分布式星群协作通信与空时编码技术研究.pdf

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1、硕士学位论文分布式星群协作通信与空时编码技术研究RESEARCHONDISTRIBUTEDCLUSTERCOLLABORATIVECOMMUNICATIONANDSPACE-TIMECODINGTECHNOLOGY孙宝琪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN927.2学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文分布式星群协作通信与空时编码技术研究硕士研究生：孙宝琪导师：张乃通教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN927.2U.D.C

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

3、filiation：InformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着通信技术的发展，陆地移动通信系统相关技术支撑了移动互联网及物联网技术，从而带来现代社会深刻变革。但是近年来，随着空间任务和空间活动的快速发展，尤其是星间链路的出现，使人们越来越要求通信网络具有端到端交互、处理和灵活高效的组网能力，国际上开始了对空间信息网络的研究，随着研究的深入分布式卫星星群得到了国际主流研究机构的高度重视，基于分布

4、式卫星星群之间的协作关系，可以构建星地链路之间的高增益，解决中低轨卫星、飞机以及地面用户的快速灵活接入需求，平衡覆盖强度与覆盖范围之间的矛盾，同时对多用户信息大容量的可靠传输提供了有力的支持。但是由于分布式的卫星星间距离一般都较短，为几十米到几千米不等，这就有可能会导致强信道相关性，在这种条件下，分布式卫星星群协作及MIMO（MultipleInputMultipleOutput）和编码技术的结合是卫星链路增强的必要条件。本文首先对卫星移动通信信道链路进行建模，考虑不同大气及天气环境等因素，构建了基于马尔可夫过程对卫星链路三状态的模型，分为LOS状态，中等阴影衰落状态和深度衰落状态，并通过

5、计算机模拟进行实验仿真，然后通过仿真分析建立了分布式卫星星群之间的信道模型，经多方面计算分析采用了高斯信道模型。此外，针对在卫星通信系统运用MIMO技术的主要问题，即由于极小的角度扩展带来的强信道相关性从而导致MIMO相对传统SISO（SingleInputSingalOutput）系统增益较小，本研究在假设扩展角符合高斯分布前提下进行了相关性定量分析，给出了其与天线阵子间距离及角度扩展之间近似关系。基于上述分析结果，本研究基于Kronecker模型对相关信道容量进行了仿真，对分布式天线系统及面阵系统进行了分析，从而定量得出了通过分布式天线系统可以显著提升卫星移动系统容量。最后，本文给出了

6、一种基于分布式虚拟MIMO系统的预编码技术，利用分布式空时分布式编码技术，显著提升系统分集增益，从而提升卫星空间信道传输性能。本文对4颗分布式卫星及4台地面终端系统构成的卫星系统进行了仿真，分析了QPSK、PSK及QAM系统的BER性能，从而验证了该技术的有效性。关键字：分布式卫星系统；空时编码；协作通信；信道容量-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcommunicationtechnology,thelandmobilecommunicationsystemrelatedtechnologieshavesupportedthemob

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