衞星通信畢業論文

【摘要】本文介紹了寬帶衞星通信，對OFDM系統的原理進行了分析，通過仿真分析等方法，重點闡述了有關寬帶衞星通信系統中的OFDM同步技術應用效果方面的問題，證實了技術應用的有效性。更多通信論文相關範文盡在職稱論文發表網。

【關鍵詞】通信論文

前言

寬帶衞星通信系統，是通信系統的重要組成部分，而OFDM技術，則是確保寬帶衞星通信系統功能能夠有效實現的基礎。將該技術應用到系統中，對於系統通信質量與信息傳輸速率的提高具有重要價值。

1、寬帶衞星通信概述

1.1寬帶衞星通信簡介

寬帶衞星通信又稱寬帶數據衞星通信，或無線多媒體通信，屬於以衞星為中轉站，為數據及信息的傳輸與接收提供平台的一種通信技術[1]。在寬帶微信通信的實現過程中，地球站同樣發揮着重要作用，其天線尺寸必須能夠達到要求，且需要具備覆蓋範圍廣、靈活性強等特點[2]。相對於其他通信方法而言，衞星通信具有可用頻譜資源少的特點，為確保寬帶能夠有效建設，必須提高頻率，以滿足建設要求[3]。Ka頻段具有干擾小的特點，且設備佔據面積小，易設置，重量輕，將其應用到衞星通信系統中，能夠有效減輕系統設備的重量，縮小其尺寸，與其他頻段相比，具有較高的優越性。將Ku頻段與數字壓縮技術相結合，應用到衞星通信過程中，同樣能夠達到提高通信效率的目的，但Ku頻段的應用存在一定的劣勢，即相對擁擠，因此不建議使用。

1.2寬帶衞星通信面臨的問題

雨衰、Qos、信道條件差，是寬帶衞星通信面臨的三大主要問題，具體如下：①衞星通信所面臨的環境相對複雜，由於信息以及數據需要在空間中傳播，因此受雲雨等天氣的影響，通常會產生較大的損耗，進而影響通信質量。目前，寬帶衞星通信系統已經將Ka頻段應用到了通信過程中，該頻段頻率在18~30GHz之間，受頻段頻率範圍的影響，Ka頻段具有對雨衰敏感、受雨衰影響大的特點，容易對通信質量的提高產生阻礙，採用相應技術解決上述問題十分必要。②Qos問題：在電信網絡中，Qos屬於通信標準的一種，一般包括寬帶、主觀質量等多方面內容。為獲取期望的Qos，對其進行監督與控制十分必要，應從協商、定義、資源預留等方向入手，首先實現對Qos的測量，進而對相應數據進行整理和歸納，最終達到動態控制的目的。③通信條件差的問題，在寬帶衞星通信過程中顯著存在，主要體現在延遲大、差錯率高等方面，極大的阻礙了通信質量的提高。OFDM屬於正交多載波傳輸方式的一種，具有較高的頻譜利用率，能夠有效克服ISI，抑制信道衰落，從理論上講，將該技術應用到寬帶衞星通信系統中，能夠使通信效果得到有效改善。

2、OFDM系統原理

2.1OFDM符號調製及解調

OFDM的原理在於將單路串行的數據進行劃分，使其成為多路並行的數據形式，在此基礎上，對其加以調製，使其能夠在頻譜相同的不同子載波上完成傳輸過程。在此過程中，需要保證不同子載波具有兩兩相交的特點。在OFDM系統下，調製過程相對簡單，只需採用一種數字調製方法，便可支持全部數據傳輸完成。

2.2循環前綴

OFDM具有對抗多徑時延擴展的功能，為避免前後兩個OFDM符號之間發生ISI問題，可通過在其中加入保護間隔的方法實現對各個符號的保護。保護間隔的長度一般為L，L需保證能夠大於最大時延擴展，只有這樣，才能夠有效避免信號與信號之間互相干擾的問題發生。可以採用空符號代表保護間隔，但該種方法通常會對正交情況產生影響。採用循環前綴的方法，將週期擴展插入到OFDM符號與符號之間，能夠有效解決上述問題，使OFDM的對抗多徑時延擴展功能更好的實現。

