基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)模型分析

關(guān)向偉

【摘要】 OFDM技術(shù)作為新型的無線通信技術(shù)，由于其自身所具有的一系列優(yōu)點，受到了相關(guān)人員的廣泛關(guān)注與高度重視，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于HAPS通信系統(tǒng)中，發(fā)揮著極其重要的作用。通過對OFDM技術(shù)進(jìn)行簡單的描述，了解其主要內(nèi)容與相關(guān)優(yōu)點。在此基礎(chǔ)上，針對基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)模型，進(jìn)行一系列的研究分析。

【關(guān)鍵詞】 OFDM技術(shù) HAPS 通信系統(tǒng) 模型

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我國HAPS通信系統(tǒng)取得了極大的成就，為人們提供了極大的便利。相關(guān)人員在對其進(jìn)行探索的過程中，OFDM技術(shù)由于其自身所具有的一系列優(yōu)點，受到了人們的關(guān)心與重視，被應(yīng)用于HAPS通信系統(tǒng)中。本文主要針對以O(shè)FDM技術(shù)作為基礎(chǔ)的HAPS通信系統(tǒng)模型，進(jìn)行一系列的研究分析。借此平臺，與各位相關(guān)人員進(jìn)行交流討論。

一、簡述OFDM技術(shù)

OFDM技術(shù)，即正交頻分復(fù)用技術(shù)，主要是通過將信道分為若干正交子信道，促使高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為并行低速子數(shù)據(jù)流，以減少子信道相互干擾現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證數(shù)據(jù)、信息高效、準(zhǔn)確傳輸。其作為新一代無線通信核心技術(shù)，經(jīng)過一段時期的發(fā)展，已逐漸趨于成熟。現(xiàn)階段，其主要具有以下幾個方面的優(yōu)點：

1.頻譜效率高。以O(shè)FDM技術(shù)作為基礎(chǔ)的多址技術(shù)OFDMA，即正交頻分多址，可以實現(xiàn)各個用戶之間的正交性，進(jìn)而避免相互之間出現(xiàn)干擾現(xiàn)象。

2.帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)。由于OFDM系統(tǒng)中所使用的子載波數(shù)量會對其帶寬產(chǎn)生一系列重要的影響，因此，OFDM系統(tǒng)具有小到幾百khz（千赫茲），大到幾百mhz（兆赫茲）的帶寬擴(kuò)展性。

3.抗多徑衰落。OFDM技術(shù)中的每一個子載波上的信道都可以看作為水平衰落信道，降低了接收機(jī)均衡器的復(fù)雜程度。

4.頻譜資源靈活分配。OFDM技術(shù)可以根據(jù)實際情況，對自身子載波進(jìn)行選擇，實現(xiàn)動態(tài)頻域的資源分配，獲得最佳的系統(tǒng)性能。

5.有利于MIMO（多天線）系統(tǒng)的實現(xiàn)。通過運(yùn)用OFDM系統(tǒng)，可以將MIMO系統(tǒng)帶來的額外復(fù)雜度控制在一定水平下，減輕其影響。

二、基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)模型

基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比，具有信道容量高、傳輸時間短、自由空間衰落低等一系列優(yōu)點，主要包括以下三個部分：

1.地面段。其主要包括用戶終端、網(wǎng)關(guān)以及蜂窩小區(qū)等部分，對于平流層平臺與地面相關(guān)通信設(shè)備之間的通信具有極其重要的作用。2.空中段。空中段作為HAPS通信系統(tǒng)模型中的核心部分，主要是由平流層各個平臺組成，對于其相互之間的通信具有重要的影響。3.網(wǎng)絡(luò)管理控制段。其主要包括各個HAPS高空平臺的地面網(wǎng)絡(luò)管理控制中心，以對網(wǎng)絡(luò)與資源進(jìn)行管理和分配。

現(xiàn)階段，我國基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)模型主要包括：

1.無線傳輸信道模型。其主要包括兩個部分，一是無線傳輸信道大尺度衰落信道模型，其主要是對接收機(jī)在空間某一位置時接收信號功率平均值受信道影響的反映，可以用來對無線覆蓋范圍的大小進(jìn)行預(yù)測。二是無線傳輸小尺度衰落信道，其主要是指短距離或者短時間內(nèi)接受信號強(qiáng)度經(jīng)歷的變化，是對無線信號多徑傳輸現(xiàn)象影響的反映，包括兩個特征：1）信號在多徑信道中傳輸，導(dǎo)致其到達(dá)接收機(jī)的時間有所差別，進(jìn)而引發(fā)頻率發(fā)生選擇性衰落。2）接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的相對移動，會導(dǎo)致時間選擇性衰落。

2.信道統(tǒng)計模型。由于無線信道具有隨機(jī)性，所以，相關(guān)人員在對信道特征進(jìn)行描述的過程中，主要采用統(tǒng)計信道模型。現(xiàn)階段，我國的信道統(tǒng)計模型主要包括瑞利信道、萊斯信道、LOO信道等。這三種信道類型各有自己不同的優(yōu)缺點，因此，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)實際情況對其進(jìn)行選擇，以使其滿足具體需求。3.HAPS高空無線信道模型。通常情況下，HAPS平臺都是出于20km以上的高空，與地面接收機(jī)之間具有視距傳輸，因此，通常運(yùn)用自由空間傳輸模型來對HAPS的衰落進(jìn)行描述。需要注意的是：在這一過程中，多徑衰落、多普勒頻移等因素都會對HAPS小尺度衰落產(chǎn)生一定程度的影響，必須對其給予高度的重視。

三、結(jié)束語

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展直接帶動了通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，給我國居民帶來了極大的便利。相關(guān)人員在對其進(jìn)行研究的過程中，OFDM技術(shù)作為一種新型的通信技術(shù)手段，由于其自身所存在的一系列優(yōu)點，受到了人們的關(guān)心與重視，被廣泛應(yīng)用于HAPS通信系統(tǒng)中，提高信息傳輸質(zhì)量與傳輸效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]葛玥.基于OFDM技術(shù)的HAPS通信系統(tǒng)模型及仿真研究[D].北京交通大學(xué)，2015，（6）.

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[3]夏融、董云剛、陳濤.基于OFDM的中低通信頻段GEO移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型設(shè)計與特點分析[J].通信與廣播電視，2015，（3）：20-25.