星載多波束接收機用戶檢測技術(shù)研究.pdf

1、采用低軌衛(wèi)星與地面用戶通信，有利于控制發(fā)射成本、縮短通信距離、降低發(fā)射功率，因而在諸多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。用戶檢測作為星地通信的基礎(chǔ)，是衛(wèi)星接收機面臨的首要問題，但較低的軌道高度使衛(wèi)星觀測信號存在明顯的遠(yuǎn)近效應(yīng)和多普勒效應(yīng)，加大了用戶檢測的難度。若采用單陣元天線，接收機難以兼顧高信噪比以及大范圍覆蓋的要求。相比之下，采用陣列天線和多波束接收技術(shù)，可形成尖銳波束指向特定方位——對應(yīng)較高增益、有利于在指定方位上實現(xiàn)星地低功率通信。問題是，陣

2、列天線增益高但波束寬度窄，若要求衛(wèi)星在覆蓋的廣大區(qū)域內(nèi)，能夠與任何用戶建立有效的突發(fā)通信，天線該指向哪個方位？接收機該如何檢測用戶？上述問題可概括為論文研究的基本問題：多波束接收機中如何實現(xiàn)用戶檢測？圍繞這一基本問題，論文重點研究了如下關(guān)鍵技術(shù)問題：
　　1、指定方位條件下的用戶檢測問題。為使用戶檢測成為現(xiàn)實問題，只能將衛(wèi)星覆蓋區(qū)域視為有限個離散點或方位，若已知某個指定方位上存在合法用戶，此時用戶檢測可理解為從實際觀測信號中提取出

3、未知信號參數(shù)。但若用戶存在性未知，則接收機只能通過某種準(zhǔn)則來推斷觀測信號中用戶的存在性。受軌道高度、信號發(fā)射功率等條件限制，衛(wèi)星接收機要以有限的計算資源實現(xiàn)上述過程仍面臨諸多困難，這使得指定方位條件下的用戶檢測成為關(guān)鍵問題。
　　2、限定區(qū)域條件下的波束配置問題。由于接收陣列的非理想特性，指定點或方位上的波束并非絕對尖銳，在其臨近區(qū)域內(nèi)的合法用戶也可能被檢測到，但檢測性能有所劣化。盡管這種劣化可通過加大信號觀測時間來改善，但用戶檢

4、測代價也將隨之增大，顯然有悖問題研究的初衷。因此要在不影響檢測代價的同時解決性能劣化問題，陣列參數(shù)優(yōu)化配置則成為用戶檢測的關(guān)鍵。
　　3、衛(wèi)星可視范圍內(nèi)的區(qū)域劃分問題。由于波束并非絕對尖銳，可將指定點連同其臨近區(qū)域看成是衛(wèi)星可視范圍內(nèi)的一個子區(qū)域，所有子區(qū)域的集合構(gòu)成了衛(wèi)星覆蓋的二維區(qū)域，接收機為每個子區(qū)域配置一個波束并進行用戶檢測。由此引出衛(wèi)星頂層設(shè)計問題：為使用戶檢測的總代價最小，需要多少個接收波束？每個波束該如何指向？這使得