衛(wèi)星通信畢業(yè)論文

　　本文介紹了寬帶衛(wèi)星通信，對(duì)OFDM系統(tǒng)的原理進(jìn)行了分析，通過(guò)仿真分析等方法，重點(diǎn)闡述了有關(guān)寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的OFDM同步技術(shù)應(yīng)用效果方面的問(wèn)題，證實(shí)了技術(shù)應(yīng)用的有效性。更多通信論文相關(guān)范文盡在職稱(chēng)論文發(fā)表網(wǎng)。

　　通信論文

　　前言

　　寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，是通信系統(tǒng)的重要組成部分，而OFDM技術(shù)，則是確保寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能能夠有效實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。將該技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，對(duì)于系統(tǒng)通信質(zhì)量與信息傳輸速率的提高具有重要價(jià)值。

　　1、寬帶衛(wèi)星通信概述

　　1.1寬帶衛(wèi)星通信簡(jiǎn)介

　　寬帶衛(wèi)星通信又稱(chēng)寬帶數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信，或無(wú)線多媒體通信，屬于以衛(wèi)星為中轉(zhuǎn)站，為數(shù)據(jù)及信息的傳輸與接收提供平臺(tái)的一種通信技術(shù)[1]。在寬帶微信通信的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，地球站同樣發(fā)揮著重要作用，其天線尺寸必須能夠達(dá)到要求，且需要具備覆蓋范圍廣、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。相對(duì)于其他通信方法而言，衛(wèi)星通信具有可用頻譜資源少的特點(diǎn)，為確保寬帶能夠有效建設(shè)，必須提高頻率，以滿(mǎn)足建設(shè)要求[3]。Ka頻段具有干擾小的特點(diǎn)，且設(shè)備占據(jù)面積小，易設(shè)置，重量輕，將其應(yīng)用到衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠有效減輕系統(tǒng)設(shè)備的重量，縮小其尺寸，與其他頻段相比，具有較高的優(yōu)越性。將Ku頻段與數(shù)字壓縮技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到衛(wèi)星通信過(guò)程中，同樣能夠達(dá)到提高通信效率的目的，但Ku頻段的應(yīng)用存在一定的.劣勢(shì)，即相對(duì)擁擠，因此不建議使用。

　　1.2寬帶衛(wèi)星通信面臨的問(wèn)題

　　雨衰、Qos、信道條件差，是寬帶衛(wèi)星通信面臨的三大主要問(wèn)題，具體如下：①衛(wèi)星通信所面臨的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，由于信息以及數(shù)據(jù)需要在空間中傳播，因此受云雨等天氣的影響，通常會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，進(jìn)而影響通信質(zhì)量。目前，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)將Ka頻段應(yīng)用到了通信過(guò)程中，該頻段頻率在18~30GHz之間，受頻段頻率范圍的影響，Ka頻段具有對(duì)雨衰敏感、受雨衰影響大的特點(diǎn)，容易對(duì)通信質(zhì)量的提高產(chǎn)生阻礙，采用相應(yīng)技術(shù)解決上述問(wèn)題十分必要。②Qos問(wèn)題：在電信網(wǎng)絡(luò)中，Qos屬于通信標(biāo)準(zhǔn)的一種，一般包括寬帶、主觀質(zhì)量等多方面內(nèi)容。為獲取期望的Qos，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督與控制十分必要，應(yīng)從協(xié)商、定義、資源預(yù)留等方向入手，首先實(shí)現(xiàn)對(duì)Qos的測(cè)量，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸納，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)控制的目的。③通信條件差的問(wèn)題，在寬帶衛(wèi)星通信過(guò)程中顯著存在，主要體現(xiàn)在延遲大、差錯(cuò)率高等方面，極大的阻礙了通信質(zhì)量的提高。OFDM屬于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(shù)應(yīng)用到寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠使通信效果得到有效改善。

　　2、OFDM系統(tǒng)原理

　　2.1OFDM符號(hào)調(diào)制及解調(diào)

　　OFDM的原理在于將單路串行的數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，使其成為多路并行的數(shù)據(jù)形式，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其加以調(diào)制，使其能夠在頻譜相同的不同子載波上完成傳輸過(guò)程。在此過(guò)程中，需要保證不同子載波具有兩兩相交的特點(diǎn)。在OFDM系統(tǒng)下，調(diào)制過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需采用一種數(shù)字調(diào)制方法，便可支持全部數(shù)據(jù)傳輸完成。

　　2.2循環(huán)前綴

　　OFDM具有對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的功能，為避免前后兩個(gè)OFDM符號(hào)之間發(fā)生ISI問(wèn)題，可通過(guò)在其中加入保護(hù)間隔的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)符號(hào)的保護(hù)。保護(hù)間隔的長(zhǎng)度一般為L(zhǎng)，L需保證能夠大于最大時(shí)延擴(kuò)展，只有這樣，才能夠有效避免信號(hào)與信號(hào)之間互相干擾的問(wèn)題發(fā)生。可以采用空符號(hào)代表保護(hù)間隔，但該種方法通常會(huì)對(duì)正交情況產(chǎn)生影響。采用循環(huán)前綴的方法，將周期擴(kuò)展插入到OFDM符號(hào)與符號(hào)之間，能夠有效解決上述問(wèn)題，使OFDM的對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展功能更好的實(shí)現(xiàn)。

　　2.3收發(fā)機(jī)系統(tǒng)

