基于双端截断功率谱密度的扩展Suzuki地面移动卫星信道模型

为使信道模型能更加准确地反映实际信道传播特性,根据多谱勒扩展功率谱密度在频域上的分布特性,提出一种基于双端截断功率谱密度的扩展Suzuki地面移动卫星信道模型.该模型假设接收信号的功率谱密度在低频段与高频段均被截断,推导其概率密度函数、电平交叉率等统计特性,并与实测数据进行比较.仿真结果表明,相比单端截断模型,该模型能够更好地吻合实测数据,更加准确地反映实际信道传播特性.在某些参数给定的情况下,该模型可以转化为其他窄带卫星信道模型,是一种适用性比较广的卫星信道模型.

基于改进广义正交匹配追踪的低地球轨道卫星MIMO-OTFS系统的信道估计方法

针对基于多输入多输出(MIMO)技术和正交时频空间(OTFS)调制的低地球轨道卫星系统的复杂性带来的信道估计困难问题,提出一种基于改进广义正交匹配追踪(GOMP)的信道估计方法。根据单输入单输出(SISO)-OTFS系统的输入输出关系和低地球轨道卫星信道的传播特性,建立一种基于MIMO-OTFS的低地球轨道卫星信道模型,并将系统的信道估计问题转化为稀疏信号的恢复问题。考虑到传统的GOMP算法存在对稀疏度的过度依赖和对稀疏信号的重构精度差等问题,所提方法结合了分段弱正交匹配追踪(SWOMP)的弱选择思想和广义Jaccard系数的相似性准则,以快速准确地重建稀疏信号。仿真结果表明,当天线数为16且导频开销比为0.5时,与正交匹配追踪(OMP)算法相比,所提方法的归一化均方误差(NMSE)降低了约2.5 dB,误码率(BER)降低了约5 dB。

面向低轨卫星的星地信道模型综述

低轨卫星(LEO)具备通信时延低、部署成本低、覆盖范围广的特点,已经成为了建设未来空天地一体化网络的重要组成部分。然而卫星通信中端到端传播距离长、经历衰落复杂、终端移动速度快,其信道特性与地面蜂窝网络信道具有很大差异。基于此,为了对低轨卫星星地信道特性以及信道模型有较为全面的认识,该文总结了目前国际标准组织对星地信道的标准化进展,讨论了星地信道在不同传播位置处的衰落特性,根据建模方法对已有的重要信道模型进行了划分与阐述,最后对未来的工作提出了展望。

基于太阳周期特性的低轨卫星通信信道建模

针对低轨卫星星地通信时,通信信道中复杂的地球大气状况,提出了基于太阳周期特性的低轨卫星通信信道模型。该模型利用了地球电离层电子密度、对流层粒子密度的统计学特征,统一考虑了电离层和对流层的幅度闪烁和多普勒扩展效应,引入了太阳周期活动因素导致的信道模型修正系数,提高了信道模型的适用范围。通过仿真分析,该模型能够反映不同太阳周期活动下,低轨卫星通信信道对通信信号的影响,为低轨卫星大规模部署后的通信测试和使用提供了理论基础。

基于混合波束成形的mMIMO低轨卫星信道切换策略

低地轨道(low earth orbit,LEO)卫星通信(satellite communication,SATCOM)是最有希望与未来6G及更先进的无线网络相结合的系统之一。将大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output,mMIMO)应用于LEO SATCOM,从mMIMO低轨卫星信道模型出发,重点研究单颗mMIMO低轨卫星内的信道切换问题,根据不同用户终端(user terminal,UT)的服务质量(quality of service,QoS)要求,构建了3种不同的信道切换场景,充分利用mMIMO的强波束成形能力,以波束跟踪和波束小区动态调整为技术核心,提出了基于混合波束成形的信道切换策略。仿真结果表明,与典型的铱星系统相比,所提出的信道切换策略更具优势。

基于Chirp波形的物联信号在低轨卫星信道上的适应性分析

以远距离无线电(Long Range Radio, LoRa)体制为代表的啁啾(Chirp)波形在低功耗广覆盖的物联网(Internet of Things, IoT)技术中具有广泛的应用。针对低地球轨道(Low Earth Orbit, LEO)卫星IoT(Satellite-based IoT,SIoT)场景下,Chirp波形在LEO高动态信道上的适应性问题,在传统LoRa体制的基础上提出了一种参数可配置和可扩展的物联波形设计方法,基于ZYNQ+AD9361的软件无线电(Software Defined Radio, SDR)平台,终端侧实现了带宽(Band Width, BW)、扩频因子(Spread Factor, SF)等参数可配置、可扩展的LoRa信号调制功能,网关侧实现了接收信号时频同步以及快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)解调算法。研究分析了LoRa调制的各项参数配置,在LEO卫星信道中的适应性;通过误比特率(Bit Error Ratio, BER)测试验证了LoRa调制的通信性能,并证明了参数可配置、可扩展的LoRa调制比传统LoRa调制,在LEO卫星信道下有更好的适应性。说明以LoRa体制为代表且基于Chirp波形的这一类物联信号在LEO SIoT场景下具有应用前景。

