目前,，由于頻率資源緊缺,，國(guó)際上部分已發(fā)射通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器不能正常工作，從而造成了大量的系統(tǒng)資源浪費(fèi),。我國(guó)在國(guó)際電聯(lián)組織ITU(International Telecommunications Union)申請(qǐng)的頻率使用資源非常有限[1],，因此高效的頻率使用規(guī)劃方案和同頻組網(wǎng)技術(shù)將極大地提高基于LTE技術(shù)體制的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)性能和頻率使用效率，以此為基礎(chǔ)的下行信道聯(lián)合編碼技術(shù)更是當(dāng)前的研究熱點(diǎn),。
    本文以基于TDD制式的LTE技術(shù)體制GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)為研究背景,，首先對(duì)地面LTE通信系統(tǒng)頻率規(guī)劃和傳統(tǒng)星內(nèi)頻率復(fù)用技術(shù)進(jìn)行分析，建立衛(wèi)星蜂窩覆蓋網(wǎng)絡(luò)研究模型,；在北京大學(xué)李斌等人提出的多波束衛(wèi)星通信下行鏈路聯(lián)合編碼技術(shù)[2]的研究基礎(chǔ)上,，結(jié)合衛(wèi)星信道模型研究成果[3-5]，分別對(duì)衛(wèi)星波束邊緣重疊區(qū)域進(jìn)行鏈路級(jí)系統(tǒng)仿真分析,?？剂縇TE技術(shù)體制的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)在同頻組網(wǎng)時(shí),下行信道采用不同聯(lián)合編碼技術(shù)的抗干擾性能。
1 LTE通信系統(tǒng)同頻組網(wǎng)技術(shù)分析
    在LTE技術(shù)體制下,系統(tǒng)采用OFDMA多址技術(shù)實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)正交傳輸,。盡管系統(tǒng)的小區(qū)帶寬可以達(dá)到20 MHz,，但單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)通常只需要在數(shù)個(gè)資源塊上進(jìn)行窄帶發(fā)送，其小區(qū)的下行發(fā)送信號(hào)對(duì)相鄰小區(qū)形成的干擾是離散的窄帶干擾,。在小區(qū)邊緣只有隨機(jī)發(fā)生碰撞的資源塊受到同頻干擾的影響。針對(duì)LTE信道特點(diǎn),，在地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中業(yè)內(nèi)通常將其同頻組網(wǎng)分為控制信道同頻組網(wǎng)和業(yè)務(wù)信道同頻組網(wǎng)兩個(gè)大類,。LTE上行采用峰均比較低的DFT-SC-FDMA技術(shù)，下行采用頻譜效率較高的OFDMA技術(shù),。為此本文針對(duì)系統(tǒng)上下行鏈路的不同進(jìn)行分類研究,。鑒于LTE系統(tǒng)本身通過(guò)天線技術(shù)、資源分配,、加擾與交織等技術(shù)對(duì)控制信道的鄰小區(qū)干擾控制有較好效果,，并能利用特殊時(shí)隙配比有效消除遠(yuǎn)距離同頻干擾[6]，這些基于地面系統(tǒng)中的研究成果在衛(wèi)星系統(tǒng)中通過(guò)少量修改可以得到較好的兼容使用,。而在地面系統(tǒng)中,，下行物理共享信道則需要使用干擾隨機(jī)化,、干擾消除和干擾避免等技術(shù)手段來(lái)消除同頻組網(wǎng)帶來(lái)鄰小區(qū)干擾。這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)在衛(wèi)星信道條件下存在較大影響,，需要重新設(shè)計(jì),。結(jié)合衛(wèi)星系統(tǒng)中下行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)必須通過(guò)衛(wèi)星信關(guān)站發(fā)送的特點(diǎn)，信關(guān)站通過(guò)對(duì)臨近波束的物理共享信道進(jìn)行聯(lián)合編碼,，可以在衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)干擾抑制合并IRC(Interference Rejection Combining)技術(shù),。本文主要研究對(duì)象是LTE衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)在同頻組網(wǎng)時(shí)下行物理共享信道的鄰小區(qū)聯(lián)合編碼抗干擾問(wèn)題。


    至此可以構(gòu)建GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的波束到用
 
3 聯(lián)合編碼
    以上文中完成的系統(tǒng)模型和信道建模為基礎(chǔ),，采用地面網(wǎng)絡(luò)中抗干擾BD編碼算法和基于衛(wèi)星規(guī)則同頻組網(wǎng)三波束聯(lián)合編碼算法做比較,，下面就仿真算法和思想做簡(jiǎn)要介紹。
    傳統(tǒng)的BD(Block-Diagonalization)預(yù)編碼算法[7]通過(guò)信道塊對(duì)角化完成用戶間干擾迫零,，能有效地消除用戶間干擾,。其算法主要思想是將多用戶信道解耦成獨(dú)立無(wú)干擾的單用戶問(wèn)題,算法最終目的在于求取迫零矩陣Wk，其求解過(guò)程如式(7)：

