基于OFDM的卫星移动通信系统信道估计及相关技术研究

发布时间：2020-08-10 13:05

【摘要】：目前,随着全球漫游和高速宽带需求的与日俱增,结合OFDM传输技术的卫星移动通信系统具有很大的优势。由于宽带卫星移动信道存在多径传播、多普勒频移和阴影遮蔽等衰落因素,严重影响了信号的可靠传输,接收端必须准确地估计出信道信息,才能正确地解调出原始数据。因此,本文以实现卫星移动通信的高效传输为目的,研究基于OFDM的卫星移动通信系统信道估计及相关技术,主要工作包括如下几方面。首先,分析了卫星移动信道的传输特性和统计特性,并在此基础上通过使用具有时变系数的抽头延迟线结构来建模频率选择性宽带卫星移动信道;其次,对OFDM技术基本原理作简要概述,建立基于OFDM的卫星移动通信系统框架;再次,针对基于OFDM的卫星移动通信系统,在理论和仿真实验的基础上分析比较了几种经典的基于导频的信道估计方法;然后,在传统基于DFT变换的信道估计算法的基础上,针对卫星移动信道衰落特性,提出改进的基于功率判决的LS估计算法(简称为PLS),通过对有效抽头数的限制设定功率阈值,对每一个抽头进行判别分析,从而完成对有效抽头外噪声的抑制,同时在PLS算法的基础上利用时域补零等效频域内插做进一步改进,提出了PLS补零插值算法(简称为PLS_ZP),有效提高系统的通信性能,并且改进算法复杂度较低,易于硬件实现,因此具有较大的优越性;最后,针对传统信道估计算法都基于准静态信道假设下的不足,着重研究了快速时变卫星移动信道估计方法,从而全面提高卫星移动通信系统的传输性能。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.23
【图文】：

网络结构图,卫星移动通信系统

1.2.2 基于 OFDM 的卫星移动通信系统卫星通信是在两个甚至多个地球站之间，利用人造地球卫星转发无线电波信号而进行的通信，其网络系统结构如图1.1所示，主要包括空间段、地面段和用户段三个部分。由于卫星移动通信系统具有机动性强、可靠性高、覆盖区域广等优点，非常适合应用于保障作战通信行动。在一些抗灾抢救工作中，比如2008年的雪灾和“5·12”汶川大地震等，当陆地通信系统全面瘫痪时，卫星通信由于不受天气和地势等影响，及时反馈了灾区情况，使救援工作有效进行。目前，随着人们对高速宽带需求的与日俱增，更高的传输速率要求和频带需求给卫星通信系统带来了传输信号失真、频率资源紧张等问题。为了解决上述问题，卫星通信系统需要结合物理层的关键调制技术。而OFDM技术由于其良好的抗多径能力、高速的数据传输能力和高效的频谱利用率

多径传播,卫星移动通信,卫星移动信道,信道模型

此时信道模型比较简单，已经提出了 Loo 模型、态信道模型等[5,30-31]多种比较符合实际的信道模型。但是在，由于信道的多径时延无法忽视，使得宽带卫星移动信道本章将首先分析卫星移动信道的传输特性和统计特性，而性卫星移动信道模型的建立，为后续基于 OFDM 的卫星移。道的传输特性是信号在卫星与移动终端之间以电磁波的形式进行的无线物、树木等障碍物阻挡，接收天线通常无法直接接收到发阻挡后将产生反射、衍射和散射等现象，使得到达接收天成的，即多径传播，如图 2.1 所示。在多径传播环境下，幅度都具有很大的随机性，从而造成符号间干扰、信号失输特性时必须考虑多径效应。

衰落特性,信号衰落,阴影

s c smaxB B 或 T 带宽 Bc小于信号带宽 Bs，则信道衰落特性表现为频率信道增益会随着频率的变化而变化，相位也是非线性与式(2.1)类似，经历频率选择性衰落的条件也可表示s c smaxB B 或T 信号的无线传输过程中，传播路径上的障碍物如树木阴影，造成场强中值的变化，从而引起传输信号的失播引起的多径衰落相比，由于阴影遮蔽引起的阴影衰落 2.2 所示。无线电波信号经过不同障碍物的阴影时，运动速度和周围环境决定了其衰落速率，传输信号的落深度。其中陆地移动卫星(Land Mobile Satellite，LM很大[5]。

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