陈寅健[1]2001年在《低轨卫星CDMA短数据移动通信系统设计与分析》文中指出卫星移动通信，是实现全球个人通信的一个重要组成部分，鉴于短数据通信在国内军用、民用市场上的巨大需求，并结合CDMA技术特点，我们建议了一个基于低轨道微小卫星技术、以短数据通信为主要应用方向的CDMA卫星移动通信系统方案。 与以话音为主的卫星移动通信系统相比，卫星移动短数据通信系统具有不同的性能要求和技术特点，针对低轨卫星CDMA短数据移动通信系统项目的设计和性能分析要求，本文首先对卫星移动通信信道进行了分析和研究，建立了低轨卫星CDMA短数据移动通信系统信道仿真模型。在该信道模型基础上，对低轨卫星CDMA短数据移动通信系统的关键性能进行了分析，得到了各种情形下前、反向链路的误码率性能，并提出了相应的分集接收技术方案。继而针对反向链路中采用的CDMA-S-ALOHA随机信道分配方式，对系统的另一关键指标——信道吞吐量进行了分析，结合低轨卫星CDMA短数据移动通信系统的具体特点，推导了新的吞吐量计算公式；并计算分析了多种系统设计参数下的吞吐量性能指标。 低轨卫星CDMA短数据移动通信系统具有传输时延长、通信突发时间短等特点，并具有特殊应用环境，为保证系统性能和可靠运行，需要解决一些关键技术问题，本文对其中功率控制技术和伪随机信号快速捕获技术进行了研究。 由于传输时延和突发时间之间的矛盾，低轨卫星CDMA短数据移动通信系统难以采用常规闭环功率控制技术，为此，本文提出了一个以开环功率控制为主的设计方案，对移动卫星信道下开环功率控制的性能进行了分析，并分析了功率控制误差对误码率性能的影响，无阴影Rician信道下，开环功率控制具有良好的误差性能，从而证明了低轨卫星CDMA短数据移动通信系统中采用开环控制的合理性。阴影衰落下，开环功率控制性能下降，为减少对其它用户的多址干扰，应考虑尽量降低重阴影区用户的发射概率，本文提出了相应的控制策略。 伪随机信号捕获对低轨卫星CDMA短数据移动通信系统的通信效率影响很大，针对系统中上下行链路对捕获系统性能的不同要求，本文提出了两种完整的伪随机码捕获方案，即适用于前向链路的混合捕获系统和适用于反向链路的并行捕获系统，本文对两种捕获系统均进行了详细分析，通过流程图法建立一了捕获过程的数学模型，分析并得到了移动卫星信道条件下，前向链路捕获系统的关键技术指标——平均捕获时间，和反向链路捕获系统的关键指标——捕获成功概率和失败概率。分析结果可以给CDMA卫星移动通信系统的具体设计提供理论依据，其中混合捕获结构己应用在中科院“创新一号”存储转发小卫星的地面站和终端接收机中。常规并行捕获结构设计难度较大，本文提出了新的硬件实现方案，并将在上海市科委的预研项目“低轨道小卫星数据通信星座关键技术”中得到应用。
卓永宁[2]2006年在《低轨小卫星移动通信与定位关键技术研究》文中指出近年来低轨小卫星移动通信技术引起人们广泛关注。低轨卫星移动通信技术是实现通信全球化、个人化和宽带化的重要手段，利用小卫星是突破这一技术面临的诸多瓶颈的重要手段之一。本文根据低轨卫星移动通信技术的特点和发展趋势，对在小卫星条件下低轨移动通信系统的优化设计技术，包括媒体接入控制协议、低轨卫星星座网络的路由和重路由技术、低轨卫星移动通信的功率增益估计和利用低轨卫星进行定位等几个方面进行了较为深入的研究。 第一章为绪论，首先介绍了现代小卫星系统的概念，列举了小卫星系统的未来发展趋势，然后介绍了卫星移动通信系统的几种类型和发展现状，指明了卫星移动通信发展中面临的主要问题，说明了小卫星系统用于卫星移动通信所要解决的关键技术问题，并介绍了本论文取得的成果和内容安排。 第二章研究了低轨卫星通信中的媒质控制层(MAC)协议，首先对卫星通信中的MAC协议和影响MAC协议性能的因素进行了说明，分析了传统预约多址协议PRMA在卫星应用环境下的性能，在此基础上提出了一种具有拥塞控制功能的卫星预约多址协议PRMA—AC并建立了协议的数学分析模型。