微波与激光融合的卫星互联网信道特性研究

单一地面移动通信、卫星通信方式已难以满足新时代通信大容量、高速率传输需求。微波通信与激光通信深度融合的天地一体化卫星互联互通网络通过激光通信技术提高星间链路的通信速率与容量,通过Q/V频段微波通信技术提高星地链路的可用带宽,解决Ka、Ku频段频谱资源饱和问题,提高频谱效率。本文研究微波星地链路与激光星间链路信道特性,对通信链路进行建模仿真,分析信遮挡效应、多普勒频移、自由空间传播损耗与大气损耗等影响因素,为微波与激光融合的卫星互联网链路设计提供重要参考。

基于VLAN的多信道卫星通信地面系统设计

随着卫星通信技术的日益发展,系统内部多信道并存的现象越来越普遍,信道间传输的业务容易引起相互干扰,单纯运用传统路由器很难完成系统中不同信道间的业务完整隔离;同时,多信道卫星通信系统网络拓扑结构复杂,易引起控制混乱等问题。针对这些问题,提出一种基于虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)的多信道卫星通信地面系统的设计方法。该方法充分利用网络划分VLAN技术的隔离性和安全性特征,结合多信道通信技术使用多个信道同时传输业务的特征,提升特征维度,实现高效、可靠的多信道卫星通信,具有易于硬件实现的特点,提高网络通信的吞吐量。

基于低轨卫星PCMA信号的信道估计算法研究

【目的】随着天地一体化信息网络的发展,低轨卫星通信系统迎来发展热潮,成对载波多址(PCMA)技术凭借其节省带宽资源的优点也逐渐向低轨卫星通信发展。然而,传统PCMA技术多用于高轨卫星中,无法适应低轨卫星信道高动态的衰落信道特性,使得PCMA接收端误码性能大大下降,其中的瓶颈在于重叠信号的信道估计与均衡技术。【方法】针对低轨卫星信道特点,文章提出了一种联合训练序列估计与自回归(AR)模型预测的信道估计方案。借鉴叠加训练序列信道估计的思想,引入了适用于PCMA混合信号信道估计的迭代方法,通过迭代提升训练序列信道估计的精确度;并利用AR模型实时预测数据序列的信道状态信息(CSI),同时也通过AR模型预测达到降低训练序列信道估计频次的目的,以适应低轨卫星信道的动态性。【结果】仿真结果表明,叠加训练序列信道估计的思路可以适用于PCMA信号中,经过迭代可以获得精确信道估计值。文章所提方法可以有效提高信道估计的精确性,且经过信号分离以及解调后,在信噪比>9 dB时误码率可以达到10-3量级。【结论】文章所提信道估计方案并入PCMA接收方案中后,误码率损失在可接受范围内,可以支持PCMA技术在低轨卫星通信中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性。

低轨卫星通信星地间无线信道传播特性研究

卫星无线信道仿真是卫星移动通信的必要工作。文章归纳卫星通信典型的大尺度衰落、小尺度衰落特性,同时介绍高斯白噪声滤波法、Rayleigh信道建模、Rician信道建模等基于卫星统计信道建模方法。针对低轨卫星星信道冲击响应庞大的数据,通过数据拆分,降低数据处理的难度。

基于3GPP信道模型框架的低轨卫星时变信道仿真方法

低轨卫星通信网络具有高动态、广覆盖、大带宽的特点,是未来6G空天地一体化网络的重要组成部分。低轨卫星宽带信道模型在卫星通信系统设计与性能评估中至关重要。为了解低轨卫星高速移动引起的信道参数时变特性,基于3GPP信道标准的几何随机统计建模框架,提出了一种低轨卫星时变信道仿真方法,通过引入信道参数的空间一致性和簇生灭过程,刻画了不同仰角范围之间的过渡现象,支持低轨卫星连续移动下时变信道的仿真。仿真结果表明,在固定仰角范围内,簇角度和时延等小尺度信道参数随着低轨卫星仰角的连续变化而平稳变化;在不同仰角范围之间过渡时,呈现出簇生灭现象。该方法具有3GPP标准信道模型的优点,能够以较低的复杂度精确描述低轨卫星信道的时变特性,支持低轨卫星通信系统的设计和评估。

卫星移动通信的信道特点及仿真模型

分析了卫星移动通信的信道特点，研究了信号经过卫星移动信道后幅度和相位分布，给出了实用的卫星移动信道仿真模型。对基本的BPSK调制信号在该模型中进行了计算机仿真，得到了仿真结果。

