星地一体化系统频谱共享技术研究

发布时间：2020-06-08 00:18

【摘要】：将卫星网络作为地面网络的延伸和补充来组建星地一体化系统,实现无线移动通信的无缝覆盖,已成为下一代移动通信系统的前沿技术之一。星地一体化系统具有地面系统承载业务量大及卫星系统覆盖范围广的优点可以为用户提供无缝覆盖的服务。在星地一体化系统中一项关键技术就是频谱共享,采用该技术缓解了频谱稀缺问题,提高了频谱资源利用率,然而却面临着另外一个困扰,即卫星和地面组件之间的同频干扰,这导致星地链路信干噪比、系统容量等指标降低,影响通信质量。因此不断优化的星地一体化系统频谱共享方案成为当前的研究热点。本文首先对星地一体化系统的来源与背景进行了梳理,介绍了在星地一体化系统中应用频谱共享技术的意义,总结了当前星地一体化系统频谱共享技术的研究方向。在构建本文所采用星地一体化系统频谱共享模型的基础上对星地一体化系统中所出现的同频干扰进行系统研究,确定了本文星地一体化系统所采用的双工方式。在该场景下,确定了主要干扰为地面终端对卫星的干扰,对该干扰进一步研究发现其影响因素为地面终端数量、地面终端发射功率以及地面终端与同频波束中心的距离,确定了主要干扰源的位置。之后本文采用静态频率规划方案实现星地一体化系统的频谱共享,对两种地域隔离的星地一体化系统频谱共享方案进行了介绍,进而引入时域隔离的概念,设计了基于软频率复用的星地一体化系统频谱共享方案,并对方案的可行性、频谱利用率等性能进行了仿真。静态频谱规划虽然方案简单,方案设定后无需对频谱进行重新分配,实施方便。但局限性比较多,如地面带宽受限、无法适应环境变化等。基于上述考虑,进一步将认知无线电技术引入星地一体化系统,从而实现星地一体化系统动态频谱共享。为了实现卫星低信噪比环境下认知用户的准确判决,在能量检测基础上引入双门限协作算法,为进一步提高判决的准确性,在模糊状态时采用等增益合并算法,推导了投票优化算法来提高判决的准确度。在此基础上,以最小化错误概率为优化目标,实现了自适应双门限的优化调整,提升了低信噪比条件下的频谱感知精度,增加地面网络共享卫星频谱资源的机会,提升了系统的频谱利用率。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN927.2

【参考文献】