付文武[1]2004年在《CDMA低轨卫星通信中载波同步技术的研究》文中提出随着无线通信技术的不断发展，CDMA低轨道(LEO)小卫星通信系统越来越受到重视。卫星信道多普勒效应造成的接收信号频率偏移是低轨道小卫星通信的特点之一。本文对大多普勒频移情况中，下行信号载波频率同步估计的相关技术进行了研究。由于多普勒频移是低轨道小卫星信道传输的特点，首先从卫星移动信道的传输特性出发，分析了多普勒效应的形成及其特性，以及多普勒效应对传输信号的影响；在此基础上，根据最大似然准则的统计信号处理理论，对参数估计算法进行了分析，得到了接收信号参数估计的基本方法，为接收信号频率同步估计的设计打下理论基础；之后简要介绍了CDMA通信系统原理和信号模型，特别对同载波频率估计密切相关的扩频序列同步方法进行了分析；从多普勒载波频偏对CDMA接收信号的影响入手，设计了采用时延频率二维搜索辅助的反馈环路载波频率同步估计方法，对估计方法的算法结构性能进行了分析和仿真。所设计的载波频率估计方法，把频偏估计分成时间频率二维联合检测和后级剩余频率同步估计部分，通过串并结合的算法结构、选择合适的搜索算法以及有效增大频率间隔等方法来实现在大多普勒偏移情况下的载波频率估计，具有较低的平均检测时间性能，并达到减小捕获误差的目的，而且系统实现相对简单。
张子文[2]2009年在《卫星通信系统中OFDM同步技术研究》文中指出卫星通信是当前世界通信网络领域的一个重要组成部分,已经成为了现代社会中不可缺少的通信手段。基于正交频分复用(OFDM)技术的无线通信正处于快速发展中,OFDM能够提供大容量的信息传送,并解决了在移动终端传输高速数据时无线信道性能变差的问题,从而极大地提高了传输信道的质量;而且OFDM技术具有抗多径衰落,频谱利用率高等优点,适合于在卫星通信这种无线环境下进行高速传输。为了实现一个真正意义上的OFDM系统,同步是一个关键的问题。本文首先介绍了目前卫星通信及OFDM技术的发展状况,也即本课题的研究背景。讨论了卫星通信中存在的问题,OFDM技术应用于卫星通信中的必要性。其次讨论了卫星通信的信道在通信系统的分析设计中的重要的意义,详细介绍了卫星信道的特点和传播特性。分析了卫星信道概率密度函数以及卫星信道模型。然后研究OFDM系统及其同步技术,介绍了OFDM的基本原理,给出OFDM系统模型。在各种非理想同步因素的分析的基础上,重点研究了OFDM同步问题和同步技术。在信道模型的基础上,分析基于OFDM的卫星通信中的各种同步方法,以及改进的同步算法,并给出相应的计算机仿真结果。最后介绍低轨卫星通信系统的知识,把卫星信道在理论分析时的模型做了进一步的简化。对低轨卫星OFDM进行分析时,着重考虑的是低信噪比与大多普勒频移的影响。文章还对低轨卫星低信噪比下载波同步进行了分析,包括低信噪比下的捕获性能的恶化和载波环路的设计。
程文昊[3]2016年在《LEO卫星扩频通信系统载波同步技术研究》文中研究指明随着卫星技术的不断发展,卫星通信已经逐渐开始影响人们生活的方方面面。其中低轨卫星相对于中高轨卫星具有路径延时短,功率损耗低,多星组网方便等特点,同时可以结合成熟的地面移动通信技术,例如蜂窝、多址、波束成形。与此同时,低轨卫星的环绕速度更快,也就是与地面接收机间的相对速度更大,变化更快,这带来了更大的多普勒问题。本文将基于地球低轨道卫星扩频通信方式设计一版对硬件实现有指导意义的下行扩频通信系统,着重解决由高动态多普勒带来的问题,并对系统各模块在载波同步系统中的影响进行研究。移动通信发展迅速,可以借鉴移动通信系统的物理层方案。针对高动态多普勒的特点,选择扩频作为通信方式。