【摘 要】
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卫星-5G一体化网络的集成,不仅可以为用户提供高带宽、低时延、广覆盖的服务。卫星作为5G网络的补充,还可以为5G网络提供更多经济有效的解决方案。但由于频谱是一种稀缺的自然资源,5G网络重复使用了卫星系统的部分频段。这导致系统间在进行频谱共享时势必会产生不可避免的同频链路干扰问题。因此,采取适当的干扰管理解决方案是至关重要的。本文针对卫星-5G一体化网络间的同频干扰机理进行了相关研究。首先,本文根据
【基金项目】
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国家自然科学基金《卫星-5G 一体化网络同频干扰机理分析及消除方法研究》（编号:62071146）； 通信网信息传输与分发技术重点实验室基金《卫星-5G 一体化网络频谱共享技术研究》（编号:6142104190113）；
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卫星-5G一体化网络的集成,不仅可以为用户提供高带宽、低时延、广覆盖的服务。卫星作为5G网络的补充,还可以为5G网络提供更多经济有效的解决方案。但由于频谱是一种稀缺的自然资源,5G网络重复使用了卫星系统的部分频段。这导致系统间在进行频谱共享时势必会产生不可避免的同频链路干扰问题。因此,采取适当的干扰管理解决方案是至关重要的。本文针对卫星-5G一体化网络间的同频干扰机理进行了相关研究。首先,本文根据3GPP对非地面网络的定义将卫星-5G一体化网络架构分为直接3GPP接入一体化网络和间接3GPP接入一体化网络。并在卫星系统与5G系统共享频段分析的基础上,探讨了这两种网络架构的同频链路干扰情况以及干扰信号的传播机制。通过对干扰信号链路的确定性分析计算,明确了直接接入网络架构和间接接入网络架构中的主要干扰链路分别是:地面5G基站对卫星用户的干扰和地面5G基站对卫星中继基站的干扰。之后,本文针对间接3GPP接入网络中卫星系统与5G系统间的主要干扰链路,采用基于保护区和基于定向天线设计的干扰分析方法。根据卫星中继基站接收到的信号干扰噪声比要求,通过相关数学分析及公式推导,得出地面5G基站与卫星中继基站之间所需的保护距离。另外,为了进一步研究卫星系统与地面系统之间的干扰,本文在空间保护距离的基础上对卫星中继基站天线进行了定向设计,使用随机几何框架的数学方式分析了卫星中继基站在满足信号干扰噪声比要求时,天线仰角对其正常通信概率的影响。最后,针对直接3GPP接入网络中卫星系统与5G系统间的主要干扰链路,本文采用基于博弈论的波束成形和功率控制的干扰分析方法。通过考虑卫星用户反馈信道状态信息给地面基站,地面基站在获得下行链路的信道状态信息后进行波束成形和功率控制,通过调整波束成形矢量和发射功率来降低对卫星用户的干扰。为了得到最佳的功率控制策略和波束成形矢量,采用博弈论的方法,通过优化地面基站的发射功率,在确保地面用户服务质量的同时,使卫星用户接收到的干扰最小,同时满足卫星用户的干扰门限要求。但由于基站的反馈信道带宽有限,所有博弈的参与者即所有用户需要竞争有限的信道资源,来提高自己的系统容量。因此针对这一问题,提出了联合功率控制及反馈速率控制的方法。
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