    本文的仿真在Lutz衛(wèi)星信道模型下使用傳統(tǒng)BD預(yù)編碼算法和基于三波束聯(lián)合預(yù)編碼算法兩種編碼方式進(jìn)行系統(tǒng)性能的仿真比對(duì),。
4 仿真與結(jié)果
    仿真中系統(tǒng)模型下行傳輸體制采用OFDM,，調(diào)制方式為QPSK，每個(gè)波束中用戶采用相同子載波,，子載波頻譜帶寬30 kHz,，載波頻率2 GHz，系統(tǒng)帶寬20 MHz,。仿真程序考量系統(tǒng)模型陰影區(qū)域用戶在凈空狀態(tài)和陰影遮蔽狀態(tài)的衛(wèi)星信道條件下,，使用不同聯(lián)合編碼方式的系統(tǒng)通信性能。
    場(chǎng)景條件1：邊緣區(qū)域接收用戶處于凈空狀態(tài),，信道模型符合Lutz模型中好狀態(tài)信道條件,且Lutz因子A=0,如圖3所示,。

    場(chǎng)景條件2：邊緣區(qū)域接收用戶處于遮蔽狀態(tài)，信號(hào)模型符合Lutz模型中壞狀態(tài)信道條件,且Lutz因子A=1,，遮蔽條件轉(zhuǎn)移概率B=0.5,如圖4所示,。

    通過(guò)上面的仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),無(wú)論是在好信道狀態(tài)還是在壞信道狀態(tài)下，三波束聯(lián)合編碼方式在低信干噪比的位置都能取得良好的系統(tǒng)吞吐量,。但隨著信干噪比的提高,當(dāng)信干噪比分別高于11.85 dB和15.07 dB時(shí),傳統(tǒng)的BD算法預(yù)編碼方式能提供更優(yōu)的系統(tǒng)性能,。
    本文通過(guò)構(gòu)建Lutz衛(wèi)星信道，在同頻組網(wǎng)的衛(wèi)星系統(tǒng)模型下對(duì)兩種信道預(yù)編碼方式進(jìn)行了抗同信道干擾能力的比較,。通過(guò)對(duì)仿真數(shù)據(jù)的分析,，得出以下結(jié)論：
    (１)在衛(wèi)星蜂窩小區(qū)邊緣區(qū)域，接收機(jī)信干噪比較低時(shí),，傳統(tǒng)的BD預(yù)編碼方式并不能提供高質(zhì)量的同信道抗干擾能力,；
    (２)隨著接收機(jī)向小區(qū)中心區(qū)域接近，三波束聯(lián)合編碼方式的系統(tǒng)接收到來(lái)自于鄰小區(qū)波束的信號(hào)減弱，系統(tǒng)整體性能歸于平緩,，但伴隨本波束信道質(zhì)量的提高,，系統(tǒng)通信能力仍然遠(yuǎn)高于不進(jìn)行信道預(yù)編碼的系統(tǒng)；
    (３)在高信干噪比條件下,，基于傳統(tǒng)BD預(yù)編碼方式的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)能獲得較好的下行物理共享信道抗干擾能力,；
    (４)信道聯(lián)合編碼技術(shù)配合信道檢測(cè)技術(shù)能為基于LTE技術(shù)體制的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)提供自適應(yīng)選擇的手段，可以用于提高整系統(tǒng)的吞吐量,。
    本文的研究是在對(duì)地面系統(tǒng)信道聯(lián)合編碼的相關(guān)研究成果之上,，添加了LTE技術(shù)體制下的GEO衛(wèi)星同頻組網(wǎng)系統(tǒng)模型，對(duì)Lutz信道模型在不同預(yù)編碼方式下的性能進(jìn)行了鏈路級(jí)的系統(tǒng)仿真,，結(jié)果顯示盡管接收機(jī)位置接近小區(qū)中心區(qū)域,，采用三波束聯(lián)合編碼方式也不會(huì)使得系統(tǒng)下行鏈路信道質(zhì)量出現(xiàn)大幅度的性能下降，因此可以適用于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng),。本文為建立我國(guó)基于LTE技術(shù)體制的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)在同信道干擾問(wèn)題上的研究提供了理論基礎(chǔ),。
    本文未就系統(tǒng)移動(dòng)接收端受多普勒頻偏等影響做相關(guān)分析，因此尚不能徹底地反映GEO衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),，在后續(xù)的工作中將結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)組建經(jīng)驗(yàn)公式模型的方式展開(kāi)進(jìn)一步研究,。
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