该协议主要解决在大时延、大用户数量情况下支持实时通信的问题，协议在卫星PRMA—HS协议基础上引入接入控制机制。本章通过该协议的MARKOV状态转移稳态方程，建立了协议的理论分析模型，深入分析了该协议的吞吐率、丢包率等性能指标，通过仿真验证了理论公式的正确性，并与现有其他卫星预约多址PRMA协议进行了对比，说明了该协议的比较优势。本章还对另一种ALOHA协议在小卫星应用背景下的性能改进方案进行了研究，提出了可自适应调整终端发送概率，并利用CDMA技术增强系统负荷能力的自适应时隙ALOHA／CDMA协议，该协议用于支持小卫星系统在热点地区大量终端情况下的猝发式数据通信。仿真分析表明该协议在大容量情况下，系统鲁棒性较强，能够满足工程需要。 第叁章研究了含星际链路的低轨卫星网络的路由和重路由算法，提出了基于地理网格映射的路由策略，以及基于最短K路由算法的时延抖动抑制的重路由优化算法。本章首先对目前在卫星网络研究中提出的路由策略和算法进行了介绍，然后针对时延及时延抖动性能要求较高的实时性业务，提出了基于地理网格区域映射的卫星路由策略。基于地理网格区域映射的路由策略将用户终端归属于地面上按地理位置划分好的网格区域中，类似于地面移动通信中的服务区概念，简化
李荔[3]2001年在《低轨小卫星移动通信系统的载波同步设计》文中认为低轨小卫星短数据通信系统由于小型化、成本低、研制周期短在国民经济与国防建设中有着很好的发展前景。而如何提高数据传输性能将是促进小卫星进一步发展的关键。本文以中科院研制的CX-1小卫星通信系统为应用背景，对其中的关键问题——低信噪比及大多普勒频移情况下的载波同步进行了系统的分析，并提出了相应的设计方案。通过改善LEO小卫星在低信噪比以及大多普勒频移下的载波同步性能，将提高系统在较恶劣环境下的数据传输性能，从而有望拓展LEO小卫星通信系统的业务范围，增强其实用性与竞争力。 本文首先从系统设计的角度考虑了与同步问题紧密相关的系统频响优化问题。其中结合小卫星系统中较严格的功耗限制，着重分析了模拟滤波器实现带来的非理想匹配效应对系统性能的影响，并基于最小均方失真准则对之进行了优化。 本文对LEO小卫星通信系统中的低信噪比及大多普勒频移下载波同步问题进行了较系统的分析。在此基础上，通过对现有不同方案的分析与比较确定了低信噪比以及大多普勒频移下载波同步设计的思路。 结合LEO小卫星通信系统的应用特点以及链路计算，本文设计了LEO载波同步分析的一般模型，并提出了一种以误差检测函数线性化为核心的反馈同步方案。分析与仿真结果表明，该方案具有较大的信噪比动态范围以及频移捕获范围，并且由于线性化消除了传统反馈同步环路中悬挂、误捕获等一些非预期行为，提高了小卫星系统数据传输的可靠性。 低信噪比以及大多普勒频移下的载波同步不仅仅是LEO小卫星通信系统设计中的关键问题，在目前第叁代移动通信系统无线接入、蓝牙技术等热门应用领域中也正备受人们关注。在低成本、低干扰同时强调灵活性的无线移动通信技术发展趋势下，作为数据接收首要条件的载波同步设计必然要向大信噪比动态范围、大频率动态范围的方向发展。本文中基于相关的理论总结与分析对此进行了有益的探讨。由于文中大部分内容基于CX-1的实际设计工作，其分析与设计结果对类似系统的设计具有一定的参考价值。
管云峰[4]2003年在《突发CDMA与突发OFDM接收机同步算法研究及实现》文中提出随着通信、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。
史清[5]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》文中进行了进一步梳理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。
