卫星通信系统成对载波多址技术研究

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。

目录

卫星通信系统成对载波多址技术研究

RESEARCH ON THE PAIRED CARRIER MULTIPLE ACCESS TECHNIQUE IN SATELLITE COMMUNICATION SYSTEMS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 卫星通信系统简介

1.2 卫星系统容量的扩增

1.3 成对载波多址技术优势及应用前景

1.4 国内外发展现状

1.5 本文主要研究工作及章节安排

第2章 成对载波多址技术

2.1 成对载波多址技术基本概念

2.2 成对载波多址技术的两种应用模式

2.3 成对载波多址系统的关键技术

2.4 成对载波多址技术对系统容量的影响

2.5 本章小结

第3章 PCMA系统自干扰信号频率估计

3.1 常见的频率估计方法

3.2 应用 PCMA技术的基带传输模型

3.3 基于相关函数拟合的 PCMA频率估计算法

3.4 算法实现方案及仿真

3.5 本章小结

第4章 PCMA系统自干扰信号时延估计

4.1 现有时延估计算法

4.2 基于广义相关的 PCMA系统时延估计算法

4.3 判定门限的选取

4.4 时延估计算法仿真结果及分析

4.5 本章小结

第5章 成对载波多址系统容量分析

5.1 PCMA系统中自干扰信号的重构

5.2 PCMA系统中自干扰信号的抑制

5.3 PCMA-TDMA系统容量分析

5.4 PCMA-CDMA系统容量分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

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致谢