【摘要】：衛(wèi)星通信可以在全世界范圍內(nèi)提供無處不在的多點(diǎn)通信。在采用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的地面高密度通信場景下,衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可用于解決無線網(wǎng)絡(luò)沖突,并可以增強(qiáng)地面5G業(yè)務(wù)。隨著通信技術(shù)的進(jìn)步與寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷增長,整星吞吐量為傳統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)倍的高通量衛(wèi)星成為了當(dāng)前衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展潮流。高通量衛(wèi)星通過多點(diǎn)波束技術(shù)結(jié)合全頻率復(fù)用提高頻譜效率,但隨之也會帶來嚴(yán)重的波束間干擾問題。預(yù)編碼技術(shù)是一種可以有效降低高通量衛(wèi)星通信系統(tǒng)波束間干擾的關(guān)鍵技術(shù),本文主要對高通量衛(wèi)星的預(yù)編碼理論與技術(shù)進(jìn)行研究。首先,本文首先對國內(nèi)外高通量衛(wèi)星系統(tǒng)以及高通量衛(wèi)星系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述與總結(jié),通過分析給出了高通量衛(wèi)星系統(tǒng)存在的主要問題與解決相關(guān)問題所需的關(guān)鍵技術(shù)。在給出了高通量衛(wèi)星系統(tǒng)架構(gòu)以及高通量衛(wèi)星的天線子系統(tǒng)后,本文分析了高通量衛(wèi)星系統(tǒng)的三種波束形成技術(shù)和波束形成過程中的系統(tǒng)誤差來源。由于高通量衛(wèi)星饋電鏈路帶寬需求過高,粗波束形成是一種壓縮饋電鏈路帶寬的架構(gòu),本文提出了兩種粗波束形成算法,分別適合饋電上行鏈路的高效帶寬壓縮和饋電下行鏈路的低復(fù)雜度壓縮。線性預(yù)編碼技術(shù)是通過線性計(jì)算獲得預(yù)編碼的低復(fù)雜度預(yù)編碼技術(shù),本文研究了基于匹配濾波器、迫零算法、正則化迫零算法的預(yù)編碼器,并利用臟紙編碼思想結(jié)合正則化迫零算法作為一個(gè)參考的上界,用以對線性預(yù)編碼技術(shù)在高通量衛(wèi)星系統(tǒng)中的性能進(jìn)行衡量。此外,本文也研究了地球靜止衛(wèi)星高往返時(shí)間帶來的信道狀態(tài)信息過時(shí)問題以及地面終端分布對采用預(yù)編碼算法的高通量衛(wèi)星系統(tǒng)吞吐量的影響。最后,本文考慮到實(shí)際應(yīng)用中高通量衛(wèi)星系統(tǒng)存在的饋源功率約束問題和具體吞吐量需求問題,提出了一種可以最大程度優(yōu)化關(guān)于用戶吞吐量的任意目標(biāo)函數(shù)的通用預(yù)編碼算法。該算法是基于凸優(yōu)化理論和梯度下降法的迭代預(yù)編碼算法,通過凸優(yōu)化求解預(yù)編碼向量并通過梯度下降法優(yōu)化功率分配來不斷實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化,從而最大限度地挖掘系統(tǒng)的容量潛能。本文對所提出的預(yù)編碼算法與經(jīng)典線性預(yù)編碼算法的性能進(jìn)行了對比,證明了所提出算法相對于經(jīng)典線性預(yù)編碼算法在吞吐量方面的性能提升,并橫向比較了三種不同目標(biāo)函數(shù)下所提出算法的性能。
【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】：2019
【分類號】：TN927.2

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