MIMO技术在卫星通信系统中的应用

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1、第29卷第5期2010年10月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTr&CTechnologyVoL29No．5Oct．2010MIMO技术在卫星通信系统中的应用。王晓婷，梅强，李正伟(fie京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：针对卫星通信系统的特点，提出MIMO技术在单卫星和多卫星场景下的应用。首先分析了MIMO卫星通信系统在采用再生转发和透明转发情况下的系统容量，随后对单卫星及多卫星系统分别提出了采用正交分组码及其分布式改进形式的MIMO系统方案，最后对影响MIMO卫星通

2、信系统的因素进行讨论。相比点对点卫星通信系统，MIM()卫星通信系统能够大大提高系统容量和频谱利用率。设计将正交分组码及其分布式改进形式在单卫星及多卫星系统中进行应用，MIMO卫星通信系统的性能将获得进一步的提升。关键词：MlMo；卫星通信；正交分组码中图分类号：TN927．2文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)05一0060—04ApplicationofMIMOTechnologyinSatelliteCommunicationSystemsWANGXiao-ting，MEIQian

3、g，LIZheng-wei(BeijingInstituteofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：ApplicationsofMIMotechnologyinthescenariosofsingle／multiplesatellitesarcproposedaccordingtOthecharacteristicsofsatellitecommunicationsystems．First，thesystemcapa

4、cityofMIMOsatellitecommunicationsystemswithregenerativepayloadandtransparentpayloadisanalyzed．Accordingly，MIMOschemesaredesignedforsingle／multiplesatellitesadoptingOSTBCanditsimproveddistributedform．Finally，factorsaffectingtheper—fcIrmanceofMIMOsatellitec

5、ommunicationsystemsarediscussed．Comparedwithpoint-to-pointsatellitecommuni—cationsystems，MIMosystemssignificantlyimprovesystemcapacityandspectralutilizationefficiency．Theuseofo汀BCanditsimproveddistributedf01T11furtherimprovestheperformanceofMIMOsatellitec

6、ommunicationsys—tems．Keywords：Multiple-InputMultiple-Out(MIMo)；SatelliteCommunication；OSTBC0引言在当前的信息化社会中，由于卫星通信具有覆盖范围大、受地理条件限制小、频带宽、容量大、机动灵活等特点，因而成为全球通信网络中不可或缺的有效信息传输手段。随着社会经济的发展，民用与军事卫星通信应用愈加广泛，高速高质量的数据传输需求也更加迫切，这就对卫星通信系统的传输带宽提出了更高的要求。在轨道位置越来越拥挤，频率资源越来越紧

7、缺的现实情况下，采用先进通信技术手段提高频谱利用率，增大系统容量，就成为卫星通信发展的必然方向。多人多出(MIMO)技术通过在发送端和接收端配备多个天线单元增加空间自由度，能够使系统容量随天线数目的增大而线性增长LlJ。在MIMO系统中采用空时编码，能够综合空间分集和时间分集的优点，同时提供分集增益和编码增益，相比单天线系统大大提高频谱利用率。MIMO技术已经成为3G、4G以及WiMAX移动通信系统的关键技术，将MIMO技术应用于卫星通信中同样能够带来系统性能的提升。尤其是在透明转发卫星通信系统中，MIM

8、O技术较为复杂的信息处理将在地面站进行，发送端进行空时编码，接收端进行检测均衡等处理，星上载荷只需考虑MIMO放大转发。另外，为降低多天线的限制，文献Ez]提*收稿日期：2010—05—15；修回日期：20lO—09一Ol第一作者简介：王晓婷(198l一)，女，博士，工程师，主要研究方向为无线通信；E-Mail：w】(匕xiti@gmail．com第5期王晓婷，等：MIMO技术在卫星通信系统中的应用出了极化分集，即通过同一天线