江淼[6]2003年在《星载地表无线电环境监测仪数据采集和处理单元设计与实现》文中认为本硕士学位论文是结合上海科技启明星计划项目“CDMA低轨卫星星座通信系统的抗干扰技术研究”的预研课题“星载无线电环境监测仪”，并根据自己在该课题中所承担的任务撰写完成的。国外空间技术发达国家，都以发展小卫星为契机，开拓卫星应用的新领域，其应用领域包括通信、遥感、科学研究、技术演示、星际探测与教育等方面。以短数据通信为主要业务的低轨卫星通信在军用、民用市场上有着巨大需求，但在中国的应用效果不理想，主要原因是中国国内和东南亚地区电磁环境十分复杂，同时系统设计还不完善。分析地面无线电干扰的特征及对低轨道卫星通信系统的影响，进行干扰建模，并采取合适的抗干扰措施，这是低轨道卫星通信系统工程设计前极为重要的工作，具有重要理论意义和重大实用价值。地表无线电干扰统计模型的建立要以典型应用环境的无线电干扰噪声实测数据为基础，然后充分利用计算机模拟仿真技术提出卫星接收机和地面通信设备的抗干扰方案和算法。而为了得到典型应用环境的无线电干扰噪声实测数据，必须研制星载地表无线电环境监测仪（下简称为监测仪）。我们课题组研制的监测仪是从频域角度对地表无线电干扰信号进行远程无线探测、采集、储存的无线接收机。本文重点讨论了“星载无线电环境监测仪”中以下几方面的内容：1．监测仪的系统结构的设计和实现，包括讨论接收机系统的噪声性能改善途径，计算接收机噪声功率，设计监测仪的系统结构；2．模数转换单元的设计和实现，包括器件的选型，模数转换器的缓冲器设计，计算实际性能参数，及其硬件实现；3．数据处理单元的设计和实现，包括DSP芯片的选用配置，基于DSP的外围接口电路设计，电磁兼容设计，软件设计（在软件设计中介绍了运用数字信号处理技术抑制多普勒频移效应的技术），及其硬件实现。4．对监测仪测试的平台实验的实现和结果。
邹一沙[7]2005年在《一种适用于低轨道通信卫星的基于动态接入概率的MAC层协议》文中进行了进一步梳理低轨道移动卫星通信系统是由一系列运行于700-1500公里左右高空中的人造卫星以及众多地面设施组成的复杂通信网络,其构想在80年代后期被提出。它利用数十颗低轨道卫星组成的星座,在全球范围内提供实时的语音业务以及准实时的数据业务。 MAC层多址接入技术是允许多个终端能同时共享一定数量的频谱,频谱共享的要求是在合理分配有限带宽的同时,系统能达到高容量。因此,多址接入协议被广泛的应用于无线通信系统中。在本文中,主要讨论了基于动态接入概率的多址协议在无线分组网络中的应用。动态接入概率协议简单的说就是动态接入概率和时隙ALOHA的结合,它首先利用信道忙闲信息来统计共享信道的负载繁忙情况,再通过一个接入概率计算算法来计算最佳的接入概率。中心节点通过广播信道把这个接入概率传递给每个终端接入用户。每个接入用户采用这个接入概率,以时隙ALOHA的方式接入信道。 本文的主要工作在于: 1.针对低轨道移动通信系统的多用户,高负载,流量不均匀的环境,将基于动态接入概率的MAC层接入协议引入低轨道卫星系统。提出一种分析接入共享信道负载估计误差对动态接入协议性能影响的方法。 2.针对卫星信道较弱的碰撞检测能力,提出一种基于迭代法的负载估计算法,此算法经过性能仿真,能快速的动态适应系统流量的变化,在高负载和低负载,特别是流量变化剧烈的情况下有良好的性能。 本文第一章概述了卫星通信和卫星移动通信,常见的MAC层协议以及分类。对低轨卫星CDMA传输系统作了简单的介绍。在第二章里,介绍了低轨卫星CDMA传输系统MAC层实现的原理。介绍了ALOHA多址接入技术,讨论了自动重传控制、冲突解决,基于单星的准实时通信以及MAC层帧格式的问题。第叁章分别介绍了基于动态接入概率的MAC层接入协议的实现原理和主要性能分析。第四章和第五章分别就信道负载估计误差对动态接入概率协议性能的影响和信道负载估计算法的角度阐述。第六章则针对提出的接入方案进行了计算机仿真,比较了时隙ALOHA,固定接入概率和动态接入概率叁种协议的性能差异
