近年來,隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無線通信大業(yè)務(wù)量、高速率和高頻譜效率的要求日益迫切,頻譜資源已變得日益緊缺。平流層通信因其覆蓋范圍廣、配置靈活、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)勢,被考慮為一種新興的替代技術(shù),已引起工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。在不增加發(fā)射功率和發(fā)送帶寬的情況下,多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技術(shù)通過利用空間復(fù)用可以提高用戶的頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率。作為一種新興的技術(shù),面臨的挑戰(zhàn)是研究MIMO技術(shù)在平流層高空平臺（High Altitude Platform,HAP）通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。三維（Three-Dimensional,3-D）HAP-MIMO信道建模是平流層通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)工作。準(zhǔn)確的信道模型可以為平流層通信系統(tǒng)的性能分析及預(yù)編碼算法設(shè)計提供依據(jù)。現(xiàn)有的3-D HAP-MIMO信道模型是由傳統(tǒng)的車輛-車輛（Vehicle-to-Vehicle）信道模型擴展而來,它們忽略了收發(fā)端和散射體運動對HAP-MIMO信道統(tǒng)計特性的影響。在現(xiàn)有3-D HAP-MIMO信道模型的基礎(chǔ)上,已有文獻利用相關(guān)性矩陣設(shè)計無人機大規(guī)模MI... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

–1HAP通信系統(tǒng)示意圖

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論底，貝爾實驗室的ThomasL.Marzetta博士對多用戶MIMO技術(shù)作了進一步的擴展，提出了大規(guī)模MIMO技術(shù)[19–22]。圖1–2MIMO通信系統(tǒng)示意圖Figure1–2IllustrationofMIMOcommunicationsystem對于單用戶MIMO技術(shù)，接收端由于受到體積因素的限制所配置的天線數(shù)目有限，因此限制了系統(tǒng)的性能。多用戶MIMO技術(shù)可以將多個接收天線分別配置在不同的用戶上，突破了接收端體積因素的限制，系統(tǒng)的性能可以得到很大的提升。但是，小區(qū)間干擾又成為了限制多用戶MIMO技術(shù)系統(tǒng)性能提升的主要因素。第五代通信技術(shù)(the5thGeneration,5G)通過引入大規(guī)模MIMO技術(shù)，在基站端配置成百上千跟天線，可以有效的降低小區(qū)間干擾。在大規(guī)模MIMO方案中，基站端只需要根據(jù)本小區(qū)的信道狀態(tài)信息(ChannelStateInformation,CSI)進行預(yù)編碼算法設(shè)計，同時，簡單的線性預(yù)編碼方案就可以實現(xiàn)很好的性能增益[23,24]。把MIMO技術(shù)或者大規(guī)模MIMO技術(shù)應(yīng)用到平流層通信系統(tǒng)中，必然會帶來一些困難和新的挑戰(zhàn)。本論文主要是解決MIMO技術(shù)和大規(guī)模MIMO技術(shù)在HAP上應(yīng)用所面對的一些關(guān)鍵問題。1.2平流層信道模型的研究現(xiàn)狀文獻[25,26]研究了MIMO信道子鏈路之間的相關(guān)性對系統(tǒng)信道容量的影響，表明了：MIMO信道子鏈路之間的相關(guān)性越強其系統(tǒng)信道容量越小，子鏈路之間的相關(guān)性越弱其系統(tǒng)信道容量越大。平流層大規(guī)模MIMO技術(shù)可以顯著的提升平流層通信系統(tǒng)的性能增益。精確的CSI需要HAP和用戶間的實時反饋，當(dāng)HAP天線數(shù)目顯著增加時，—3—

近年來,高空平臺(High Altitude Platform,HAP)通信因具有覆蓋范圍廣和通信效果好等優(yōu)點而得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注[1–3],其示意圖如圖1-1所示。HAP的起源可以追溯到1783年Mongolfier兄弟在法國里昂安諾內(nèi)廣場放飛升空的第一個熱氣球,但真正引起人們關(guān)注的是由SkyStation International在1997年和1998年建造的太陽能動力飛艇[4]。1997年,世界無線電通信會議(World Radiocommunication Conference,WRC)將HAP定義為在距離地面17～22 km的平流層中運行的高空平臺(飛艇或者無人機),并將47/48GHz頻段的頻譜分配給HAP使用[5]。HAP是繼陸地通信平臺和衛(wèi)星通信平臺后的第三代通信平臺的基礎(chǔ)框架,其地理位置介于陸地通信平臺和衛(wèi)星通信平臺之間,因此保持了衛(wèi)星通信系統(tǒng)廣域覆蓋的優(yōu)點。由于HAP的高仰角特性,收發(fā)設(shè)備之間的傳播鏈路主要由直射(Line-of-Sight,LOS)分量所支配,因此與陸地通信系統(tǒng)相比陰影衰落低,通信質(zhì)量好;與衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比,傳播時延短,自由空間損耗小。HAP能夠提供快速覆蓋和大容量服務(wù),不僅能為城市或者郊區(qū)地區(qū)的用戶提供通信服務(wù),也能為缺少移動設(shè)備的農(nóng)村或者偏遠的山區(qū)的用戶提供通信服務(wù),因此利用HAP可以彌補偏遠地區(qū)通信基礎(chǔ)設(shè)施的不足問題。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大規(guī)模MIMO無線通信關(guān)鍵技術(shù)[J]. 尤力,高西奇.  中興通訊技術(shù). 2014(02)
[2]高速鐵路場景下時變信道的平穩(wěn)區(qū)間研究(英文)[J]. 陳炳昊,鐘章隊,艾渤.  中國通信. 2012(08)
[3]基于多建筑阻擋概率的平流層多徑信道模型[J]. 牛志升,劉嵩,吳佑壽.  電子學(xué)報. 2004(S1)
[4]平流層寬帶無線通信[J]. 何晨,諸鴻文.  通信技術(shù). 1999(03)

碩士論文
[1]平流層MIMO通信系統(tǒng)信道建模研究[D]. 胡競戈.上海交通大學(xué) 2018
[2]臨地空間平臺通信信道建模[D]. 楊勇.西安電子科技大學(xué) 2012



本文編號：3438292