《面向寬頻移動通信的平流層大規模MIMO用戶接入關鍵技術》是依託上海交通大學，由何晨擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：面向寬頻移動通信的平流層大規模MIMO用戶接入關鍵技術
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：何晨
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
平流層通信平台可以作為中、低軌道衛星與地面通信系統的高空中繼節點，結合平流層通信為地面通信終端提供的大容量寬頻接入機制，共同打造空天地一體化高速無線通信系統，為解決高動態斷續條件下空間信息的時空連續性支持問題發揮重要作用。. 本項目針對平流層通信的特點，以平流層通信傳播特性、大規模陣列天線信道建模為基礎，通過大規模MIMO技術，解決傳統平流層通信方案中的旁瓣干擾、小區重疊、用戶跟蹤困難等問題，同時，針對空天地立體多層網路，開展衛星/平流層/地面網路協同通信與干擾管理技術的研究，在改善用戶接入公平性的條件下，探索可實現平流層寬頻無線大容量接入的新理論與新方法。這些研究並不能通過現有的地面寬頻無線通信系統相關研究成果的簡單擴展和延伸來解決，而是需要在很好地掌握隨機過程、矩陣理論、網路資訊理論、凸最佳化理論等工具的基礎上，通過深入的分析和研究，提出一些新的理論與方法。
結題摘要
本課題對基於面向寬頻移動通信的平流層大規模MIMO用戶接入技術從信道建模、大規模MIMO預編碼算法設計、平台協作下的干擾抑制算法設計以及中繼輔助的編碼協作幾個方面開展了研究。在信道建模方面提出了基於散射體動態演進的寬頻MIMO信道模型，採用馬爾科夫過程描述散射體“消失”和再次“出現”的動態特性，得到散射體存在和消失的穩態機率與高仰角平台下的測量結果可以很好地吻合。其次，針對城市環境散射體比較豐富的場景，提出了一種雙圓柱體窄帶信道模型，考慮等向散射和非等向散射的散射體，其接收端空間相關性函式和城市環境下的高仰角測量數據可以很好地吻合，驗證了模型的有效性。最後，基於上述模型提出了一種熱點區域下的平流層大規模MIMO用戶相關性信道模型。在預編碼算法方面提出了大規模MIMO系統基於模組化架構的迫零預編碼(MZF)算法，通過模組間的並行處理縮短了基站總的基帶處理時間，並通過接收端不同模組間的數據信號疊加，使干擾信號和噪聲彼此隨機消除，提升了頻譜效率。其次，針對平流層通信中高仰角地區用戶數較多，提出了機會波束成型-用戶分組聯合最佳化方案。該算法僅需用戶信道的統計信息，和現有k-means分組算法相比，算法複雜度明顯降低。此外，我們為抑制導頻信道干擾提出了多天線接收端波束成形算法，通過用戶端到不同基站相關性矩陣的差異來抑制相鄰小區基站的干擾，所提方法要明顯優於現有的小區聯合信道估計(CAE)方法。在平台協作方面：採用本課題提出的信道模型，設計了多天線接收端波束成形算法抑制相鄰平台間的干擾信號，在萊斯信道模型下，相對於單天線用戶，當接收端配置4天線時，其可達速率可以提升200%左右。其次，針對平流層通信系統中存在嚴重同信道干擾情況，提出了可適用於平流層通信系統的基於中繼輔助的編碼協作通信方法以及相應的最優的中繼節點（中繼平台）選取方案。所提出的方案充分利用了中繼輔助編碼協作通信方式，有效提升了平流層通信系統容量。
