分布式星群協(xié)作通信與空時(shí)編碼技術(shù)研究.pdf

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1、碩士學(xué)位論文分布式星群協(xié)作通信與空時(shí)編碼技術(shù)研究RESEARCHONDISTRIBUTEDCLUSTERCOLLABORATIVECOMMUNICATIONANDSPACE-TIMECODINGTECHNOLOGY孫寶琪哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TN927.2學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：621.39密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文分布式星群協(xié)作通信與空時(shí)編碼技術(shù)研究碩士研究生：孫寶琪導(dǎo)師：張乃通教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：信息與通信工程所在單位：電子與信息工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TN927.2U.D.C

2、.:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONDISTRIBUTEDCLUSTERCOLLABORATIVECOMMUNICATIONANDSPACE-TIMECODINGTECHNOLOGYCandidate：SunBaoqiSupervisor：Prof.ZhangnaitongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringInformationandCommunicationSpecialty：EngineeringSchoolofElectronicsandAf

3、filiation：InformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著通信技術(shù)的發(fā)展，陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)支撐了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而帶來現(xiàn)代社會(huì)深刻變革。但是近年來，隨著空間任務(wù)和空間活動(dòng)的快速發(fā)展，尤其是星間鏈路的出現(xiàn)，使人們?cè)絹碓揭笸ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)具有端到端交互、處理和靈活高效的組網(wǎng)能力，國際上開始了對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)的研究，隨著研究的深入分布式衛(wèi)星星群得到了國際主流研究機(jī)構(gòu)的高度重視，基于分布

4、式衛(wèi)星星群之間的協(xié)作關(guān)系，可以構(gòu)建星地鏈路之間的高增益，解決中低軌衛(wèi)星、飛機(jī)以及地面用戶的快速靈活接入需求，平衡覆蓋強(qiáng)度與覆蓋范圍之間的矛盾，同時(shí)對(duì)多用戶信息大容量的可靠傳輸提供了有力的支持。但是由于分布式的衛(wèi)星星間距離一般都較短，為幾十米到幾千米不等，這就有可能會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)信道相關(guān)性，在這種條件下，分布式衛(wèi)星星群協(xié)作及MIMO（MultipleInputMultipleOutput）和編碼技術(shù)的結(jié)合是衛(wèi)星鏈路增強(qiáng)的必要條件。本文首先對(duì)衛(wèi)星移動(dòng)通信信道鏈路進(jìn)行建模，考慮不同大氣及天氣環(huán)境等因素，構(gòu)建了基于馬爾可夫過程對(duì)衛(wèi)星鏈路三狀態(tài)的模型，分為LOS狀態(tài)，中等陰影衰落狀態(tài)和深度衰落狀態(tài)，并通過

5、計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，然后通過仿真分析建立了分布式衛(wèi)星星群之間的信道模型，經(jīng)多方面計(jì)算分析采用了高斯信道模型。此外，針對(duì)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)運(yùn)用MIMO技術(shù)的主要問題，即由于極小的角度擴(kuò)展帶來的強(qiáng)信道相關(guān)性從而導(dǎo)致MIMO相對(duì)傳統(tǒng)SISO（SingleInputSingalOutput）系統(tǒng)增益較小，本研究在假設(shè)擴(kuò)展角符合高斯分布前提下進(jìn)行了相關(guān)性定量分析，給出了其與天線陣子間距離及角度擴(kuò)展之間近似關(guān)系?；谏鲜龇治鼋Y(jié)果，本研究基于Kronecker模型對(duì)相關(guān)信道容量進(jìn)行了仿真，對(duì)分布式天線系統(tǒng)及面陣系統(tǒng)進(jìn)行了分析，從而定量得出了通過分布式天線系統(tǒng)可以顯著提升衛(wèi)星移動(dòng)系統(tǒng)容量。最后，本文給出了

6、一種基于分布式虛擬MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼技術(shù)，利用分布式空時(shí)分布式編碼技術(shù)，顯著提升系統(tǒng)分集增益，從而提升衛(wèi)星空間信道傳輸性能。本文對(duì)4顆分布式衛(wèi)星及4臺(tái)地面終端系統(tǒng)構(gòu)成的衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，分析了QPSK、PSK及QAM系統(tǒng)的BER性能，從而驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。關(guān)鍵字：分布式衛(wèi)星系統(tǒng)；空時(shí)編碼；協(xié)作通信；信道容量-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofcommunicationtechnology,thelandmobilecommunicationsystemrelatedtechnologieshavesupportedthemob

7、ileInternetandInternetofThingstechnologies,whichhavebroughtaboutprofoundchangesinmodernsociety.However,inrecentyears,withtherapiddevelopmentofspacemissionsandspaceactivities,especiallytheemergenceofinter-satellit