一種用戶(hù)級(jí)多波束衛(wèi)星系統(tǒng)預(yù)編碼算法

陶 凱，孫 哲

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.海軍駐邯鄲地區(qū)軍事代表室，河北 邯鄲 056000)

0 引言

衛(wèi)星通信系統(tǒng)在軍事通信中發(fā)揮著重要作用[1-4]，波束間頻率復(fù)用可有效地提高頻帶利用率，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星系統(tǒng)的高吞吐量通信[5-6]?；谌l率復(fù)用方案的多波束衛(wèi)星系統(tǒng)可建模為一種分布式多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)系統(tǒng)[7]，因此可將陸上MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼相關(guān)技術(shù)用于多波束衛(wèi)星系統(tǒng)前向鏈路，以提高前向鏈路的容量?，F(xiàn)有基于信漏噪比(Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio，SLNR)[8]和塊對(duì)角化(Block Diagonalization，BD)的預(yù)編碼[9]方案雖然可有效地降低同道干擾，且對(duì)接收天線數(shù)目沒(méi)有限制，但接收矩陣的求解需要獲知預(yù)編碼矩陣。為此可利用臟紙編碼(Dirty Paper Coding，DPC)的思想，來(lái)抵消同一用戶(hù)的碼流間互擾。文獻(xiàn)[10]提出一種基于連續(xù)信漏噪比(Successive Signal-to-Leakage-Plus-Noise Ratio，SSLNR)的BLR-SSLNR-THP算法，但當(dāng)用戶(hù)有多個(gè)碼流時(shí)，其第一個(gè)碼流的信道增益最大，最后一個(gè)碼流的信道增益最小，導(dǎo)致系統(tǒng)誤比特率(Bit Error Rate，BER)性能較差。為此，文獻(xiàn)[11]提出一種基于各天線的PA-SSLNR算法，在每個(gè)用戶(hù)的各天線上獨(dú)立計(jì)算SSLNR值。本文在PA-SSLNR算法的基礎(chǔ)上，基于對(duì)多波束衛(wèi)星系統(tǒng)信道特性的分析，提出了用戶(hù)級(jí)的SSLNR算法——US-SSLNR算法，能夠有效地降低各用戶(hù)間的增益差，從而有效提高預(yù)編碼算法的誤比特率性能，且計(jì)算法復(fù)雜度較低。

1 系統(tǒng)模型

1.1 波束輻射方向圖建模

現(xiàn)對(duì)Ka波段多波束衛(wèi)星系統(tǒng)的前向鏈路建模。由于地面站采用大功率天線且無(wú)遮擋，因此該傳輸路徑可視為理想路徑。因此只需考慮衛(wèi)星到用戶(hù)的下行鏈路?！?br>