衰落信道下多波束衛(wèi)星系統(tǒng)功率分配策略研究.pdf

1、多波束衛(wèi)星移動通信以其獨特的通信覆蓋能力已經(jīng)受到全球廣泛的關(guān)注。該系統(tǒng)利用多波束技術(shù)在提供較高的系統(tǒng)容量、滿足人們?nèi)找嬖鲩L的通信需求的同時，能夠有效解決高天線增益與大覆蓋范圍之間的矛盾。由于星地鏈路特性及星上有效載荷限制，星上能量效率和頻譜效率成為衡量多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的重要指標。因此，如何兼顧能量效率（Energy Efficiency，EE）和頻譜效率(SpectralEfficiency，SE)實現(xiàn)衛(wèi)星功率資源的高效利用是一項

2、極具研究價值的重要課題，也是本文關(guān)注的主要內(nèi)容。
　　針對多波束衛(wèi)星通信場景，本文首先在忽略同頻波束之間干擾的前提條件下，提出一種兼顧能量效率和頻譜效率的波束間功率分配策略。為了有效避免信道狀態(tài)信息反饋，以基于Nakagami分布的陰影萊斯衰落模型建模星地鏈路，在推導(dǎo)出系統(tǒng)可達速率的閉合表達式的基礎(chǔ)上，論文結(jié)合系統(tǒng)總功率、各點波束傳輸需求以及系統(tǒng)總傳輸速率等約束條件建立兼顧EE和SE的多目標優(yōu)化問題。通過理論分析指出EE和SE之間

3、滿足擬凹關(guān)系，借助該結(jié)論及拉格朗日對偶法求解獲得該優(yōu)化問題的帕累托最優(yōu)解集(Pareto Optimal Solutions)。進一步，分析指出多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中波束仰角、靜態(tài)電路功率和點波束數(shù)目等系統(tǒng)參數(shù)對該優(yōu)化問題的影響。仿真實驗驗證了理論分析結(jié)果的正確性，而系統(tǒng)性能仿真結(jié)果則顯示出所提出的功率分配策略的有效性。
　　在該項研究工作的基礎(chǔ)上，本文繼續(xù)考察存在同頻波束干擾時的多波束衛(wèi)星通信場景。為了克服同頻干擾引入的計算困難，論文