基于多用户服务以及未来可以基于本系统进行升级组网的设想,选择正交可变扩频因子作为扩频码,Gold截短序列作为扰码。除用户数据信道外设计使用同步信道以及导频信道辅助同步系统进行捕获跟踪。本文主要基于设计的系统进行载波同步研究,对于必要的码捕获跟踪只进行简要介绍。基于时频二维搜索,采用快速傅里叶变换进行初步估计频偏,在对通用锁频环,锁相环原理以及实现进行分析后,根据锁相环只调整数字控制振荡器相位可以更快达成稳态,提出二阶锁频环辅助二阶锁相环的载波同步方式。在此基础上针对本系统由同步信道带来的干扰,提出一种同步信道干扰消除方式。基于对硬件系统的理解,通过Simulink编写s函数对硬件系统建模,模拟实际硬件系统并行处理数据的方式对对应模块进行编写代码仿真。基于设计的系统,对成型匹配滤波器,多逻辑信道度对载波同步的影响进行研究分析,并对整体系统进行测试。结果表明二阶锁频环辅助二阶锁相环的载波同步方式可以解决大多普勒的问题,锁频环干扰消除算法在本系统中对载波同步性能有提升,系统误码率略低于正交相移键控理论误码率,但和信噪比关系的趋势吻合,从而证明本论文设计系统可以指导实际硬件系统的设计。
胡波[4]2008年在《CDMA卫星通信中的同步技术研究》文中研究表明随着卫星通信技术的不断发展,CDMA低轨道小卫星通信系统越来越受到重视。卫星信道多普勒效应造成的接收信号频率偏移是低轨道小卫星通信的特点之一。本文对大多普勒频移情况下,伪码捕获和载波频率同步估计的相关技术进行了研究。由于多普勒频移是低轨道小卫星信道传输的特点,本文首先从卫星移动信道的传输特性出发,分析了多普勒效应的形成及其特性,以及多普勒效应对传输信号的影响;在此基础上,对扩频码的捕获技术和最大似然准则的统计信号处理理论进行了分析;之后简要介绍了CDMA通信系统原理和信号模型,特别对同载波频率估计密切相关的扩频序列同步方法进行了分析;从多普勒载波频偏对CDMA接收信号的影响入手,提出了分段匹配滤波器和循环累加码捕获环路相结合的方法进行扩频码的捕获,并对该方法的性能进行了分析和仿真。
赵睿[5]2014年在《电网应急平台中低轨卫星同步接收技术研究》文中进行了进一步梳理我国国土辽阔，电网的覆盖面积大，由于自然灾害所造成的电网大面积停电事件时有发生，传统的电力通信手段在灾害情况下不能保证正常工作，因此基于卫星通信的电网应急平台建设是对电网通信的重要补充手段。本文充分运用卫星通信、中低轨卫星的高动态信道特性、直接序列扩频技术、扩频码同步、多普勒频移补偿等理论知识，研究了基于卫星通信的电网应急平台系统组成、低信噪比高动态条件对扩频码同步的影响、扩频码捕获、多普勒频移及其变化率补偿等关键技术。着重研究分析了针对中低轨卫星通信的高动态信号捕获技术，提出了新的适合不同条件的多普勒频偏估计算法和基于多普勒频偏预校正的信号捕获算法以及针对短码和长码的扩频码捕获算法，并改进了基于匹配滤波的非相干累加算法，提高了高动态条件下系统的同步接收性能。研究结果为高动态条件下的卫星信号同步接收提供了理论依据，对于自主开发和建设我国电网应急通信系统具有重要意义。
