本文關鍵詞：自適應編碼調制技術在衛(wèi)星通信中的應用

  更多相關文章： Ka波段 雨衰 衰減信道模型 自適應編碼調制 速率逐幀可變 低密度校驗碼 多載波多速率

【摘要】：在無線通信體系中,由于開放的通信信道條件,衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通信鏈路容易受到平均大氣條件的影響,尤其是采用Ka波段的高頻信號的系統(tǒng),容易受到降雨造成的雨衰影響,嚴重影響了系統(tǒng)的有效性和可靠性。數(shù)字系統(tǒng)中,通常可以通過信道編碼來提高可靠性,而采用調制來保證有效性。采用低階調制和大冗余編碼實現(xiàn)可靠性的提高方案中,當信道信噪比較高時,制約了系統(tǒng)的效率。采用高階調制和少冗余編碼實現(xiàn)有效性的提高的方案中,當信道信噪比過低,無法保障通信可靠穩(wěn)定地進行。針對功率和頻帶受限的衛(wèi)星通信系統(tǒng),自適應編碼調制技術具有對抗雨衰等干擾的作用,能夠提高通信系統(tǒng)的吞吐量。本文針對Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng),由于其受降雨衰減影響嚴重,在功率和頻帶受限的條件下,為對抗降雨對通信鏈路的衰減影響,采用自適應編碼調制技術,提高系統(tǒng)性能。首先,通過分析衛(wèi)星通信頻率和地面站地理條件與降雨衰減的關系,討論雨衰對系統(tǒng)的影響以及衰減值的度量,由此建立Ka頻段固定衛(wèi)星信道的衰減模型。然后,設計自適應編碼調制方案,采用LDPC編碼方式,結合QPSK、8PSK和16APSK調制方式構成編碼調制映射圖案,在接收端進行實時信噪比估計并傳送至發(fā)送端,發(fā)送端按照預定映射關系調整編碼碼率和調制方式,并采用特定的幀格式完成傳輸。在已建立的信道模型基礎上,對所設計的自適應編碼調制方案進行分析,通過仿真論證自適應策略,并對采用所設計的自適應編碼調制方案的系統(tǒng)進行吞吐量性能分析,并分析自適應傳輸系統(tǒng)的抗雨衰性能,得出采用自適應傳輸系統(tǒng)具有必要性和優(yōu)勢的結論。最后,說明自適應傳輸中涉及到的多載波多速率調制信號的產生和合并過程,給出自適應傳輸中信號處理過程和分析,介紹了本文中實現(xiàn)的系統(tǒng)組成和功能,并給出系統(tǒng)實現(xiàn)的整體方案,結合監(jiān)控自適應編碼調制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件的設計實現(xiàn),完成系統(tǒng)的實際測試并給出測試結果。本文整體從研究意義到研究方案設計以及可行性論證,并通過工程實踐,實現(xiàn)了自適應編碼調制傳輸系統(tǒng)。通過測試結果表明實際系統(tǒng)工作效果符合設計目標,滿足按照既定圖案切換速率的要求,達到要求性能指標。
【關鍵詞】：Ka波段 雨衰 衰減信道模型 自適應編碼調制 速率逐幀可變 低密度校驗碼 多載波多速率
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 衛(wèi)星通信概念11-14
• 1.1.1 衛(wèi)星通信11-12
• 1.1.2 衛(wèi)星運行軌道12-13
• 1.1.3 通信頻段13-14
• 1.1.4 鏈路傳播特性14
• 1.2 衛(wèi)星通信特點14-15
• 1.3 系統(tǒng)應用15
• 1.4 研究背景15-17
• 1.4.1 Ka頻段衛(wèi)星寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)15-16
• 1.4.2 衛(wèi)星寬帶通信鏈路特點16-17
• 1.4.3 自適應編碼調制技術17
• 1.5 研究現(xiàn)狀與意義17-19
• 1.5.1 Ka頻段衛(wèi)星通信國際發(fā)展17
• 1.5.2 國內Ka衛(wèi)星的研制現(xiàn)狀17-18
• 1.5.3 國內Ka頻段衛(wèi)星通信的應用方向18
• 1.5.4 自適應編碼調制技術18-19
• 1.6 論文安排19-20
• 1.7 本章小結20-21
• 第2章 雨衰條件下Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能21-33
• 2.1 Ka頻段衛(wèi)星通信傳輸影響因素21-23
• 2.1.1 自由空間傳播特性21
• 2.1.2 大氣氣體中的傳播21-22
• 2.1.3 云霧的影響22
• 2.1.4 閃爍的影響22
• 2.1.5 降雨的影響22-23
• 2.2 Ka頻段衛(wèi)星通信的降雨衰減量23-27
• 2.3 Ka頻段衛(wèi)星信道傳播特性27-29
• 2.4 雨衰對Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響29-31
• 2.5 Ka頻段衛(wèi)星通信的應用技術要素31-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 系統(tǒng)自適應策略設計33-50
• 3.1 常用的鏈路自適應技術33-37
• 3.1.1 鏈路自適應技術思想33
• 3.1.2 Ka頻段衛(wèi)星通信自適應傳輸33-35
• 3.1.3 自適應編碼調制算法分類35-36
• 3.1.4 影響自適應編碼調制性能的主要因素36-37
• 3.2 系統(tǒng)自適應策略37-43
• 3.2.1 系統(tǒng)的自適應方案37-43
• 3.3 鏈路傳輸幀格式43-45
• 3.4 系統(tǒng)自適應編碼調制的性能分析45-49
• 3.4.1 系統(tǒng)的吞吐量45-46
• 3.4.2 自適應編碼調制方式抗雨衰的性能分析46-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第4章 自適應編碼調制系統(tǒng)信號處理50-64
• 4.1 多載波多速率調制信號產生合并50-51
• 4.2 同步解調51-58
• 4.2.1 子幀捕獲52
• 4.2.2 符號同步52-56
• 4.2.3 載波同步56-58
• 4.3 LDPC編譯碼方法58-63
• 4.3.1 編碼原理58-59
• 4.3.2 譯碼方式59-63
• 4.4 本章小結63-64
• 第5章 系統(tǒng)實現(xiàn)和測試64-81
• 5.1 系統(tǒng)組成64-65
• 5.2 系統(tǒng)功能65-68
• 5.2.1 系統(tǒng)檢測功能65-66
• 5.2.2 地檢自適應編碼調制66
• 5.2.3 地檢自適應解調譯碼66
• 5.2.4 多突發(fā)信道狀態(tài)模擬66-67
• 5.2.5 功能及性能指標測試67
• 5.2.6 軟件監(jiān)控67-68
• 5.3 實現(xiàn)方案68-77
• 5.3.1 編碼調制模式69-71
• 5.3.2 通信監(jiān)控軟件71-77
• 5.4 系統(tǒng)測試77-80
• 5.4.1 測試原理77-78
• 5.4.2 測試條件78
• 5.4.3 測試結果78-80
• 5.5 本章小結80-81
• 結論81-83
• 參考文獻83-87
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單87-88
• 致謝88

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本文編號：815539