【摘 要】
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随着通信技术的进步,各种通信业务蓬勃发展,对高速率大容量的通信需求急剧增加,因此空天地一体化的提出迅速成为研究热点,而其中有待开发的临近空间通信也备受关注,但目前常用的低频段频谱资源紧张,为了满足空临地远距离大容量传输,研究人员将目标指向了具有更大频谱资源的毫米波频段。然而,毫米波在空临地远距离传输过程中,会受到气象因素的衰减,且因天线孔径限制,传输距离可能超过瑞利距离,影响系统传输性能,因此研究
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随着通信技术的进步,各种通信业务蓬勃发展,对高速率大容量的通信需求急剧增加,因此空天地一体化的提出迅速成为研究热点,而其中有待开发的临近空间通信也备受关注,但目前常用的低频段频谱资源紧张,为了满足空临地远距离大容量传输,研究人员将目标指向了具有更大频谱资源的毫米波频段。然而,毫米波在空临地远距离传输过程中,会受到气象因素的衰减,且因天线孔径限制,传输距离可能超过瑞利距离,影响系统传输性能,因此研究空临地毫米波LOS MIMO系统的信道和传输技术,对临近空间通信发展具有重要意义。本文首先研究了临近空间对地通信的信道传输特性,重点分析了高频电磁波受到对流层的影响,将对流层中大气湍流对相位和幅度的随机影响考虑到空临地信道模型中。然后对空临地系统信道容量进行分析,考虑容量最优的天线布置,重点分析了大气湍流在传输距离满足瑞利距离准则和超瑞利距离传输的情况下,对空临地系统的信道容量和相关性的影响。最后针对空临地远距离传输环境散射体少,信道相关性强的特点,仿真分析适合空临地远距离传输的预编码处理技术。研究发现空临地毫米波LOS MIMO通信系统可以通过合理的天线布置使信道矩阵正交,信道容量和系统性能达到最优,此时传输距离满足瑞利距离准则,但是这种正交性很容易被大气湍流破坏,且湍流强度越强对信道相关性的增加和信道容量的减少越多。当传输距离远超瑞利距离时,信道矩阵的相关性会逐渐趋近于1,信道容量快速下降,此时大气湍流会使信道的相关性下降,对信道容量有一定弥补。同时通过仿真对比发现非线性预编码更适合用于空临地传输环境,尤其是在强湍流环境下,非线性预编码性能更优,并且信道矩阵相关性越强,非线性预编码的抗干扰优势越明显。
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