论文部分内容阅读
随着通信技术的发展,传统地面移动通信已不能满足无缝覆盖的要求,卫星通信以其易于设置、组网灵活、覆盖范围广、不受环境约束等优点,已成为未来全球化通信网络的重要组成部分。在不同类型的卫星网络中,低轨卫星因为传输损耗小、通信延迟短、功耗低等优点而受到广泛关注。而随着5G标准的发展,3GPP已将卫星接入列为5G的多种接入技术之一,卫星通信与地面网络的融合成为未来移动通信发展的趋势,因此构建基于5G的卫星移动通信系统具有重大意义。本文研究基于5G的低轨卫星移动通信系统上行链路传输技术。首先,对低轨卫星移动通信信道进行了研究,针对低轨卫星移动通信系统的传输场景,研究了大尺度衰弱、小尺度衰弱及多普勒效应对卫星信道的影响,并给出了相应的信道模型。其次,研究了低轨卫星移动通信系统上行链路的低峰均比传输方法。首先介绍了常用的三类峰均比抑制方法,分别是信号畸变方法,信号编码方法和概率类方法。随后,针对上行链路发送信号峰均比过大的问题,结合5G NR中π/2-BPSK调制的低峰均比特点,提出了一种基于π/2-BPSK调制的分组调制法,其思想是将发送端的高阶调制信号拆分为多路π/2-BPSK调制信号的线性组合,对每组信号分别进行发送调制并在经过功率放大器后进行合并输出,从而避免高峰均比信号在经过功放时产生非线性失真。最后对上述方法进行了仿真与性能比较,仿真结果表明分组调制法在不影响系统误码及速率的情况下可以有效降低发送信号的峰均比。最后,研究了低轨卫星大规模MIMO系统上行链路的低复杂度信号检测算法。首先给出低轨卫星大规模MIMO上行链路的系统模型,与MF、ZF和MMSE这三种常用的线性接收机。针对大规模MIMO系统中MMSE均衡矩阵求逆复杂度过高的问题,给出了两种简化方法。第一种是将高维度的矩阵求逆问题转化为线性方程组的求解问题,结合大规模MIMO系统中信道硬化的特性,利用矩阵迭代法对线性方程组求近似解,并介绍了Richardson迭代与SSOR迭代算法。第二种是对求逆矩阵做QR分解,介绍了基于Gram-Schmidt正交化的QR分解算法及其改进算法。给出了上述方法的复杂度分析与性能仿真结果,结果表明第一种方法用可以接受的误码性能损失换来计算复杂度的降低;第二种方法在不影响误码率的前提下,降低了系统计算复杂度。另外介绍了基于MMSE均衡的迭代接收机,给出了将QR分解法运用到MMSE迭代接收机中的具体步骤,同样给出了上述方法的复杂度分析与性能仿真结果。