基于OFDM技术Ka波段卫星通信系统多普勒频移特性研究

发布时间：2017-07-07 18:28

  本文关键词：基于OFDM技术Ka波段卫星通信系统多普勒频移特性研究

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【摘要】：现代卫星通信技术发展迅速，可用频带资源却越来越有限。由于Ka波段的可用带宽达3500MHz，因此通常应用于卫星通信，既能增加通信容量又能实现较窄波束，进而获得高EIRP值，可实现千兆比特级宽带数字传输。由于卫星与地面站、用户终端之间存在的相对运动所导致的多普勒效应可产生多普勒频偏，对于静止轨道卫星，地面站和用户终端运动速度越快，通信过程中产生的多普勒频偏就会越大，使得接收端对信号的解调难度大大增加。对卫星在可视范围内移动终端多普勒频偏的估计和分析是保证通信质量可靠性，提高通信质量的有效途径。 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种使用不同载波调制的数据传输技术，凭借其频谱利用率高、抗多径衰落的有效性等突出优势，已广泛应用于高速数据传输。为了有效地将卫星系统与地面移动/无线通信网络紧密融合，可以将OFDM技术与卫星通信系统相结合，同时增加卫星系统资源利用率。但OFDM技术的不足之处就是对频率偏差敏感，特别在高速移动环境中，这会破坏子载波间的正交性，产生严重载波间干扰（ICI）。为此本文将深入研究卫星移动通信中的多普勒频偏估计问题，，掌握频移变化规律，为改善系统性能提供前提。 论文前部分主要研究多普勒频偏对基于OFDM技术Ka波段卫星通信系统信道特性的影响，后半部分着重研究多普勒频偏估计算法。讨论的第一种多普勒频移估计方法是基于循环前缀的算法；基于变换域的多普勒频移估计算法是将导频符号插入OFDM符号中，将其转换为变换域信号，分析变换域信号谱得到多普勒频偏值；之后分析了一种近似最大似然估计的算法，通过仿真分析，该近似最大似然估计方法的频偏估计范围和其采用的最大相关长度成反比。之后作者试图将MIMO技术应用于Ka波段OFDM卫星通信系统，用较为精确的基于最大似然的近似估计算法，对Ka波段MIMO OFDM卫星通信系统多普勒频移特性进行仿真分析，得出频移估计结果，以及通过估计值对系统进行频移补偿后系统的误码率性能特点。可知MIMO OFDM卫星通信系统同样对多普勒频移较为敏感。
【关键词】：Ka波段 卫星通信 OFDM系统 多普勒频移估计
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 论文研究背景及意义10-12
• 1.1.1 Ka 波段卫星移动通信系统研究背景10-11
• 1.1.2 Ka 波段卫星通信发展概况11-12
• 1.2 多普勒频移估计国内外研究现状12-13
• 1.3 论文主要研究内容及结构13-16
• 第2章 基于 OFDM 技术的 GEO 卫星移动通信系统16-30
• 2.1 OFDM 系统原理16-19
• 2.1.1 OFDM 的基本原理16-18
• 2.1.2 OFDM 系统的频谱利用率18-19
• 2.2 保护间隔和循环前缀19-22
• 2.3 OFDM 技术的优点与不足22-24
• 2.4 基于 OFDM 的 GEO 卫星通信系统设计方案24-28
• 2.4.1 星上 OFDM 子载波交换概述24-26
• 2.4.2 基于 OFDM 的 GEO 卫星移动通信系统总体方案26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 Ka 波段卫星信道特性与多普勒频移30-42
• 3.1 Ka 波段移动卫星链路30-31
• 3.2 卫星轨道参数31-32
• 3.3 卫星移动通信信道特性32-33
• 3.4 无线信道的衰落统计特性33-36
• 3.4.1 多径传播和多径衰落33-34
• 3.4.2 多普勒频移与多普勒扩展34-36
• 3.5 多普勒频移对 OFDM 系统的影响36-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 多普勒频移估计方法的研究42-66
• 4.1 Ka 波段信道模型的建立42-44
• 4.2 基于循环前缀的多普勒频移估计算法44-49
• 4.2.1 算法原理描述44-45
• 4.2.2 系统模型45-47
• 4.2.3 仿真结果分析47-49
• 4.3 基于变换域的多普勒频移估计算法49-55
• 4.3.1 梳状导频信号模型49-50
• 4.3.2 系统模型50-51
• 4.3.3 算法原理51-53
• 4.3.4 仿真结果分析53-55
• 4.4 基于最大似然估计的近似算法55-59
• 4.4.1 算法原理55-56
• 4.4.2 仿真结果分析56-59
• 4.5 基于 MIMO-OFDM 系统的 Ka 波段卫星系统多普勒频移研究59-61
• 4.5.1 MIMO 系统原理59
• 4.5.2 卫星通信 MIMO OFDM 系统59
• 4.5.3 MIMO 信道描述59-60
• 4.5.4 MIMO 对多普勒估计的影响60-61
• 4.6 Ka 波段卫星 MIMO OFDM 系统多普勒频移特性仿真61-64
• 4.6.1 平坦衰落的 MIMO 系统的信号模型61-62
• 4.6.2 仿真结果分析62-64
• 4.7 本章小结64-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 参考文献68-72
• 作者简介72-73
• 致谢73

【参考文献】

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1 康健;李信;高\

本文编号：531373