自适应编码调制技术在卫星通信中的应用

发布时间：2017-09-08 18:13

  本文关键词：自适应编码调制技术在卫星通信中的应用

  更多相关文章： Ka波段 雨衰 衰减信道模型 自适应编码调制 速率逐帧可变 低密度校验码 多载波多速率

【摘要】：在无线通信体系中,由于开放的通信信道条件,卫星通信系统中通信链路容易受到平均大气条件的影响,尤其是采用Ka波段的高频信号的系统,容易受到降雨造成的雨衰影响,严重影响了系统的有效性和可靠性。数字系统中,通常可以通过信道编码来提高可靠性,而采用调制来保证有效性。采用低阶调制和大冗余编码实现可靠性的提高方案中,当信道信噪比较高时,制约了系统的效率。采用高阶调制和少冗余编码实现有效性的提高的方案中,当信道信噪比过低,无法保障通信可靠稳定地进行。针对功率和频带受限的卫星通信系统,自适应编码调制技术具有对抗雨衰等干扰的作用,能够提高通信系统的吞吐量。本文针对Ka频段卫星通信系统,由于其受降雨衰减影响严重,在功率和频带受限的条件下,为对抗降雨对通信链路的衰减影响,采用自适应编码调制技术,提高系统性能。首先,通过分析卫星通信频率和地面站地理条件与降雨衰减的关系,讨论雨衰对系统的影响以及衰减值的度量,由此建立Ka频段固定卫星信道的衰减模型。然后,设计自适应编码调制方案,采用LDPC编码方式,结合QPSK、8PSK和16APSK调制方式构成编码调制映射图案,在接收端进行实时信噪比估计并传送至发送端,发送端按照预定映射关系调整编码码率和调制方式,并采用特定的帧格式完成传输。在已建立的信道模型基础上,对所设计的自适应编码调制方案进行分析,通过仿真论证自适应策略,并对采用所设计的自适应编码调制方案的系统进行吞吐量性能分析,并分析自适应传输系统的抗雨衰性能,得出采用自适应传输系统具有必要性和优势的结论。最后,说明自适应传输中涉及到的多载波多速率调制信号的产生和合并过程,给出自适应传输中信号处理过程和分析,介绍了本文中实现的系统组成和功能,并给出系统实现的整体方案,结合监控自适应编码调制系统的监控软件的设计实现,完成系统的实际测试并给出测试结果。本文整体从研究意义到研究方案设计以及可行性论证,并通过工程实践,实现了自适应编码调制传输系统。通过测试结果表明实际系统工作效果符合设计目标,满足按照既定图案切换速率的要求,达到要求性能指标。
【关键词】：Ka波段 雨衰 衰减信道模型 自适应编码调制 速率逐帧可变 低密度校验码 多载波多速率
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 卫星通信概念11-14
• 1.1.1 卫星通信11-12
• 1.1.2 卫星运行轨道12-13
• 1.1.3 通信频段13-14
• 1.1.4 链路传播特性14
• 1.2 卫星通信特点14-15
• 1.3 系统应用15
• 1.4 研究背景15-17
• 1.4.1 Ka频段卫星宽带数字通信系统15-16
• 1.4.2 卫星宽带通信链路特点16-17
• 1.4.3 自适应编码调制技术17
• 1.5 研究现状与意义17-19
• 1.5.1 Ka频段卫星通信国际发展17
• 1.5.2 国内Ka卫星的研制现状17-18
• 1.5.3 国内Ka频段卫星通信的应用方向18
• 1.5.4 自适应编码调制技术18-19
• 1.6 论文安排19-20
• 1.7 本章小结20-21
• 第2章 雨衰条件下Ka频段卫星通信系统性能21-33
• 2.1 Ka频段卫星通信传输影响因素21-23
• 2.1.1 自由空间传播特性21
• 2.1.2 大气气体中的传播21-22
• 2.1.3 云雾的影响22
• 2.1.4 闪烁的影响22
• 2.1.5 降雨的影响22-23
• 2.2 Ka频段卫星通信的降雨衰减量23-27
• 2.3 Ka频段卫星信道传播特性27-29
• 2.4 雨衰对Ka频段卫星通信系统的影响29-31
• 2.5 Ka频段卫星通信的应用技术要素31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 系统自适应策略设计33-50
• 3.1 常用的链路自适应技术33-37
• 3.1.1 链路自适应技术思想33
• 3.1.2 Ka频段卫星通信自适应传输33-35
• 3.1.3 自适应编码调制算法分类35-36
• 3.1.4 影响自适应编码调制性能的主要因素36-37
• 3.2 系统自适应策略37-43
• 3.2.1 系统的自适应方案37-43
• 3.3 链路传输帧格式43-45
• 3.4 系统自适应编码调制的性能分析45-49
• 3.4.1 系统的吞吐量45-46
• 3.4.2 自适应编码调制方式抗雨衰的性能分析46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 自适应编码调制系统信号处理50-64
• 4.1 多载波多速率调制信号产生合并50-51
• 4.2 同步解调51-58
• 4.2.1 子帧捕获52
• 4.2.2 符号同步52-56
• 4.2.3 载波同步56-58
• 4.3 LDPC编译码方法58-63
• 4.3.1 编码原理58-59
• 4.3.2 译码方式59-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 系统实现和测试64-81
• 5.1 系统组成64-65
• 5.2 系统功能65-68
• 5.2.1 系统检测功能65-66
• 5.2.2 地检自适应编码调制66
• 5.2.3 地检自适应解调译码66
• 5.2.4 多突发信道状态模拟66-67
• 5.2.5 功能及性能指标测试67
• 5.2.6 软件监控67-68
• 5.3 实现方案68-77
• 5.3.1 编码调制模式69-71
• 5.3.2 通信监控软件71-77
• 5.4 系统测试77-80
• 5.4.1 测试原理77-78
• 5.4.2 测试条件78
• 5.4.3 测试结果78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-87
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单87-88
• 致谢88

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本文编号：815539