卫星移动通信信道模型和误码率特性分析

在对卫星移动信道传输特性统计模型研究分类的基础上，给出了适合卫星移动信道的部分阴影扩展模型。用试验和修正的方法给出了模型参数，得到的模型适用于非静止轨道变仰角信道，分析了非静止轨道卫星通信系统窄带调制和宽带扩频调制的误码率性能，得到了有意义的结论。

一种基于认知无线电的卫星网络信道接入策略

针对可用无线信道资源紧张与固定信道分配方式导致卫星网络信道利用率低下的问题,提出一种基于认知无线电的卫星网络信道接入策略。卫星用户以分时多址(TDMA)方式接入卫星信道,认知用户通过频谱感知发现卫星网络闲置信道资源,并以S-ALOHA方式接入信道。通过建立基于频谱感知与具有捕获效应的认知用户信道接入模型,分析认知用户最佳频谱感知时间,推导干扰信号在相干叠加与非相干叠加条件下的卫星网络吞吐率性能,并对影响网络吞吐率的因素进行仿真分析。结果表明,该信道接入策略能够在不明显降低高负载时卫星网络吞吐率的前提下有效提高低负载条件下的卫星网络吞吐率,且干扰信号相干叠加比非相干叠加对网络吞吐率性能的提升更为显著。

Ka波段移动卫星信道的综合模型及误码率分析

在分析Ka波段移动卫星信道的统计特性的基础上,建立了包括多径衰落、阴影遮蔽以及Ka波段所特有的雨衰影响的Ka波段移动卫星信道的综合模型,并进行了系统性能的实验仿真.同时通过理论计算,给出了该信道误码率的理论上限,并与仿真结果进行比较,证明了Ka波段移动卫星信道模型的合理性.该模型为分析系统的性能提供了一个有力的系统平台.

Ka频段卫星通信信道建模及系统性能仿真

本文给出了卫星通信系统设计、建模和仿真的一般方法 ,重点是Ka频段卫星通信信道的建模及仿真。我们首先分析了Ka频段卫星通信信道的统计特性 ,建立了信道的统计模型 ,然后在此基础上建立了Ka频段卫星通信信道及系统的仿真模型 ,并进行了系统性能的仿真 ,最后利用分析法分析推导了相干BPSK信号在Ka频段的系统性能 ,并与仿真结果进行了比较 。

移动卫星通信的信道模型和传输特性分析

研究了移动卫星信道的统计特性 ,给出了非频率选择性信道条件下描述移动卫星信道的有遮蔽莱斯衰落模型 ,用实验和修正的方法给出了模型参数。在此模型基础上分析了相干PSK调制方式下窄带系统和宽带扩频系统的误码性能 ,计算了数值曲线。结果表明移动卫星信道中存在的多径和阴影现象使系统的误码性能恶化 ,而采用宽带扩频调制则可极大改善系统的性能。此外 。

阴影衰落信道下多波束卫星移动通信系统的动态信道分配策略

针对已有动态信道分配策略在阴影衰落环境中性能损失较大的问题,对卫星移动通信系统的阴影衰落信道模型进行分析,提出了一种动态信道分配策略。该策略结合用户的运动状态,通过在用户的预测运动轨迹上选取抽样点,将这些抽样点的平均干扰作为信道分配的指标,并采用链路质量约束避免了流量较大时的性能恶化。仿真结果表明提出的动态信道策略可在不增大阻塞率的前提下,在中低流量时将用户平均信噪比提高约0.5 d B。该策略可以应用于阴影衰落信道下的地面移动卫星通信系统,以提高用户的平均链路性能。

低轨卫星系统中的一种带优先级的信道预留策略

在卫星通信系统中,可能需要同时支持地面普通终端及一些快速移动特殊终端的通信,因此需要综合考虑不同类型终端的通信服务质量要求。该文从切换的角度考虑,针对两种不同用户终端及非均匀的业务分布,提出一种带优先级的信道预留策略。通过理论分析和仿真结果表明,该策略提高了特殊用户的切换性能,对低轨卫星通信系统的研究有一定的参考价值。

L与X波段气象卫星信道概率统计特性

为研究大气空间物理层对气象卫星通信的影响,将影响气象卫星信道特性的天气状态分为晴空少云、多云和阴雨天气3种情况,根据不同的静态信道特性分别推导了地面接收气象卫星信号的包络变化规律服从Rayleigh分布(阴雨天气)、Rice分布(部分阴影遮挡)、Lognormal分布(全阴影遮挡)和Gauss分布(晴空少云),并建立了相应的概率分布(PDF)仿真模型。计算机仿真结果表明:不同传输特性下接收信号组成成分的不同造成其包络概率密度曲线的差异,仿真模型与理论模型的概率密度曲线符合程度很好,验证了理论分析的正确性和有效性,为分析地面接收的气象卫星的数据误码率提供了理论基础。