何龙科[6]2005年在《低轨卫星星座CDMA移动通信信道衰落对抗技术研究》文中研究指明低轨卫星是未来卫星通信发展的趋势,低轨卫星星座CDMA移动通信系统是卫星通信和地面移动通信发展的结晶。 本文首先研究了低轨卫星星座CDMA移动通信的信道模型,针对卫星通信中常用的统计分布Loo模型,深入地分析了它的功率谱形状,得出其功率谱形状与通常应用的Jakes模型的不同的重要结论,使得采用该功率谱的仿真结果更接近于实际物理信道。 在低轨卫星星座CDMA移动通信中,一般在地面用户的上空会存在至少两颗卫星,由此,本文提出了一种时延发送分集方案,即利用两颗或两颗以上的卫星按照一定的时延向同一地面用户发射相同数据信号,然后深入地研究了在Loo模型的信道中该分集方案选择性合并和最大比合并的性能。通过最大比合并和选择性合并的性能对比,说明了采用最大比合并的系统性能和系统容量都要好于采用选择性合并以Globalstar通信星座为代表的系统。 通过对多径合并控制、系统容量、卫星覆盖率和通信链路处理及分集接收的分析,进一步论证了时延发送分集在低轨卫星星座系统中的应用可行性。 实现分集接收需要在地面移动用户的接收机中采用Rake接收机,针对卫星通信时延大的特点,本文提出时延控制可在一个帧长范围内进行区分合并多径信号的方法,然后根据这种方法可对常用Rake接收机的结构进行改进;针对低轨卫星星座CDMA移动通信信道变化较大的特点,提出在信道衰落较慢时使用WMSA估计方法,而在信道衰落快时使用最小二乘二次曲线内插的方法。 对于突发模式的通信,同步的时间越短,通信的效率就越高。在大多普勒低信噪比条件下,同步的时间表现为扫频的间隔大小和扩频码的捕获时间,增大扫频的间隔,减小扩频码的捕获时间都可以减小系统总的同步时间。 在低轨卫星星座CDMA移动通信的同步中,载波多普勒效应是主要的影响因素,在载波多普勒频移不超过1/4T时,造成的性能恶化可以忽略,本文提出一
史清[7]2006年在《基于OFDM的低轨卫星宽带通信系统载波同步技术研究》文中认为移动通信的无缝覆盖漫游连接及多媒体通信是未来的B3G／4G宽带通信系统的解决目标，而卫星系统是整个B3G／4G框架内重要的组成部分。在将B3G／4G的关键技术之一——OFDM应用于存在大多普勒频移的LEO卫星系统时，必须解决载波频率同步的问题。 OFDM通过把高速的数据流分配到若干个正交的子信道中进行传输，降低了每个子信道中的传输速率，减轻了多径衰落信道所带来的符号间干扰(ISI)的影响。载波频率的偏差将破坏各子信道间的正交性，引起载波间干扰(ICI)，带来比单载波系统更为严重的影响。OFDM系统中的载波频率估计算法按照计算方法的不同可分成叁种类型：数据辅助算法；基于OFDM符号本身结构的算法；判决反馈的算法。按照估计对象的不同又可分为子载波间隔的小数倍频偏估计和整数倍频偏估计。本文介绍了现有的各种估计算法，并提出了新的算法。 低轨卫星的信道与地面无线信道具有不同的特点，低信噪比与大多普勒频移是低轨卫星信道的两个显着特征。本文对这两个特征下载波同步的两个方面——载波频率参数估计与环路参数设计进行了分析。从一般性的参数估计准测出发，得出了OFDM系统载波频率最大似然估计的Cramer-Rao限；继而讨论了载波恢复环路中鉴相器的选择及环路滤波器的设计，指出具有线性误差函数的频率估计算法在低信噪比下具有最佳性能，而环路滤波器的设计需要综合考虑环路捕获时间与稳态性能。 在存在载波偏差的情况下，可通过一定的方法改善OFDM系统的载波间干扰问题。本文给出了叁种方法：干扰自消除的方法：调整成型窗函数的方法；正交编码的方法。 最后本章结合典型卫星轨道的相关参数，设计了一个具体的低轨卫星OFDM系统，仿真结果表明，选取的载波频率同步方式可以满足系统的误码率要求。
