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基于VSAT的卫星通信系统链路设计

作　者: 田清军
导　师: 陈焕文
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 卫星链路设计卫星信道建模 viterbi译码算法信道编码
分类号: TN927.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

甚小孔径终端(VSAT)系统是基于Ku或Ka频段通信的卫星系统,它具有天线尺寸小,价格低廉的优点,近年来在卫星通信中被广泛地应用。而在设计一个卫星系统时,地面站设备参数是决定系统可靠性和成本的主要因素。这部分参数主要包括发射天线的增益、发射机功率、接收天线增益和接收机灵敏度。由于降雨对Ku频段具有严重的衰减,所以我们对该系统的雨衰及天电噪声都进行了详细的分析,以使系统具有更高的可靠性。大气、降雨、闪烁会引起低空链路信道质量的恶化,而对各种天气下链路损耗的定量分析有助于设计出更加可靠的VSAT系统。本文卫星通信信道的电波传播特性,重点分析了降雨对减弱信号效率,增加接收系统噪声温度的影响。在此基础上建立了卫星通信信道仿真模型,并卫星通信信道模型的BER性能进行了仿真验证,为卫星通信链路分析及抗雨衰对策提供了理论依据。为了降低卫星链路在恶劣天气下对信号严重的衰减,选择一种好的信道编码对保证信号的质量具有重要的意义。在卫星通信中,前向纠错编码(FEC)得到了广泛的应用。其中,卷积码是应用最广泛的一种。在编码过程中,卷积码充分利用了各码字间的相关性,在相似的纠错能力下,低码率的卷积码编/译码设备往往比分组码简单。因而被广泛的应用于卫星通信前向纠错系统中。Viterbi译码算法是卷积码中的一种最大似然译码算法,在码的约束度较小时,它的译码算法效率很高,速度很快,译码器也比较简单。因此本文采用通过维特比译码的卷积码作为卫星信道编码。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 本课题研究的目的及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
  1.3 论文研究内容及结构  15-17
第2章 VSAT 卫星通信系统链路设计  17-42
  2.1 VSAT 系统基础  18-23
    2.1.1 噪声温度  18-20
    2.1.2 噪声温度和噪声系数  20-21
    2.1.3 地面站G/T  21-22
    2.1.4 天线  22
    2.1.5 发射机和接收机  22-23
  2.2 VSAT 系统分析  23-27
    2.2.1 系统描述  23-24
    2.2.2 系统参数  24-25
    2.2.3 链路设计步骤  25-27
  2.3 VSAT 系统链路设计  27-40
    2.3.1 卫星链路分析  27-33
    2.3.2 上行链路设计  33-35
    2.3.3 下行链路设计  35-36
    2.3.4 系统总载噪比  36-37
    2.3.5 系统在雨天的性能分析  37-40
  2.4 本章小结  40-42
第3章卫星通信信道特性及性能仿真  42-52
  3.1 卫星通信信道的传输特性  42-44
  3.2 卫星通信信道模型的建立  44-46
  3.3 信道的建模和BER 性能仿真  46-48
    3.3.1 卫星通信信道仿真模型的建立  46-47
    3.3.2 卫星通信系统仿真模型的建立和BER 性能仿真  47-48
  3.4 仿真结果  48-49
  3.5 卫星通信系统性能仿真  49-51
    3.5.1 信号包络衰落对系统BER 性能的影响  50
    3.5.2 计算结果分析  50-51
  3.6 本章小结  51-52
第4章卷积码在链路设计中的应用  52-68
  4.1 卷积码基本原理  52-55
    4.1.1 卷积码的编码  53-54
    4.1.2 卷积码的译码  54-55
  4.2 Viterbi 译码算法  55-61
    4.2.1 卷积码的码重枚举函数  56-58
    4.2.2 BSC 信道下Viterbi 译码算法的性能界  58-61
  4.3 卷积码在卫星信道中的性能仿真  61-63
  4.4 基于信道编码的链路设计  63-67
    4.4.1 上行链路设计  64-65
    4.4.2 下行链路设计  65-66
    4.4.3 系统总载噪比  66
    4.4.4 系统在雨天的性能分析  66-67
  4.5 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-77
致谢  77

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