　　收發(fā)機(jī)系統(tǒng)的工作流程如下：①接受信號(hào)。②對(duì)信號(hào)進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換。③將傳輸過(guò)程中的循環(huán)前綴刪除。④對(duì)信號(hào)串聯(lián)與并聯(lián)的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。⑤對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。⑥轉(zhuǎn)換信號(hào)串并聯(lián)形式。⑦解調(diào)，得到信息接收比特流。

　　2.4同步誤差分析

　　應(yīng)從頻率偏移、符號(hào)定時(shí)偏差、采樣時(shí)鐘頻率偏移三方面，對(duì)同步誤差進(jìn)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(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間發(fā)生，多由子載波件的整數(shù)倍偏移以及小數(shù)倍偏移而構(gòu)成。前者不會(huì)導(dǎo)致ICI發(fā)生，而后者則會(huì)引發(fā)ICI。將子載波間隔控制在2%以?xún)?nèi)，能夠避免上述問(wèn)題發(fā)生。

　　3、寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的OFDM同步技術(shù)

　　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(dǎo)符的算法等多種。3.1.1Schmidl&Cox算法Schmidl&Cox算法主要包括小數(shù)頻偏估計(jì)算法、整數(shù)頻偏估計(jì)算法、定時(shí)估計(jì)算法三種。以小數(shù)頻偏估計(jì)算法為例，該算法在每一幀OFDM符號(hào)前，均加入了同步頭，同步頭的訓(xùn)練符號(hào)數(shù)量一般為2個(gè)，兩者均需要加入循環(huán)前綴，分別用于對(duì)不同的頻偏范圍進(jìn)行評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)通信情況的計(jì)算。3.1.2利用PN序列前導(dǎo)符的算法利用PN序列前導(dǎo)符的算法主要包括定時(shí)改進(jìn)算法與頻偏估計(jì)算法兩種，以定時(shí)改進(jìn)算法為例：在AWGN信道中，設(shè)置固定的子載波總數(shù)，在固定的循環(huán)前綴下完成仿真，將其與不同子載波總數(shù)及前綴的情況進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，兩者的性能各不相同，當(dāng)子載波總數(shù)較小的時(shí)候，PN序列的長(zhǎng)度必定會(huì)變短，進(jìn)而影響算法性能，必須對(duì)這一問(wèn)題加以重視。

　　3.2仿真

　　3.2.1幀檢測(cè)采用延時(shí)和相關(guān)方法，進(jìn)行幀頭檢測(cè)，對(duì)訓(xùn)練符號(hào)syml的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)置，后開(kāi)始檢測(cè)。檢測(cè)后得出結(jié)論，當(dāng)門(mén)限值在0.3~0.4之間時(shí)，幀檢測(cè)的性能能夠達(dá)到最好，當(dāng)信噪比≥5dB時(shí)，檢測(cè)成功率能夠達(dá)到100%。如處于多徑衰落信道環(huán)境，受多經(jīng)時(shí)延問(wèn)題的影響，幀檢測(cè)的成功率會(huì)有所下降。3.2.2符號(hào)精定時(shí)考慮幀頭捕獲算法得到的幀頭，定位會(huì)落入相關(guān)函數(shù)的附近，因此需對(duì)符號(hào)精定時(shí)進(jìn)行計(jì)算。仿真后發(fā)現(xiàn)，受循環(huán)前綴的影響，提前檢測(cè)基本不會(huì)影響解調(diào)過(guò)程，但如檢測(cè)滯后，則會(huì)導(dǎo)致ISI或ICI發(fā)生，可提前5~8個(gè)樣值，提高符號(hào)精定時(shí)效果。3.2.3偏差估計(jì)小數(shù)偏差可采用時(shí)閾相同的4段m序列方法完成估計(jì)過(guò)程，4段序列均為64樣值長(zhǎng)。通過(guò)仿真可以發(fā)現(xiàn)，在不同信噪比下，不同仿真算法對(duì)偏差估計(jì)的性能也不同，當(dāng)信噪比在10dB時(shí)，Schmidl&Cox算法中的整數(shù)頻偏估計(jì)算法性能最優(yōu)。3.2.4相位跟蹤頻偏估計(jì)會(huì)存在殘留頻偏誤差，受其影響，系統(tǒng)性能容易下降，為解決上述問(wèn)題，必須對(duì)載波的相位進(jìn)行跟蹤�？刹捎脤�(dǎo)頻子載波完成相位的跟蹤過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波頻偏的補(bǔ)償。3.2.5整體同步方案將循環(huán)前綴長(zhǎng)度設(shè)置為32，子載波數(shù)設(shè)置為128，頻率偏差控制在0.3×156250=468.75kH的基礎(chǔ)上，對(duì)整體同步情況進(jìn)行仿真，結(jié)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(jié)論

　　寬帶微信通信系統(tǒng)中，應(yīng)用OFDM同步技術(shù)，同步效果較好，表明技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，將其運(yùn)用到系統(tǒng)當(dāng)中，能夠使系統(tǒng)的同步狀態(tài)更加接近于理想狀態(tài)，對(duì)于通信效率以及通信質(zhì)量的提高具有重要意義。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]張智.機(jī)載寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用與關(guān)鍵技術(shù)分析[J].通訊世界，2015(17)：83~84.

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　　[3]劉巖，陳海峰，肖福明.寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)及其軍事領(lǐng)域應(yīng)用[J].信息化研究，2013(04)：1~6.