大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法及系统。卫星利用与各用户终端之间的统计信道信息，依据遍历和速率最大化准则，计算与每一个用户终端相应的发送协方差矩阵并反馈给各用户终端。将各用户终端的发送协方差矩阵设计转化为各用户终端的低维矩阵设计，通过遍历和速率或其渐进表达式得到最优低维矩阵所满足的条件，计算低维矩阵的特征向量和特征值，并利用最终所得到的低维矩阵计算发送协方差矩阵。各用户终端利用卫星移动引起的多普勒频移和长距离传播的最小传播时延，对其发送信号进行频率和时间补偿，然后利用所得到的发送协方差矩阵进行上行传输。本发明专利技术能够逼近卫星移动通信系统的上行和速率容量，并具有较低的计算复杂度。低的计算复杂度。低的计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】
大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法及系统


[0001]本专利技术涉及配置天线阵列的卫星移动通信上行传输方法及系统，尤其涉及利用大规模MIMO技术的卫星移动通信上行传输方法及系统。

技术介绍

[0002]近几十年来，陆地移动通信技术的快速发展，推动了移动互联网、工业物联网、自动驾驶等新兴产业的迅速崛起。然而，目前全球仍有一半以上的地区无法接入陆地移动网络，例如丛林、山区、沙漠、海面等区域。为了实现全球无缝网络覆盖，具有广域覆盖优势的卫星通信被认为是一项极具前景的技术。
[0003]现有的卫星通信大多采用多波束传输方案，其中卫星侧的波束成形器通常是固定的，这在一定程度上限制了卫星通信的传输能力。大规模MIMO(Multiple
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Input Multiple
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Output，多输入多输出)作为陆地5G的一项重要技术，通过利用基站侧的大规模天线阵列生成大量动态波束，可以在同一时频资源上支持数十个用户与基站通信。将大规模MIMO技术拓展应用于卫星移动通信系统，可以显著提高卫星移动通信系统的频谱效率和功率效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，所述卫星配置天线阵列，与其覆盖区内配置多个天线或单个天线的用户终端进行通信；其特征在于：所述方法包括卫星侧处理流程、用户终端处理流程，其中，卫星侧处理流程：利用各用户终端的统计信道信息，依据所有用户的遍历和速率或其渐进表达式最大化准则，通过基于矩阵降维的迭代算法，计算与每一个用户终端相应的发送协方差矩阵，并将其反馈给各用户终端；用户终端处理流程：利用卫星移动引起的多普勒频移和长距离传播的最小传播时延，对其发送信号进行频率和时间补偿，然后利用所得到的发送协方差矩阵进行上行传输。2.根据权利要求1所述的大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，其特征在于，所述统计信道信息，包括空间角度信息、平均信道能量、用户侧信道分量的均值向量和方差矩阵。3.根据权利要求1所述的大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，其特征在于，所述基于矩阵降维的迭代算法的具体执行流程为：将各用户终端的发送协方差矩阵设计转化为各用户终端的低维矩阵设计，通过遍历和速率或其渐进表达式得到最优低维矩阵所满足的条件，迭代更新低维矩阵的特征向量和特征值，并利用最终所得到的低维矩阵计算各用户终端的发送协方差矩阵；在卫星或各用户终端的移动过程中，随着统计信道信息的变化，动态更新各个用户的发送协方差矩阵并反馈给各用户终端，所述低维矩阵的维度取决于用户侧信道相关矩阵的秩。4.根据权利要求1所述的大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，其特征在于：所述的统计信道信息由上行链路探测过程获得或通过各用户终端的反馈信息获得；所述的上行链路探测过程中，各个用户周期性地发送探测信号，卫星根据接收到的探测信号，估计各用户的空间角度信息、平均信道能量、用户侧信道向量的均值向量和方差矩阵；所述的各用户终端的反馈信息是用户的地理位置信息、空间角度信息、平均信道能量、用户侧信道向量的均值向量和方差矩阵。5.根据权利要求3所述的大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，其特征在于：所述迭代更新低维矩阵的特征向量和特征值的步骤为，用单位矩阵减去遍历和速率对各用户低维矩阵的导数与低维矩阵的乘积，经过矩阵求逆后再乘以遍历和速率对各用户低维矩阵的导数，利用所得矩阵的特征向量更新低维矩阵的特征向量，利用所得矩阵的特征值采用注水算法更新低维矩阵的特征值。6.根据权利要求3所述的大规模MIMO卫星移动通信上行传输方法，其特征在于：所述迭代更新低维矩阵的特征向量和特征值的步骤为，用单位矩阵减去遍历和速率的渐进表达式对各用户低维矩阵的导数与低维矩阵的乘积，经过矩阵求逆后再乘以遍...

【专利技术属性】
技术研发人员：高西奇，李科新，尤力，王家恒，王闻今，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：