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低轨卫星OFDM通信链路信号检测方法仿真研究

丁晖  
【摘要】:同其它通信方式相比,卫星通信具有不受地理位置限制、覆盖面积大、容量大等优势,可以提供全天候通信,因此卫星通信是地面无线通信的有力补充和支持。其中,低轨卫星比其它卫星时延短,能更广泛地支持实时通信业务。但随着高速多媒体业务需求的激增和用户对服务质量要求的不断提高,频带资源问题也渐渐突出。因此,在低轨卫星通信中采用一种高效传输的体制尤为重要。 本文针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiple, OFDM)技术应用于低轨卫星通信,研究上行和下行链路的信号检测算法问题。该技术频带利用率较高,而且可抵抗信道衰落的影响。但是在卫星链路传输的信号也受到多普勒频偏、多用户间干扰等因素的影响而产生频率偏移。为了完成信号检测,需要对链路中传输的信号进行频偏补偿。 针对上行链路,本文在并行干扰去除(Parallel Interference Cancellation, PIC)算法基础上提出两种算法。一种是基于最小线性误差的PIC算法,该算法先通过最小线性误差方法估计误差,然后通过并行方式统一将各个载波的频率影响消除。另一种方法是最佳权数PIC算法,此法通过运算找出并行运算时的最精准值的系数来提高结果的精度。以上两种方法均能较好去除频率偏移。针对下行链路通信,本文以SchmidlCox算法和Kim算法作为基础,着重研究了时域和频域双重补偿,提出了时域和频域结合的最小均方算法。此法对误码率性能有较大提高。当信道环境较为复杂的条件下,研究了频域联合信道及频偏的空间交替最大算法,使用此法使信道传输中的错误码元个数降低。在信道参数未知信息较多时,采用一种不需太多先验知识的新的盲估计算法进行讨论。该算法是基于判决反馈均衡结构与递归最小二乘结合的优化恒模算法方法。此仿真结果表明,在盲信道环境下误码率仍能维持较低数值范围,保持较高质量的信号传输。


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