张斌[8]2009年在《大多普勒频移下扩频接收机的快速同步研究和实现》文中研究说明低轨道小卫星短数据通信系统由于其固有的特点在国民经济与国防建设中有着良好的发展前景。本文以作者参加某型号低轨道小卫星地面接收机的研制工作为背景,深入研究了接收机的系统结构和关键算法。研究重点是:针对低轨道卫星通信的特殊情况,即在低信噪比和大多普勒频移的情况下实现信号的快速捕获和同步。本文首先讨论了大多普勒频移对接收机同步造成的困难,分析了接收机扩频码和载波频率二维捕获的过程和基本实现方法。在此基础上,提出了一种改进的扩频码快速捕获算法,在硬件复杂度仅有微小增加的前提下,显着提高了捕获速度。在详细描述了扩频码同步和时钟同步的方法之后,本文分析了二阶锁相环路跟踪高动态输入斜升频率时的困难,提出了一种采用锁频环路辅助锁相环路实现对剩余频差的快速估计和对频率变化的精细跟踪方法。本文提出的某地轨道微小卫星通信系统地面接收机同步算法已由大规模FPGA实现,测试结果表明,接收机各项性能完全达到了系统要求。
蒋毅凯[9]2005年在《“CX-1”低轨小卫星地面手持终端扩频软件解调器的体系结构及关键算法研究》文中研究指明低轨小卫星短数据通信系统由于小型化、成本低、研制周期短在国民经济与国防建设中有着很好的发展前景。手持终端是“CX-1”低轨小卫星双向短数据通信系统的重要组成部分,扩频解调器的低功耗、快速捕获和自适应干扰抑制是手持终端必须具备的关键特性。 本文以参加“CX-1”小卫星手持终端的研制工作为背景,在已经投入实际使用的扩频软件解调器的基础上深入地研究了手持终端中扩频软件解调器的系统结构和关键算法,研究的重点放在:1.如何满足手持终端的特殊功能要求,即在存在大多普勒频移情况下对扩频信号的快速捕获和在地面恶劣的电磁环境下对小卫星下行通信信号进行自适应干扰抑制。2.如何在尽可能少地降低解调器性能或者不影响解调器性能的前提下,降低扩频软件解调器的运算量,从而达到降低功耗的目的。 首先讨论了扩频解调器的系统模型,包括扩频通信系统的简要介绍,扩频解调器的组成,并推导出“CX-1”小卫星手持终端中扩频解调器在高斯白噪声下的误码率的理论值。随后详细地讨论了扩频软件解调器的硬件和软件设计,并从计算复杂度和解调算法计算量的角度得出了扩频软件解调是可行的结论。 其次对扩频软件解调器中的数字下变频算法和扩频信号的快速捕获算法做了深入的研究。在分析了数字下变频频率合成查找表长度与无杂散动态范围的关系后,针对在存在大多普勒频移情况下的数字下变频器提出了一种改进的数字下变频器结构;比较了软件扩频解调器中采用的二次变频捕获结构和硬件相关器捕获结构相同条件下在捕获时间上的差别,提出了一种将计算量从O(N~2)降低到O(Nlog2(N))的频域相关器算法,与常规频域相关器算法相比,这个算法可以完美地解决FFT长度与伪码长度之间不匹配的缺点。 最后,比较了多普勒剩余频偏的两种估计算法的性能,一种是基于FFT的估计算法,另一种是基于分段解扩的估计算法。提出了一种MMSE(最小均方差)码片插值器算法,并讨论了过采样和码片插值对迟早门定时恢复性能的影响。
