低軌道衛星(LEO)-MIMO衛星システムの伝送容量評価

五藤 大介  柴山 大樹  山下 史洋  桶間 椋  山里 敬也  

誌名
電子情報通信学会論文誌 B   Vol.J102-B   No.8   pp.614-623
発行日: 2019/08/01
Online ISSN: 1881-0209
DOI: 10.14923/transcomj.2018WFP0016
論文種別: 特集論文 (通信技術の更なる発展に向けた若手論文特集)
専門分野: 衛星通信
キーワード: 
Multi-Input Multi-Output (MIMO),  低軌道衛星(LEO),  ドップラーシフト,  チャネル容量,  

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あらまし: 
本論文では,Muti-input/Multi-output (MIMO)を用いた低軌道衛星(LEO)通信によるLEO-MIMOシステムの伝送容量の評価検討を行う.LEOシステムは衛星の高度が静止衛星(GEO)に比べて低いことによる低減衰,低遅延の特徴から,様々な研究の検討がなされている.本研究では,複数衛星を用いるLEOシステムにMIMO伝送を適用することによるLEO-MIMOシステムの大容量化を検討している.本システムでは,LEOシステムの課題であるドップラーシフトの影響を考慮し,同期,チャネル推定に用いる制御キャリアとガードバンドや帯域幅を設定した.計算機シミュレーションの結果,総帯域幅20MHzに設定した場合,中心周波数12GHzで5機衛星によるMIMO伝送が最も高い伝送容量を達成し,中心周波数20GHzの場合は3機衛星の場合に伝送容量最大化を達成し,それぞれ従来LEOシステムに比べて約2.7 bps/Hzと1.6bps/Hzの増加を達成した.更にLEO-MIMOシステムは総帯域幅が大きいほど伝送容量が高くなり,最大で約4.7bps/Hzまで達成できることが分かった.