【摘 要】
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高空平流层电台(HAPS,High Altitude Platform Station)系统由于其部署灵活低成本等特性,可以应用在很多方面,提供通信服务。HAPS通信系统具有较大的通信覆盖区域,借助现在已经使用的无线通信接入技术,凭借比较少的通信设备配置花销来完成大面积的通信区域覆盖。HAPS作为一个新引入的通信系统,在与地面通信系统同频的情况下,并且使用地面通信系统的接入技术,对地面通信系统的干
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高空平流层电台(HAPS,High Altitude Platform Station)系统由于其部署灵活低成本等特性,可以应用在很多方面,提供通信服务。HAPS通信系统具有较大的通信覆盖区域,借助现在已经使用的无线通信接入技术,凭借比较少的通信设备配置花销来完成大面积的通信区域覆盖。HAPS作为一个新引入的通信系统,在与地面通信系统同频的情况下,并且使用地面通信系统的接入技术,对地面通信系统的干扰产生是必须要研究的问题。本文主要围绕HAPS通信系统对IMT-2020通信系统的干扰进行的研究,主要包括分析HAPS系统和IMT-2020系统的结构和组成部分、分析HAPS系统和IMT-2020系统之间的干扰场景、搭建干扰仿真平台、计算HAPS对IMT-2020基站的干扰和应用二分K均值聚类算法到HAPS的自动部署。在HAPS系统对IMT-2020系统干扰原理的分析部分,首先阐述了选定38-39.5GHz作为本文干扰仿真频段的原因,接着分别对IMT-2020 系统和 HAPS 系统的结构和主要技术点进行了分析。同时也介绍了两个系统的地面拓扑模型,及产生系统间干扰的原因,为仿真平台搭建提供系统模型的理论分析基础。在分析干扰场景中,因为地对地传输的信号路损较严重且用户设备发射功率小,本文主要分析HAPS对IMT-2020基站的干扰。接着详细描述和计算分析了本文使用的HAPS四面板和IMT-2020天线模型。最后阐述了 IMT系统与HAPS系统的干扰仿真平台的组成模块和设计流程。利用搭建好的仿真平台进行HAPS系统对IMT-2020系统干扰分析。首先计算了 HAPS需要的发射功率,HAPS到CPE和GW下行链路发射功率分别为108dBw/200MHz和68dBw/200MHz。接着带入仿真系统参数计算干扰,通过画图与干扰标准比较,分析干扰仿真结果。HAPS到CPE下行链路与IMT-2020基站隔离距离为35km,HAPS到GW下行链路在通信覆盖半径50km圆域内不会对地面基站产生干扰。关于HAPS的自动部署,首先分析了将已有的二分K均值聚类算法应用到HAPS部署的可行性,希望用二分K均值聚类算法解决HAPS辅助IMT-2020网络时HAPS的部署以及HAPS通信系统对IMT-2020网络系统干扰的问题。仿真结果说明,利用二分K均值聚类算法部署HAPS位置时,自动部署的HAPS既分布在CPE聚集区,同时离地面基站距离超过35km,因此HAPS不会对地面基站产生干扰。故二分K均值聚类算法可以用于HAPS的自动部署,通过在不同空间合理分配HAPS,对地面基站的覆盖进行有效补充,从而提高频谱资源利用率。
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