低轨LTE卫星移动通信系统上行同步关键技术研究
发布时间：2022-10-30 11:28
低轨卫星移动通信系统以其全球无缝覆盖、系统容量充足等优势,已经成为未来移动通信网络中不可或缺的重要组成部分。为了满足军民用户日益增长的宽带数据传输业务需求,借鉴地面移动通信技术的快速发展,构建具有多业务、高速率、高频谱效率的新一代低轨LTE卫星移动通信系统势在必行。作为LTE空口关键技术之一,上行同步技术是有效建立用户与基站的通信链路、实现上行数据可靠传输的重要前提。然而不同于地面移动通信系统,由于低轨卫星移动通信系统具有信号传输距离远、波束覆盖范围广、相对运动速度快以及载荷受限等特性,现有的LTE上行同步技术无法满足大衰减、高动态环境中低复杂度星载接收机的设计需求。本文以低轨LTE卫星移动通信系统为研究背景,围绕星载接收机在低轨高动态环境中快速有效地实现上行同步这一研究目标,从随机接入前导设计、随机接入定时检测算法、上行定时提前更新算法三个方面,对适用于低轨高动态环境的上行同步技术展开深入研究,主要研究内容和贡献如下:第一,针对卫星通用LTE前导设计方案存在的缺点与不足,结合低轨星地链路特性,设计了一种对载波频率偏移（Carrier Frequency Offset,CFO）鲁棒的、...
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目标
1.1.3 关键技术问题
1.2 关键技术问题研究现状
1.2.1 随机接入前导设计研究现状
1.2.2 随机接入定时检测算法研究现状
1.2.3 上行定时提前更新算法研究现状
1.3 课题来源及主要贡献
1.4 研究内容与章节安排
第二章 LTE-LEO系统上行同步技术概述
2.1 下一代卫星移动通信系统架构
2.1.1 用户段
2.1.2 地面段
2.1.3 空间段
2.2 LEO卫星移动通信信道建模
2.2.1 LEO卫星移动通信信道传输特性
2.2.2 典型的卫星信道模型分析
2.2.3 LMS信道模型
2.3 LTE上行同步技术概述
2.3.1 上行定时提前机制
2.3.2 随机接入流程
2.3.3 随机接入前导设计
2.3.4 随机接入定时检测方法
2.4 本章小结
第三章 LTE-LEO系统中的随机接入前导设计研究
3.1 基于LTE的通用前导设计原则
3.1.1 前导格式设计
3.1.2 前导序列设计
3.2 基于接入性能与效率最优的前导设计原则
3.2.1 对CFO的鲁棒性
3.2.2 低复杂度检测
3.3 性能分析
3.3.1 前导设计
3.3.2 虚警与漏检性能
3.3.3 一次成功接入概率
3.4 本章小结
第四章 LTE-LEO系统中的随机接入定时检测算法研究
4.1 基于PAD&MCE的低复杂度定时检测算法
4.1.1 SCLS信号模型
4.1.2 基于PAD的 PDP计算
4.1.3 多用户峰值检测
4.1.4 基于MCE的一步TA估计
4.1.5 性能分析
4.2 基于LDCC的序列联合定时检测算法
4.2.1 E-SCLS信号模型
4.2.2 相关函数设计
4.2.3 统计特性推导
4.2.4 定时检测方法
4.2.5 性能分析
4.3 性能比较
4.4 测试验证
4.4.1 系统架构
4.4.2 验证原理
4.4.3 测试结果
4.5 本章小结
第五章 LTE-LEO系统中的定时提前更新算法研究
5.1 系统模型
5.1.1 参考信号选取
5.1.2 接收信号模型
5.2 基于PSC的TA更新算法
5.2.1 部分对称相关PSC
5.2.2 峰值联合检测PJD
5.2.3 低复杂度估计CRE
5.2.4 仿真分析
5.3 基于高阶统计量的TA更新算法
5.3.1 定时度量函数
5.3.2 性能评估
5.3.3 仿真分析
5.4 测试验证
5.4.1 上行同步维持流程
5.4.2 测试结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究内容总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]Timing Advanced Estimation Algorithm of Low Complexity Based on DFT Spectrum Analysis for Satellite System[J]. HE Yizhou,CUI Gaofeng,LI Pengxu,CHANG Ruijun,WANG Weidong. 中国通信. 2015(04)
[2]面向LTE的静止轨道卫星通信系统随机接入方式[J]. 陈坤汕,王大鸣,徐尧. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(05)
