衛星通訊畢業論文

【摘要】本文介紹了寬頻衛星通訊，對OFDM系統的原理進行了分析，通過模擬分析等方法，重點闡述了有關寬頻衛星通訊系統中的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。更多通訊論文相關範文盡在職稱論文發表網。

【關鍵詞】通訊論文

前言

寬頻衛星通訊系統，是通訊系統的重要組成部分，而OFDM技術，則是確保寬頻衛星通訊系統功能能夠有效實現的基礎。將該技術應用到系統中，對於系統通訊質量與資訊傳輸速率的提高具有重要價值。

1、寬頻衛星通訊概述

1.1寬頻衛星通訊簡介

寬頻衛星通訊又稱寬頻資料衛星通訊，或無線多媒體通訊，屬於以衛星為中轉站，為資料及資訊的傳輸與接收提供平臺的一種通訊技術[1]。在寬頻微信通訊的實現過程中，地球站同樣發揮著重要作用，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]。相對於其他通訊方法而言，衛星通訊具有可用頻譜資源少的特點，為確保寬頻能夠有效建設，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，且裝置佔據面積小，易設定，重量輕，將其應用到衛星通訊系統中，能夠有效減輕系統裝置的重量，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，應用到衛星通訊過程中，同樣能夠達到提高通訊效率的目的，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寬頻衛星通訊面臨的問題

雨衰、Qos、通道條件差，是寬頻衛星通訊面臨的三大主要問題，具體如下：①衛星通訊所面臨的環境相對複雜，由於資訊以及資料需要在空間中傳播，因此受雲雨等天氣的影響，通常會產生較大的損耗，進而影響通訊質量。目前，寬頻衛星通訊系統已經將Ka頻段應用到了通訊過程中，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，容易對通訊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：在電信網路中，Qos屬於通訊標準的一種，一般包括寬頻、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，進而對相應資料進行整理和歸納，最終達到動態控制的目的。③通訊條件差的問題，在寬頻衛星通訊過程中顯著存在，主要體現在延遲大、差錯率高等方面，極大的阻礙了通訊質量的提高。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，抑制通道衰落，從理論上講，將該技術應用到寬頻衛星通訊系統中，能夠使通訊效果得到有效改善。

2、OFDM系統原理

2.1OFDM符號調製及解調

OFDM的原理在於將單路序列的資料進行劃分，使其成為多路並行的資料形式，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，便可支援全部資料傳輸完成。

2.2迴圈字首

OFDM具有對抗多徑時延擴充套件的功能，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充套件，只有這樣，才能夠有效避免訊號與訊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。採用迴圈字首的方法，將週期擴充套件插入到OFDM符號與符號之間，能夠有效解決上述問題，使OFDM的對抗多徑時延擴充套件功能更好的實現。

2.3收發機系統

收發機系統的工作流程如下：①接受訊號。②對訊號進行電磁轉換。③將傳輸過程中的迴圈字首刪除。④對訊號串聯與並聯的形式進行轉換。⑤對訊號進行處理。⑥轉換訊號串並聯形式。⑦解調，得到資訊接收位元流。

2.4同步誤差分析

應從頻率偏移、符號定時偏差、取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、寬頻衛星通訊系統中的OFDM同步技術

3.1同步演算法

同步演算法主要包括Schmidl&Cox演算法、利用PN序列前導符的演算法等多種。3.1.1Schmidl&Cox演算法Schmidl&Cox演算法主要包括小數頻偏估計演算法、整數頻偏估計演算法、定時估計演算法三種。以小數頻偏估計演算法為例，該演算法在每一幀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，兩者均需要加入迴圈字首，分別用於對不同的頻偏範圍進行評估，最終實現對通訊情況的.計算。3.1.2利用PN序列前導符的演算法利用PN序列前導符的演算法主要包括定時改進演算法與頻偏估計演算法兩種，以定時改進演算法為例：在AWGN通道中，設定固定的子載波總數，在固定的迴圈字首下完成模擬，將其與不同子載波總數及字首的情況進行對比，可以發現，兩者的效能各不相同，當子載波總數較小的時候，PN序列的長度必定會變短，進而影響演算法效能，必須對這一問題加以重視。

3.2模擬

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的結構進行了設定，後開始檢測。檢測後得出結論，當門限值在0.3~0.4之間時，幀檢測的效能能夠達到最好，當信噪比≥5dB時，檢測成功率能夠達到100%。如處於多徑衰落通道環境，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演算法得到的幀頭，定位會落入相關函式的附近，因此需對符號精定時進行計算。模擬後發現，受迴圈字首的影響，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。通過模擬可以發現，在不同信噪比下，不同模擬演算法對偏差估計的效能也不同，當信噪比在10dB時，Schmidl&Cox演算法中的整數頻偏估計演算法效能最優。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整體同步方案將迴圈字首長度設定為32，子載波數設定為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模擬，結果表明，在同步方案下，誤位元速率效能與理想情況下的效能十分接近，表明同步情況較好。

4、結論

寬頻微信通訊系統中，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，對於通訊效率以及通訊質量的提高具有重要意義。

參考文獻

[1]張智.機載寬頻衛星通訊系統的應用與關鍵技術分析[J].通訊世界，2015(17)：83~84.

[2]楊恆，黨軍巨集，潘亞漢.寬頻衛星通訊系統中強幹擾抵消方法[J].電訊技術，2014(06)：747~752.

[3]劉巖，陳海峰，肖福明.寬頻衛星通訊系統及其軍事領域應用[J].資訊化研究，2013(04)：1~6.