基于MF-TDMA/CWTDM的多波束卫星通信系统研究

摘要

卫星通信系统是地面通信网的重要补充,在军事通信方面已发挥了不可替代的重要作用。在支持某些特殊场合的民用宽带移动通信方面,例如:在列车、长途汽车、飞机、轮船上,以及在执行某些特殊任务的野外通信车等场合,进行包括实时多媒体业务在内的宽带因特网应用,卫星通信也应该具有独特的优势。这方面不仅存在较大的市场需求,也可带来很高的社会效益。但是,纵观宽带卫星通信的发展现状,似乎至今都没有找到一个能够圆满地解决这个问题的理想方案,尽管已有多个GEO(Geostationary)卫星通信系统已朝这个方向跨进了一步,例如:海事卫星Inmarsat-4系统、泰国IPstar系统、美国WGS(Wideband Global SATCOM)系统等。
　　本文就是为解决这个问题而在航天科技集团空间研究院基金项目的支持下,论证一个大容量宽带卫星移动通信系统方案,并对其中某些关键技术进行研究,力求使该系统在三个方面显著优于WGS系统,即用户容量显著增大,因特网应用运行质量明显提高,宽带移动用户终端的成本大幅度降低。本文的主要研究内容和贡献有:
　　1、提出并初步论证一个多波束GEO卫星宽带移动通信系统方案,该方案星上与WGS类似地采用非再生式信号处理和程控交换,但下行用户链路采用本室发明的连续波时分复用(CWTDM)方法,实现MF-TDMA/CWTDM(多频-时分多址/CWTDM)体制;采用DVB-S2/RCS国际标准协议,结合地面网控中心IP路由交换,实现全IP的因特网应用。分析了该方案具有上述三大优势的理论依据。
　　2、在研究WGS以及DVB-S2/RCS体制卫星通信系统的基础上,完成了超帧格式设计和基于星上相关峰检测的全网同步流程设计,有效增加了全网同步的精度;对公共信令信道进行了OPNET仿真,仿真结果表明申请到达平均间隔为20ms时,信令信道的吞吐量超过500kbps。
　　3、完成了回传链路用户接入方案的设计,给出了回传链路的IP服务质量(QoS)保证机制、NCC资源分配的流程和适合于本系统的资源分配算法。仿真结果表明,该算法能够在满足用户QoS的基础上保证较高的信道利用率。
　　4、按功能对本系统进行了模块划分,并对RCST发射端与卫星接收端各个模块进行FPGA设计,完成了系统上行链路发射端和接收端的部分FPGA设计与时序仿真,仿真结果与Matlab结果一致。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和章节安排

第二章 系统总体方案设计

2.1 总体方案概述

2.2 上下行链路传输体制

2.3 系统组成

第三章 关键技术解决方案

3.1 系统帧结构设计

3.2 竞争接入性能仿真

3.3 同步技术方案设计

第四章 多址接入方案设计

4.1 用户多址接入方案设计

4.2 资源分配算法

第五章 上行链路FPGA设计

5.1 RCST发射端FPGA设计

5.2 卫星接收端FPGA设计

结束语

致谢

参考文献