陸地移動衛(wèi)星中繼合作系統(tǒng)上行鏈路研究.pdf

1、為了提供任何時間和任何地點的可靠通信，下一代通信網(wǎng)絡發(fā)展的一個方向是融合各種通信網(wǎng)絡。與蜂窩移動通信系統(tǒng)相比，陸地移動衛(wèi)星(Land Mobile Satellite，LMS)通信系統(tǒng)具有覆蓋面積廣和不受災難影響等優(yōu)點。但是，LMS通信系統(tǒng)上行鏈路傳輸可靠性受限于衛(wèi)星與終端之間的視距(Line of Sight，LOS)傳播路徑，尤其當終端位于市區(qū)或室內(nèi)場景時，衛(wèi)星地面節(jié)點之間的LOS路徑被阻斷導致通信中斷。衛(wèi)星與地面輔助設備合作的衛(wèi)星

2、陸地融合系統(tǒng)是一種衛(wèi)星網(wǎng)絡與陸地網(wǎng)絡融合的應用場景。中繼合作技術能增加源節(jié)點和目的節(jié)點間的傳播路徑獲得空間分集，從而克服信道衰落。論文圍繞帶地面中繼的LMS通信系統(tǒng)上行鏈路，研究了LMS中繼合作系統(tǒng)上行鏈路的性能及其性能優(yōu)化方案。
　　在LMS中繼合作系統(tǒng)上行鏈路的建模和性能分析方面，針對現(xiàn)有衛(wèi)星陸地融合系統(tǒng)研究大多聚焦于用戶較多的衛(wèi)星廣播通信、LMS中繼合作系統(tǒng)上行鏈路建模和分析不符合衛(wèi)星通信實際等現(xiàn)狀，結合LMS信道特性，研究

3、了LMS中繼合作系統(tǒng)上行鏈路的中斷概率、平均誤符號率和各態(tài)歷經(jīng)容量性能。首先，分析了LMS信道特征和中繼合作協(xié)議，構建了帶地面中繼的LMS通信系統(tǒng)上行鏈路模型。然后，采用矩母函數(shù)和梯形公式積分近似，推導得到了系統(tǒng)中斷概率、平均誤符號率和各態(tài)歷經(jīng)容量的理論閉合表達式。
　　在LMS中繼合作系統(tǒng)上行鏈路性能優(yōu)化方面，首先，針對等功率分配方案造成的功率資源耗費的問題，提出了基于信道狀態(tài)信息的功率分配優(yōu)化方案。在總發(fā)送功率一定的條件下，根

4、據(jù)不同的信道衰落特性，以最大化系統(tǒng)的各態(tài)歷經(jīng)容量或瞬時接收信噪比為目標，獲得了移動終端和中繼節(jié)點處的最優(yōu)發(fā)送功率分配比。仿真結果表明，采用最優(yōu)功率分配，系統(tǒng)獲得相同的性能所需的發(fā)送功率降低。其次，針對一次發(fā)送需要兩個正交時隙導致系統(tǒng)的信道利用效率降低的問題，研究了一種基于簡單信道反饋的自適應發(fā)送方案。根據(jù)衛(wèi)星接收端關于直射傳輸是否成功的反饋信息，系統(tǒng)決定是否借助中繼轉發(fā)信息或移動終端直接發(fā)送下一信息。性能分析與仿真結果表明，自適應發(fā)送方