基於雙正交極化MIMO的高速率衛星移動通信技術研究

《基於雙正交極化MIMO的高速率衛星移動通信技術研究》是依託南京大學，由趙康僆擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於雙正交極化MIMO的高速率衛星移動通信技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙康僆
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目擬面向衛星移動通信系統中高速數據傳輸的需求，深入研究基於雙正交極化多天線（DP-MIMO）技術的新型傳輸模式、調製波形與星地協作等關鍵技術，克服衛星移動通信中各種固有不利因素的影響，嘗試逼近DP-MIMO傳輸的性能極限。具體研究內容為：（1）研究基於DP-MIMO的非正交多極化傳輸模式及其性能邊界，克服極化天線間干擾（交叉極化鑑別率XPD）與多點波束系統中波束間干擾對性能的影響；（2）研究適應新型多極化傳輸模式的多載波調製（MCM）波形及其具體結合方式，克服器件非線性、同步差錯、都卜勒頻移等問題；（3）研究基於多極化傳輸模式的星地協作通信方案，通過空域與時頻極化域的聯合最佳化，適應衛星信道大尺度衰落與遮蔽效應等不利條件。我們將通過深入的理論研究與實驗分析，對以上三方面關鍵技術分別突破，化解衛星移動通信相關制約因素，逼近DP-MIMO傳輸性能極限，為實現未來高速衛星移動通信提供技術保障。

結題摘要

針對衛星移動通信系統高速數據傳輸需求，本項目開展了雙正交極化衛星MIMO系統傳輸方法、衛星多載波調製方法、星地協作傳輸方法、空間網路化傳輸協定性能研究等工作。（1）在雙正交極化衛星MIMO傳輸方法研究中提出了單星極化調製（PM）、多星雙極化空間調製（DPSM）兩種高效傳輸方案、低複雜度全接收分集MIMO檢測算法，並理論推導了Nakagami-m信道下DPSM的平均誤碼率（ABER）上界，通過計算機仿真驗證了兩種傳輸方法的性能。（2）在衛星多載波調製的研究中，針對星上高功率放大器非理想特性重點研究了改善峰均功率比（PAPR）的多載波調製方法，重點驗證了極化MIMO信道條件下GFDM、V-OFDM兩種調製方式的性能；同時針對V-OFDM在低信噪比條件下的解碼提出了一種基於加權表決的部分交集球形解碼器算法，完成了算法設計實現與仿真驗證。（3）研究了基於衛星極化MIMO與多載波調製的星地協作通信傳輸方法，驗證了DPSM+GFDM的有效性，同時也在研究過程中明確了星地協作通信面臨的技術挑戰和可行性。（4）在完成項目設定的研究內容的基礎上，本項目進一步結合當前空間信息網路的研究，針對高速鏈路網路傳輸性能問題，即受上層傳輸協定影響，實際有效吞吐量可能遠低於物理頻寬的問題，項目進一步研究了現有典型傳輸協定在長時延、高誤碼鏈路中的傳輸性能，並針對空間容遲容斷網路（DTN）在長時延情況下的傳輸性能提出了改進。