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卫星通信系统中的MIMO传输技术研究

卫星通信在提供全球信息服务方面发挥着非常重要的作用,具有覆盖范围广、

构建成本低等多种优点。随着用户数量持续增长,加之社会发展十分迅速,人们对

通信服务质量的要求也在不断提高,在星上有限的资源限制下如何为更多的用户

提供可靠的服务,是目前卫星通信行业的主要问题之一。MIMO技术的主要优势在

于空间分集和空间复用,利用不相关的多天线信道并行传输多路数据从而增强无

线传输的性能。

因此将MIMO技术应用到卫星通信系统中可以进一步提高卫星通信系统的性

能,提高传输效率。目前,如何将MIMO传输技术应用到卫星通信系统中已成为国

内外研究热点之一。论文在研究了卫星MIMO传输构建和预编码与多用户选择方

案原理的基础上,为了解决星上资源有限,需要利用空间分集和空间复用技术增

强卫星通信系统性能的问题,对卫星MIMO的传输构建方案进行设计,研究预编码

和功率分配算法联合优化并对用户选择算法进行基于QoS的改进。

论文的主要研究工作如下:(1)对MIMO卫星通信系统模型进行研究。针对

MIMO卫星通信系统架构进行研究与设计,并对卫星传输信道特性进行分析,参考

恶劣天气下信道的情况对传统卫星传输信道模型进行进一步的完善并进行仿真

分析,最后根据仿真结果构建卫星MIMO的自适应传输模式切换方案。(2)对卫星

MIMO多用户通信系统下作为基础的SLNR最大化预编码算法和功率分配部分进行

研究,针对该方案没有考虑不同用户之间的信道质量差异性,使得用户之间的通

信资源分配不公平进一步加剧的问题,提出了基于严格信漏噪比系数的预编码和

功率分配联合优化方案并进行仿真与分析。

(3)对卫星MIMO多用户通信系统下的多用户调度技术进行研究,重点讨论针

对卫星MIMO需要服务各类不同业务,对QoS需求不同的用户、用户选择方案计算

复杂度较高的问题,研究基于QoS的SLNR准则优化多用户选择算法。该算法以

SLNR最大化为准则,根据不同业务类型的QoS要求对用户调度方案制定了不同的

选择策略。最后对几种经典用户调度方案与优化后的用户调度方案进行仿真,并

对仿真的结果进行分析。