基于极化MIMO的电离层散射信道探测方案研究

摘要

信道测量是实现有效通信的重要手段和必要过程，有效的信道测量为实现通信提供了理论支撑，在特定环境的信道下设计不同的编码方式能够提高信道容量并且增加通信的可靠性。电离层散射通信因其在应急通信、远距离通信以及雷达通信中的重要作用而值得关注。然而电离层作为大气层的高层，具有时变性、低信噪比特性，且散射体丰富，因而导致信道的传输环境很差，想要实现较高速率的传输，则需要对信道进行更加深入的研究。MIMO系统是近年来的研究热点，由于电离层的信噪比、时变性等条件，一般的阵列天线无法应用，因此考虑以极化MIMO作为在电离层散射信道下传输的方案。
　　本文首先对电离层散射信道特性进行了介绍，信道的特性参数包括损耗和扩展，上述两种特性是影响通信质量的重要因素，对任何信道的测量研究主要是对上述特性的研究。电离层散射信道作为一个特殊信道，具有传输损耗大、多径效应以及多普勒扩展明显等特性。在认识信道的基本特征的前提下，本文描述了信道特性的具体参数，包括大尺度参数以及小尺度参数，其中大尺度参数包括中值电平、衰落门限等，小尺度参数包括时延功率谱、多普勒扩展等等，为后续的信道探测方案研究提供了理论基础。
　　电离层散射信道为非线性信道，在该信道下要实现正确的测量与通信，则要求组帧信号为恒包络信号，因而本文研究的极化MIMO信道测量使用基于CAZAC序列和Chirp序列的时分以及码分帧结构设计，时分结构测量方案两信道之间的影响小，类似于SIMO系统，时分结构的设计主要是为了对信道交叉极化鉴别率进行测量，其在研究过程中是必不可少的部分；码分结构对发送的码字间的相关性要求较高，设计过程中寻找了两种可能的帧结构，并最终决定使用CAZAC与Chirp相结合的帧结构设计，同时兼具恒包络性、良好的相关性以及低互相关性，降低了两天线辐射信号间固有的相互影响。对于信道冲击响应提取算法进行了研究，并进行了各算法间的对比分析，综合后决定使用SAGE算法作为冲击响应提取算法，利用该算法提取的信道响应分析信道的各特征参数。并对极化MIMO信道的信道矩阵的计算进行了详尽的分析和理论推导。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

目录

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

1.4论文主要内容

第二章 电离层散射信道特性

2.1信道参数

2.2电离层散射信道特点

2.3信道大尺度特性

2.4小尺度参数

2.5电离层散射信道测量

2.6本章小结

第三章 电离层极化MIMO信道测量方案

3.1极化MIMO系统

3.2极化MIMO测量方案

3.3极化MIMO信道参数测量

3.4本章小结

第四章 参数提取算法研究

4.1冲击响应提取算法

4.2极化MIMO信道冲击响应提取

4.3信道测量系统性能

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介