[3]卫星LTE:IMT-Advanced系统卫星部分的中国提案（英文）[J]. 刘思杨,秦飞,高镇,张源,何异舟. 中国通信. 2013(10)
[4]移动卫星系统与LTE网络间干扰共存性能的研究（英文）[J]. 张萌,于海,付昱霖,常永宇. 中国通信. 2013(07)
[5]一种增强的GEO卫星CDMA通信系统随机接入方式[J]. 张丙杰,胡捍英,王大鸣. 电路与系统学报. 2010(05)
博士论文
[1]下一代卫星移动通信系统关键技术研究[D]. 何异舟.北京邮电大学 2015
本文编号：3698805
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目标
1.1.3 关键技术问题
1.2 关键技术问题研究现状
1.2.1 随机接入前导设计研究现状
1.2.2 随机接入定时检测算法研究现状
1.2.3 上行定时提前更新算法研究现状
1.3 课题来源及主要贡献
1.4 研究内容与章节安排
第二章 LTE-LEO系统上行同步技术概述
2.1 下一代卫星移动通信系统架构
2.1.1 用户段
2.1.2 地面段
2.1.3 空间段
2.2 LEO卫星移动通信信道建模
2.2.1 LEO卫星移动通信信道传输特性
2.2.2 典型的卫星信道模型分析
2.2.3 LMS信道模型
2.3 LTE上行同步技术概述
2.3.1 上行定时提前机制
2.3.2 随机接入流程
2.3.3 随机接入前导设计
2.3.4 随机接入定时检测方法
2.4 本章小结
第三章 LTE-LEO系统中的随机接入前导设计研究
3.1 基于LTE的通用前导设计原则
3.1.1 前导格式设计
3.1.2 前导序列设计
3.2 基于接入性能与效率最优的前导设计原则
3.2.1 对CFO的鲁棒性
3.2.2 低复杂度检测
3.3 性能分析
3.3.1 前导设计
3.3.2 虚警与漏检性能
3.3.3 一次成功接入概率
3.4 本章小结
第四章 LTE-LEO系统中的随机接入定时检测算法研究
4.1 基于PAD&MCE的低复杂度定时检测算法
4.1.1 SCLS信号模型
4.1.2 基于PAD的 PDP计算
4.1.3 多用户峰值检测
4.1.4 基于MCE的一步TA估计
4.1.5 性能分析
4.2 基于LDCC的序列联合定时检测算法
4.2.1 E-SCLS信号模型
4.2.2 相关函数设计
4.2.3 统计特性推导
4.2.4 定时检测方法
4.2.5 性能分析
4.3 性能比较
4.4 测试验证
4.4.1 系统架构
4.4.2 验证原理
4.4.3 测试结果
4.5 本章小结
第五章 LTE-LEO系统中的定时提前更新算法研究
5.1 系统模型
5.1.1 参考信号选取
5.1.2 接收信号模型
5.2 基于PSC的TA更新算法
5.2.1 部分对称相关PSC
5.2.2 峰值联合检测PJD
5.2.3 低复杂度估计CRE
5.2.4 仿真分析
5.3 基于高阶统计量的TA更新算法
5.3.1 定时度量函数
5.3.2 性能评估
5.3.3 仿真分析
5.4 测试验证
5.4.1 上行同步维持流程
5.4.2 测试结果
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究内容总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]Timing Advanced Estimation Algorithm of Low Complexity Based on DFT Spectrum Analysis for Satellite System[J]. HE Yizhou,CUI Gaofeng,LI Pengxu,CHANG Ruijun,WANG Weidong. 中国通信. 2015(04)
[2]面向LTE的静止轨道卫星通信系统随机接入方式[J]. 陈坤汕,王大鸣,徐尧. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(05)
[3]卫星LTE:IMT-Advanced系统卫星部分的中国提案（英文）[J]. 刘思杨,秦飞,高镇,张源,何异舟. 中国通信. 2013(10)
[4]移动卫星系统与LTE网络间干扰共存性能的研究（英文）[J]. 张萌,于海,付昱霖,常永宇. 中国通信. 2013(07)
[5]一种增强的GEO卫星CDMA通信系统随机接入方式[J]. 张丙杰,胡捍英,王大鸣. 电路与系统学报. 2010(05)
博士论文
[1]下一代卫星移动通信系统关键技术研究[D]. 何异舟.北京邮电大学 2015
本文编号：3698805
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3698805.html
