡逑圖２－５邋最大比合并算法原理圖逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN914

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本文編號(hào)：2611525