余平[10]2003年在《基于小卫星移动通信的自适应阵列天线技术的研究》文中进行了进一步梳理陆地移动卫星通信系统在民用和军用通信领域都具有良好的应用前景。特种小卫星通信系统更以其高度的灵活性和低成本优势在远程情报采集、指令传递、人员调度等方面具有其它通信系统无法替代的作用。由于信道环境复杂，小卫星移动通信信号在本质上是多径传播，所以需要采用各种信号增强技术，以提高系统接收性能。前端采用自适应阵列天线的小卫星通信接收机，可通过一定的信号处理，从空间上区分信号和干扰，并且多个阵元还可获得分集增益，从而改善通信质量。基于自适应阵列天线的空分多址（SDMA）技术，是传统的时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）的一种多址倍增技术，可进一步提高频谱的有效利用率，增大系统容量。在给定各阵元的取样数据后，自适应阵列天线信号处理的问题一般可以归结到叁个方面：信号源数目的确定、波达方向（Direction of Arrival）的多用户检测和数字波束形成（Digital Beamforming，DBF）。这几个方面不是相互独立的，而是相互关联的。本人在查阅大量国内外相关科技文献资料的基础上，针对特种小卫星通信接收机中自适应阵列天线技术的有关技术问题做了以下几个方面的研究：（1）首先全面分析了信道中由于路径损耗和阴影效应而产生的大尺度衰落和由于多径效应而产生的小尺度衰落，并采用了一种适合特种小卫星移动通信系统的信道模型—全阴影模型；（2）在相关和非相关信号等条件下，对基于子空间的 MUSIC 方法的 DOA 估计性能进行了分析和仿真研究，并将其与传统的 DOA 估计方法进行了对比研究；（3）分析了 MUSIC 空间谱的谱峰的数值特征，采用了二次符号梯度算法来提取谱峰特征，并推导了谱峰特征提取的矩阵模型；在分析包含方位和俯仰信息的二维 MUSIC 空间谱的谱峰特征遍历搜索过程的基础上，采用了递归的格形搜索算法，确保了对二维 MUSIC 空间谱进行可靠而快速的谱峰搜索；（4）分析了数字波束形成的最佳权向量及其自适应调整的算法，并以数字波束形成（DBF）的理论为指导，针对小卫星多星测控问题，提出了对目标方位和俯仰二维方向进行自动跟踪的软天线系统的硬件实现结构。其中，考虑到工程可实现性，在充分利用了关于目标星空间位置的先验信息的情况下，采用了简便易行的梯度算法，保证了阵列输出权向量的自适应调整；（5）研究了一维 Rake 接收机的结构和性能，并将其与自适应阵列天线相结合，采用了一种二维 Rake 接收机结构。针对多用户多径情况下的 DOA 估计问题，采用了一种空时平滑算法。该算法能有效识别出各来波的 DOA，并将其与各用户 I<WP=6>自动分拣。与 FBSS 相比，该算法分辨力高，计算量小。
参考文献：
[1]. 低轨卫星CDMA短数据移动通信系统设计与分析[D]. 陈寅健. 中国科学院上海冶金研究所. 2001
[2]. 低轨小卫星移动通信与定位关键技术研究[D]. 卓永宁. 电子科技大学. 2006
[3]. 低轨小卫星移动通信系统的载波同步设计[D]. 李荔. 中国科学院上海冶金研究所. 2001
[4]. 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
[5]. 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
[6]. 星载地表无线电环境监测仪数据采集和处理单元设计与实现[D]. 江淼. 电子科技大学. 2003
[7]. 一种适用于低轨道通信卫星的基于动态接入概率的MAC层协议[D]. 邹一沙. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2005
[8]. 大多普勒频移下扩频接收机的快速同步研究和实现[D]. 张斌. 复旦大学. 2009
[9]. “CX-1”低轨小卫星地面手持终端扩频软件解调器的体系结构及关键算法研究[D]. 蒋毅凯. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2005
[10]. 基于小卫星移动通信的自适应阵列天线技术的研究[D]. 余平. 重庆大学. 2003
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