卫星移动信道特性模拟研究与实现

发布时间：2017-05-09 22:01

  本文关键词：卫星移动信道特性模拟研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在卫星移动通信中，通信系统收发两端的通信质量受到空间信道时变特性的影响。为了能够可靠、高效地提供通信服务，在通信系统设计中研究其信道传输特性具有十分重要的意义。本文在对国内外陆地卫星移动信道测量和卫星移动通信信道模型分析研究的基础之上，，从大尺度衰落、小尺度衰落和多普勒效应三个方面分别以定性和定量的角度对卫星移动通信信道特性进行论述。通过对卫星信道特性的分析，本文将信道分为空间传播过程和地面移动传播过程两部分，并由此建立通用可配置信道模型。该模型能够实现多种环境下的信道特性模拟，其不仅可以实现链路时延、链路衰减、多普勒效应、衰落特性等基本信道特征，还可以通过参数配置实现宽带与窄带信道环境的切换、对称功率谱和非对称功率谱信道环境的切换等诸多功能。 在通用可配置信道模型的基础上本文设计了卫星信道模拟器，并给出其关键算法的数学推导和理论仿真。其中，针对真实陆地卫星通信环境下的多普勒频移模拟，本文提出一种基于偏心率的低轨卫星多普勒频移几何估计算法，该算法在保证估计精度的前提下简化了模型复杂度，提高了计算效率，降低了资源消耗。同时，在衰落特性算法中，本文提出了一种基于双端截断非对称功率谱的衰落特性算法。该算法可以实现对非对称功率谱环境下的信道特性仿真，大大增加了信道模拟器的适用范围，为通信系统设计及测试提供了更加广阔的平台。 文章最后是卫星信道模拟器硬件实现方案，其总体方案基于射频接口，但信道特性算法主要集中在FPGA上实现，故本文着重阐述了信道模型中各子模块的片上算法，并从实测和统计分析等多角度对系统测试结果进行论证。通过结果比对和系统分析，其结果验证了所设计的信道模拟器所仿真卫星信道的准确性。
【关键词】：卫星移动通信 通用可配置信道模型 信道模拟器 信道模拟技术
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.3 本文结构安排12-13
• 第2章 卫星移动通信信道传输特性及数学模型13-29
• 2.1 卫星移动通信信道传输特性13-17
• 2.1.1 大尺度衰落14-15
• 2.1.2 小尺度衰落15-17
• 2.1.3 多普勒频移与多普勒扩展17
• 2.2 卫星移动通信衰落信道数学模型17-28
• 2.2.1 大尺度衰落信道数学模型17-21
• 2.2.2 小尺度衰落数学模型21-25
• 2.2.3 多普勒效应25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 经典卫星移动信道模型研究与通用信道模型建模29-40
• 3.1 C.Loo 模型29-32
• 3.2 Corazza 模型32-33
• 3.3 Suzuki 及扩展 Suzuki 模型33-36
• 3.3.1 Suzuki 模型33-34
• 3.3.2 扩展 Suzuki 模型34-36
• 3.4 信道模拟器信道建模36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 卫星信道模拟器设计及关键算法仿真40-71
• 4.1 卫星信道模拟器设计原理40-41
• 4.2 多普勒频移算法41-49
• 4.2.1 基于偏心率的低轨卫星多普勒频移特性几何估计算法41-46
• 4.2.2 多普勒频移加载算法46-49
• 4.3 衰落特性算法49-70
• 4.3.1 基于对称功率谱衰落模型算法51-64
• 4.3.2 双端截断非对称功率谱衰落算法64-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 卫星信道模拟器硬件实现与性能测试71-90
• 5.1 卫星信道模拟器硬件设计原理71-72
• 5.1.1 卫星信道模拟器总体硬件设计71-72
• 5.1.2 FPGA 片上时钟系统设计72
• 5.2 FPGA 片上算法实现72-82
• 5.2.1 链路时延算法实现73-74
• 5.2.2 多普勒扫频算法实现74-77
• 5.2.3 对称功率谱衰落特性算法实现77-80
• 5.2.4 非对称功率谱衰落特性算法实现80-82
• 5.3 系统测试及性能分析82-89
• 5.3.1 测试系统组成82
• 5.3.2 链路传播时延测试及性能分析82-83
• 5.3.3 多普勒频移测试及性能分析83-85
• 5.3.4 衰落特性测试及性能分析85-88
• 5.3.5 经典信道模型测试及性能分析88-89
• 5.4 本章小结89-90
• 结论90-92
• 参考文献92-96
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单96-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 韩力,吴向春,罗伟雄;非静止轨道卫星信道多普勒频移特性[J];北京理工大学学报;2005年02期

2 赵翠芹;申东娅;张雪梅;陆安现;陈杰;;卫星移动信道的统计模型仿真与Markov的两状态模型[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2008年01期

3 余运超,郝文辉,孙宏林,韩光伟;UHF、L频段陆地卫星移动通信业务遮蔽环境衰落研究[J];电波科学学报;2000年04期

4 甘仲民;张更新;;卫星通信技术的新发展[J];通信学报;2006年08期

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1 杨明川;卫星移动信道衰落特性模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

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本文编号：353359