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卫星通信系统成对载波多址技术研究

作　者: 公博
导　师: 郭庆
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 成对载波多址系统容量自干扰参数估计自干扰抑制相关函数拟合法
分类号: TN927.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

成对载波多址(PCMA)是应用于双向卫星通信系统的一种新型频率复用技术。它可与不同多址技术结合使用,通过允许两个不同的地球站同时使用相同的频率、时隙和CDMA码字进行通信,节约可用的系统带宽,从而能够有效提高系统容量,更好地利用星上资源,实现系统带宽与功率的平衡。随着卫星通信技术的飞速发展和用户需求的不断提高,系统容量成为制约卫星通信业务扩充的关键因素,因此对成对载波多址系统进行深入研究具有重要意义。本文研究了卫星通信系统中的成对载波多址相关技术,其中包括自干扰信号的参数估计、干扰重构和干扰抑制。首先,课题分析了成对载波多址技术的工作原理及其应用。针对对称模式和非对称模式两种工作方式讨论了PCMA与不同多址技术的结合应用情况,阐述了参数估计、自干扰、信号重构与抑制等相关概念及研究现状,并结合具体数据分析了PCMA技术对系统整体性能的影响。其次,课题针对PCMA系统的特点建立了基带信号的传输模型,并从本地信号与有用信号的弱相关性入手,提出了基于相关函数拟合的PCMA系统参数估计算法。这里主要实现了自干扰信号的频率估计和时延估计。该算法不需要单独发送训练序列,通过频率预搜索、相关函数拟合和峰值捕获三个过程,即能够比较准确地估计出自干扰信号的频率和时延,且计算量相对较小。针对不同信噪比条件下的系统仿真表明,该算法克服了以往算法的局限性,并且具有比较稳定的估计性能。再次,本文以前述参数估计方法为基础,用软件实现了PCMA系统中自干扰信号重构与抑制的过程。通过考察应用PCMA技术前后系统的误码率曲线变化,分析了该技术对系统底层性能的影响。最后,本文利用相关仿真结果,讨论了PCMA技术与实际TDMA和CDMA系统在特定条件下的结合应用,并通过对系统带宽和功率利用率的推导和计算,进一步分析了PCMA技术的适用条件与代价,同时验证了采用本文参数估计算法的PCMA技术能够为卫星通信系统,特别是带宽受限系统的系统容量带来有效的提升。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 卫星通信系统简介  9-11
  1.2 卫星系统容量的扩增  11-12
    1.2.1 传统容量扩增技术  11
    1.2.2 成对载波多址技术  11-12
  1.3 成对载波多址技术优势及应用前景  12-13
  1.4 国内外发展现状  13-15
  1.5 本文主要研究工作及章节安排  15-17
第2章成对载波多址技术  17-29
  2.1 成对载波多址技术基本概念  17-18
  2.2 成对载波多址技术的两种应用模式  18-23
    2.2.1 对称模式  19-21
    2.2.2 非对称模式  21-23
  2.3 成对载波多址系统的关键技术  23-27
    2.3.1 自干扰信号的参数估计  24-25
    2.3.2 自干扰信号的重构与抑制  25-27
  2.4 成对载波多址技术对系统容量的影响  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章 PCMA 系统自干扰信号频率估计  29-36
  3.1 常见的频率估计方法  29-30
  3.2 应用PCMA 技术的基带传输模型  30-31
  3.3 基于相关函数拟合的PCMA 频率估计算法  31-33
  3.4 算法实现方案及仿真  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 PCMA 系统自干扰信号时延估计  36-43
  4.1 现有时延估计算法  36-37
  4.2 基于广义相关的PCMA 系统时延估计算法  37-38
  4.3 判定门限的选取  38-40
  4.4 时延估计算法仿真结果及分析  40-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章成对载波多址系统容量分析  43-53
  5.1 PCMA 系统中自干扰信号的重构  43-44
  5.2 PCMA 系统中自干扰信号的抑制  44-45
  5.3 PCMA-TDMA 系统容量分析  45-49
    5.3.1 铱星系统简介  45-47
    5.3.2 应用PCMA 技术的铱星系统容量计算  47-49
  5.4 PCMA-CDMA 系统容量分析  49-52
    5.4.1 全球星系统简介  49-50
    5.4.2 应用PCMA 技术的全球星系统容量计算  50-52
  5.5 本章小结  52-53
结论  53-55
参考文献  55-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-61
致谢  61

卫星通信系统成对载波多址技术研究

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