王涵[8]2011年在《LEO卫星移动通信系统馈电链路载波跟踪中的频率补偿方法》文中指出在LEO卫星移动通信系统中,星座卫星相对地面做高速运动,卫星与地球站之间传播的无线电波呈现出多普勒频移大、变化快等高动态特性,多普勒效应将会使系统各通信链路的载波中心频率发生偏移,也会导致扩频码速率的偏移,这都会导致数字通信系统的解调性能下降。所以,研究高动态条件下的载波跟踪方法是很有必要的。高动态条件下,载波频率的变化范围会远超出用于载波跟踪的锁相环的捕获带宽,导致锁相环失锁而无法工作,这就需要在载波跟踪前对高动态信号进行预处理,减小或消除其高动态特性。目前常用捕获带宽较大的锁频环对高动态信号进行预处理,捕获信号后再将其送至锁相环完成载波的精确跟踪,此方法在实际系统中已经广泛应用。本文针对LEO卫星移动通信系统的特点,在基于跟踪环路的载波跟踪方法上加以改进,提出了基于频率补偿的载波跟踪方法。该方法的主要思想是利用LEO卫星运行规律作为先验信息,预测出通信过程中的多普勒频移变化规律,再由此补偿多普勒效应对载波频率的影响,是一种开环补偿方法,具有实现简单、高效、资源占用率低等优点,同时也可以在发射机对载波频率实行逆向补偿,消除上行馈电链路的多普勒频移,可以有效的降低卫星接收机和用户终端的复杂度。本文在研究LEO卫星多普勒频移变化规律的基础上,分析了多普勒效应对通信链路载波频率的影响及对扩频系统相关性能的影响,提出了基于频率补偿的馈电链路载波跟踪方法,并在信关站信号处理子系统原理样机中对该方法加以实现,测试结果符合预期目标。本文所提出的基于频率补偿的载波跟踪方法可以有效的改善LEO卫星移动通信系统馈电链路信号传输质量,具有一定的工程应用价值。
金萍[9]2008年在《低轨卫星DS-CDMA通信系统中多用户检测技术的研究》文中进行了进一步梳理低轨卫星DS-CDMA通信系统具有传输延时短、路径损耗小、信号隐蔽性强、可软切换等优点,并能通过多个卫星组成星座实现真正意义上的全球覆盖,实现个人通信全球化。但是,随着系统用户数的增多,多址干扰也越来越严重,使系统误码率增大,容量受限。多用户检测技术成为建设低轨卫星DS-CDMA通信系统的关键技术之一。本文针对低轨卫星DS-CDMA通信系统中的多址干扰,研究了相应的多用户检测技术。首先本文分析了低轨卫星DS-CDMA通信系统中上、下行链路多址干扰的来源,建立了数学模型,并仿真了多址干扰对本通信系统性能的影响,分析了在低轨卫星DS-CDMA通信系统中采用多用户检测技术的必要性;然后,在部分并行干扰消除多用户检测器的基础上,针对低轨卫星DS-CDMA通信系统上行链路的特点,研究了部分PIC-MUD的门限,并给出门限估算算法,改进了原有的部分并行干扰消除多用户检测器的性能。同时设计了低轨卫星DS-CDMA通信系统上行链路中多用户检测接收机的系统结构,并给出了仿真结果;最后,在传统盲多用户检测器的基础上推导了盲多用户检测的变步长公式,提出将sato算法引入基于MOE的变步长算法,提高了变步长盲多用户检测收敛后的稳定性能,并将此算法应用于低轨卫星DS-CDMA通信系统下行链路中,以较低的计算复杂度实现了多用户检测。并且本文还给出了用户终端接收机设计方案,通过仿真结果表明,改进的算法改善了多用户情况下的系统性能。
管云峰[10]2003年在《突发CDMA与突发OFDM接收机同步算法研究及实现》文中指出随着通信、网络技术的不断发展，高度个人化、高速、多媒体的移动通信与接入服务必将普及。所有这一切都是基于现代传输技术核心之一的现代调制解调技术。特别的，有一类称之为“突发模式”的传输系统正得到越来越多的重视。突发模式的传输已经广泛的应用于各类多接入的上行系统中。并且，可以预料的是：随着通信系统向基于IPv6核心网的全IP包传输方向的发展，越来越多的通信系统将具有“突发模式”的特征。 另外，由于提供了灵活的资源分配能力、较大的系统容量等一系列的优势，CDMA系统正在3G系统中扮演重要的角色，并且作为一种有效的接入方式必然在下一代移动通信中也会占据一定的地位。