GEO多波束MIMO卫星通信系统的先导序列设计

本文主要讨论的是在地球静止轨道（GEO）的多波束多输入多输出（MIMO）卫星通信系统中，先导序列设计的问题，特别是为了减少波束间的干扰而提出的新型先导序列设计方案。 文章指出波束间干扰是多波束卫星通信系统中的一个关键问题。在这样的系统中，由于多个波束可能相互重叠，一个波束的信号可能会影响到另一个波束的通信，这种现象即为波束间干扰。波束间干扰对于系统的整体性能有显著的负面影响，尤其是在提高信号质量以及确保通信可靠性方面。因此，如何设计出能够有效减少这种干扰的系统，成为了一个亟待解决的问题。 针对这个问题，本文提出了一种新型的先导序列设计标准，其核心目标是减少基于最小二乘（LS）的信道估计器的最坏情况均方误差（MSE）。在特定条件下，可以证明通过这种方法可以得到最优的先导序列，从而彻底消除波束间的干扰。但是，为了增加可用的先导序列集的大小，作者还提出了一种次优的先导序列设计方案。具体来说，通过采用Chu序列，为码分多址（CDM）类型的先导序列设计提出了一种方法。 为了验证理论分析的正确性，文章通过仿真结果来展示新型设计的效果。仿真结果表明，通过这种设计方法可以有效减少波束间干扰，从而提高信道估计的准确性。 文章还介绍了研究的背景。随着多媒体通信需求的日益增加，传统的移动卫星通信已无法满足传输速率的要求。于是，支持多媒体消息和高速互联网接入的宽带卫星移动通信系统逐渐成为了关注的焦点。由于地理原因和某些特殊地区地面移动通信系统的高昂部署成本，移动卫星系统（MSS）提供了一种无缝的全球覆盖服务的良好方式。随着地面移动通信系统中长期演进（LTE）技术的发展，将正交频分复用（OFDM）应用于卫星通信系统的相关研究也逐渐展开。 在多输入多输出（MIMO）系统中，良好的先导序列设计是实现高信道估计准确性的基本要求。在文献[4]中，作者已经提出了使用相移正交序列针对OFDM系统的最优先导序列设计。在文献[5]中，提出了一般性的先导序列设计方案。本文则是在这个基础上，针对GEO多波束MIMO卫星通信系统，提出了针对波束间干扰的先导序列设计方法，并通过仿真验证了该方案的有效性。 为了进一步说明GEO多波束MIMO卫星通信系统的先导序列设计的重要性，本文强调了以下几点： 1. 多波束通信：利用多波束天线系统同时覆盖多个区域，这在卫星通信中非常关键，因为可以显著提高频谱效率和系统容量。 2. 导频序列的重要性：在无线通信系统中，尤其是在MIMO系统中，导频序列用于信道估计。好的导频序列设计有助于提高信道估计的准确性，从而提高数据传输的效率和可靠性。 3. 干扰管理：波束间干扰是多波束卫星通信系统设计中的一个主要挑战。为了确保通信质量，需要通过合适的导频序列设计来管理和减轻干扰。 4. CDM技术应用：码分多址是一种多址接入技术，可以提高频谱利用率并减少干扰。利用CDM技术可以为不同用户或波束提供独立的信号通道。 本文提出的先导序列设计方法针对的是GEO多波束MIMO卫星通信系统的具体应用需求，着重于解决波束间干扰问题，并提供了一种基于仿真验证的优化方案。对于从事卫星通信系统设计和优化的研究人员，这些发现具有重要的参考价值。