密閉艙體內(nèi)高可靠性TR無線通信關(guān)鍵技術(shù)與方法研究.pdf

1、近年來，隨著人類探索宇宙的步伐，空間技術(shù)正在迅速發(fā)展，航天艙內(nèi)信息傳輸需求也日益增長，傳統(tǒng)的通過有線電纜傳輸信息的方式受到航天艙的體積、重量等條件的限制，逐漸成為航天器發(fā)展受限的重要因素之一。因此，實現(xiàn)艙內(nèi)無線通信非常必要。然而，與傳統(tǒng)地面應(yīng)用環(huán)境不同，航天器是封閉艙體，艙內(nèi)各點之間的無線信道環(huán)境異常復雜，電磁波密集多徑傳輸效應(yīng)顯著，引起符號間干擾嚴重，傳統(tǒng)的無線通信方案效果不佳，無線信息傳輸?shù)目煽啃允艿絿乐靥魬?zhàn)。
　　時間反演（

2、TR）技術(shù)具備獨特的“空-時同步聚焦”、“超分辨率聚焦”等特性。一方面“時間聚焦”特性能顯著提高SNR（SNR）、有效抑制信道時延拓展、降低 ISI（ISI）；另一方面“空間聚焦”特性具有天然的SDMA（SDMA）通信能力，能夠降低無線通信設(shè)備間電磁干擾；而且TR的“超分辨率聚焦”特性使得天線單元間距能夠突破分辨率極限λ/2，不僅能縮小無線通信設(shè)備體積，而且顯著提升通信容量。TR這些特性在航天器內(nèi)無線通信應(yīng)用方面，擁有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢

3、?；诖耍疚尼槍教炫搩?nèi)TR無線通信開展研究，主要工作包括：
　　第一章，介紹了航天器內(nèi)傳統(tǒng)的通信體制，對國內(nèi)外針對航天器內(nèi)無線通信的研究現(xiàn)狀進行了分析，明晰了無線通信技術(shù)在航天器內(nèi)應(yīng)用的前景及挑戰(zhàn)。
　　第二章，介紹了OFDM技術(shù)的基本原理，針對多徑衰落信道對OFDM信號造成的相位彌散問題，探索利用TR“空-時同步聚焦”特性消除多徑信道引起的相位旋轉(zhuǎn)。
　　第三章，研究了 TDD-TR系統(tǒng)上行鏈路信道預(yù)探測技術(shù)，仿

4、真分析了模擬航天艙內(nèi)環(huán)境中LS-DFT與MMSE信道估計算法的性能。研究表明LS-DFT信道估計算法不僅具有較低的運算復雜度，而且具有優(yōu)異的估計精度。這為TDD-TR-OFDM無線通信系統(tǒng)航天艙內(nèi)應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　第四章，在傳統(tǒng)MISO-OFDM系統(tǒng)方案基礎(chǔ)上，提出了TDD-TR-MISO-OFDM系統(tǒng)方案，建立了 TDD-TR-MISO-OFDM系統(tǒng)數(shù)學分析模型，并仿真分析了模擬航天艙內(nèi)環(huán)境中上述系統(tǒng)的通信性能。仿真結(jié)

5、果表明，TDD-TR-MISO-OFDM系統(tǒng)通信性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的MISO-OFDM系統(tǒng)。
　　第五章，針對航天艙內(nèi) WSN（WSN）節(jié)點分布密集，通信性能下降問題，基于TR電磁波自適應(yīng)聚焦特性，提出了TR-MIMO聚焦無線通信系統(tǒng)方案，并仿真分析了上述系統(tǒng)誤碼率性能。仿真結(jié)果表明，隨著SNR提升，系統(tǒng)誤碼率逐漸逼近于0。上述結(jié)論充分驗證了TR技術(shù)太空艙內(nèi)無線通信應(yīng)用的潛在優(yōu)勢。
　　第六章，對本文的相關(guān)工作內(nèi)容進行了總結(jié)與