2.3收發機系統

收發機系統的工作流程如下：①接受信號。②對信號進行電磁轉換。③將傳輸過程中的循環前綴刪除。④對信號串聯與並聯的形式進行轉換。⑤對信號進行處理。⑥轉換信號串並聯形式。⑦解調，得到信息接收比特流。

2.4同步誤差分析

應從頻率偏移、符號定時偏差、採樣時鐘頻率偏移三方面，對同步誤差進行分析。以頻率偏移為例，其所造成的同步誤差如下：頻率偏移一半在發射機與接收機之間發生，多由子載波件的整數倍偏移以及小數倍偏移而構成。前者不會導致ICI發生，而後者則會引發ICI。將子載波間隔控制在2%以內，能夠避免上述問題發生。

3、寬帶衞星通信系統中的OFDM同步技術

3.1同步算法

同步算法主要包括Schmidl&Cox算法、利用PN序列前導符的算法等多種。3.1.1Schmidl&Cox算法Schmidl&Cox算法主要包括小數頻偏估計算法、整數頻偏估計算法、定時估計算法三種。以小數頻偏估計算法為例，該算法在每一幀OFDM符號前，均加入了同步頭，同步頭的訓練符號數量一般為2個，兩者均需要加入循環前綴，分別用於對不同的頻偏範圍進行評估，最終實現對通信情況的.計算。3.1.2利用PN序列前導符的算法利用PN序列前導符的算法主要包括定時改進算法與頻偏估計算法兩種，以定時改進算法為例：在AWGN信道中，設置固定的子載波總數，在固定的循環前綴下完成仿真，將其與不同子載波總數及前綴的情況進行對比，可以發現，兩者的性能各不相同，當子載波總數較小的時候，PN序列的長度必定會變短，進而影響算法性能，必須對這一問題加以重視。

3.2仿真

3.2.1幀檢測採用延時和相關方法，進行幀頭檢測，對訓練符號syml的結構進行了設置，後開始檢測。檢測後得出結論，當門限值在0.3~0.4之間時，幀檢測的性能能夠達到最好，當信噪比≥5dB時，檢測成功率能夠達到100%。如處於多徑衰落信道環境，受多經時延問題的影響，幀檢測的成功率會有所下降。3.2.2符號精定時考慮幀頭捕獲算法得到的幀頭，定位會落入相關函數的附近，因此需對符號精定時進行計算。仿真後發現，受循環前綴的影響，提前檢測基本不會影響解調過程，但如檢測滯後，則會導致ISI或ICI發生，可提前5~8個樣值，提高符號精定時效果。3.2.3偏差估計小數偏差可採用時閾相同的4段m序列方法完成估計過程，4段序列均為64樣值長。通過仿真可以發現，在不同信噪比下，不同仿真算法對偏差估計的性能也不同，當信噪比在10dB時，Schmidl&Cox算法中的整數頻偏估計算法性能最優。3.2.4相位跟蹤頻偏估計會存在殘留頻偏誤差，受其影響，系統性能容易下降，為解決上述問題，必須對載波的相位進行跟蹤。可採用導頻子載波完成相位的跟蹤過程，進而實現對載波頻偏的補償。3.2.5整體同步方案將循環前綴長度設置為32，子載波數設置為128，頻率偏差控制在0.3×156250=468.75kH的基礎上，對整體同步情況進行仿真，結果表明，在同步方案下，誤碼率性能與理想情況下的性能十分接近，表明同步情況較好。

4、結論

寬帶微信通信系統中，應用OFDM同步技術，同步效果較好，表明技術具有較高的應用價值，將其運用到系統當中，能夠使系統的同步狀態更加接近於理想狀態，對於通信效率以及通信質量的提高具有重要意義。

參考文獻

[1]張智.機載寬帶衞星通信系統的應用與關鍵技術分析[J].通訊世界，2015(17)：83~84.

[2]楊恆，黨軍宏，潘亞漢.寬帶衞星通信系統中強幹擾抵消方法[J].電訊技術，2014(06)：747~752.

[3]劉巖，陳海峯，肖福明.寬帶衞星通信系統及其軍事領域應用[J].信息化研究，2013(04)：1~6.