而OFDM作为一种高频谱效率的调制方式近年来得到了广泛的肯定，不仅已经在数据地面广播、无线局域网等通信系统中的到采用，并且在下一代移动通信中很可能成为一种主要的调制方式。 所以，研究突发的CDMA系统和突发的OFDM系统具有比较重要的意义。同步在突发系统中本身就是一个难点，而再具体到突发的CDMA系统和突发的OFDM系统，快速、精确的同步接收算法更是近年来研究的一个焦点。本文的研究工作就是针对这个问题展开的。作者希望结合自己实际工作中得到的实际经验，讨论一些适合于实际硬件实现的同步算法。 本文的主要安排如下： 1．在第一章里，首先简单回顾了全数字接收机的一般模型，然后比较全面的介绍了CDMA、OFDM突发传输系统的发展和现状，指出了对于突发模式传输信号的同步接收将碰到的一些问题。 2．在第二章里，首先简单回顾了一般的信号捕获、参数估计理论，重点分析了突发CDMA信号和突发OFDM信号的同步参数估计的CRAMER-RAO界，并从界的最终结果上得出一些指导实际同步算法的原则和结论。 3．在第叁章里，首先确定对突发信号的一般同步策略，并且分析了突发包前导字的结构安排。然后分为了两大部分，第一部分分析了对突发CDMA信号的同步算法、实现方法、性能。特别针对存在大载波偏差的情况下，提出对突发信号的扫频捕获方案，性能分析；对已有的采样点选择方法作了进一步的性能分析；在信号捕获后，提出了新的数字锁相环(DPLL)结构，有效的扩大了DPLL的捕获范围而不会引起捕获时间、相位误差方差的损失。第二部分对突发OFDM信号的同步做了分析，并且提出对基于802.11a的突发信号的同步方案，并做了性能分析。 4．在第四章里，给出了一个实例，提出了用于HFC网络的多用户CDMA接收机的实现方法，并总结了笔者参与的一些实际项目。
参考文献：
[1]. CDMA低轨卫星通信中载波同步技术的研究[D]. 付文武. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2004
[2]. 卫星通信系统中OFDM同步技术研究[D]. 张子文. 上海交通大学. 2009
[3]. LEO卫星扩频通信系统载波同步技术研究[D]. 程文昊. 哈尔滨工业大学. 2016
[4]. CDMA卫星通信中的同步技术研究[D]. 胡波. 西安电子科技大学. 2008
[5]. 电网应急平台中低轨卫星同步接收技术研究[D]. 赵睿. 中国矿业大学（北京）. 2014
[6]. 低轨卫星星座CDMA移动通信信道衰落对抗技术研究[D]. 何龙科. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2005
[7]. 基于OFDM的低轨卫星宽带通信系统载波同步技术研究[D]. 史清. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2006
[8]. LEO卫星移动通信系统馈电链路载波跟踪中的频率补偿方法[D]. 王涵. 哈尔滨工业大学. 2011
[9]. 低轨卫星DS-CDMA通信系统中多用户检测技术的研究[D]. 金萍. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2008
[10]. 突发CDMA与突发OFDM接收机同步算法研究及实现[D]. 管云峰. 浙江大学. 2003
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