卫星通信系统中ofdm同步技术研究

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1、第一章绪论1.1背景及问题的提出随着社会对信息交流的需求日益增加，信息高速公路的建设越来越为人们所重视。自从1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，国际通信卫星已经发展到第九代，如此迅猛的发展速度正是由于卫星通信距离远，不易受时域、地域和空域的影响。目前卫星通信已成为当今先进的通信技术之一，在卫星电视广播、远程教育、互联网、军事、紧急救援系统以及移动通信等方面得到了广泛的应用，新一代宽带卫星系统不仅提供个人电信业务、多信道广播、互联网和互联网的远程传送、地面多媒体通信系统的接入，而且成为实现全球无缝个人通信、互联网空中高速通道必不可少的手段[1]。近年来卫星通信新技术的不

2、断发展，如甚小口径天线地面站系统、中低轨道的移动卫星通信系统等都受到了人们的广泛关注，卫星通信已经成为未来全球信息高速公路的重要组成部分。随着无线通信时代的到来，人们把更多的注意力集中在如何能够复杂的无线信道中获取高质量的信号。由于实际中所能用到的频率资源非常有限，因此，在有限的带宽里实现高速率传输是无线系统面临的首要问题。OFDM(正交频分复用)技术能有效解决这个问题。OFDM技术起源于2O世纪5O年代，并于9O年代之后涉足宽带通信和广播领域[2]。越来越多的人认为其在未来高速数字通信中，尤其在高速移动数字通信中，将占据重要位置。在无线宽带接入、第四代移动通信和铁路等部门的

3、无线网络中，OFDM技术都将成为核心技术之一。作为新一代无线通信调制技术，OFDM(正交频分复用)能够提供大容量的信息传送，并解决了在移动终端传输高速数据时无线信道性能变差的问题，从而极大地提高了传输信道的质量。基于OFDM技术的宽带无线通信正处于快速发展中。宽带卫星通信易受下雨等大气干扰影响，信道特性较差，且频谱资源紧张。正交频分复用(OFDM)技术具有抗多径衰落，频谱利用率高等优点，适合于在宽带卫星 通信这种无线环境下进行高速传输[3]。为了实现一个真正意义上的OFDM系统，同步是一个关键的问题。1但是从整体发展水平来看，我国卫星通信与世界先进水平还有一定差距。中国的宽带

4、卫星系统研究工作与国外相比，起步时间晚、覆盖范围小、数据传输速率低。如何进一步提高卫星传输速率，使之更加符合军事应用及人民群众日常生活需要成了一个迫切的问题。1.1国内外研究现状卫星通信是当前世界通信网络领域的一个组成部分，它跨越了所有地面障碍为电话、电视及各类数据传输建立了完全可靠的全球性的通信链路。卫星通信多址能力、分配能力、灵活性、易操作性以及易开通性已在各种新业务上得以发展应用[4]。1.2.1国外卫星通信的研究与发展状况卫星通信的设想最早是英国人阿瑟C·克拉克提出的，1945年10月他在《无线电世界》杂志上发表的一篇题为《地球外的中继站》的文章中，提出了在静止轨道上

5、放置3颗卫星来实现全球通信的设想[5]。但这一设想直至1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星SPUTNIK，才使人们看到了真正实现卫星通信的希望。其后又历经8年试验，1965年，以美国通信卫星公司为首的“国际通信卫星组织(NITELSAT)”发射了世界上第一颗商用静止轨道卫星“晨鸟”号，进行电视、电话传输[6]。这标志着经过20年的探索和试验，卫星通信终于从探索阶段进入了实用阶段。60年代中期至70年代中期主要是国际卫星通信发展阶段，期间，卫星通信在国际通信领域具有最新、最重要的地位，许多国际卫星通信组织相继出现，并建立了多种国际卫星通信系统，为国际通信和

6、电视传输展开了新的一页。首次利用卫星进行移动通信则是1976年美国通信卫星公司（COMSAT）开发的海事卫(MARISAT)通信系统。后来，经国际海事组织（IMO）倡导，于1979年成立了国际海事卫星组织(INMARSAT)。经过近20年的迅速发展，INMARSAT今天已发展成为海陆空全方位提供移动卫星通信服务的全球性通信组织，并正式更名为国际移动卫星组织[7]。经过几十年的发展，卫星通信技术得到了长足进步，通信频率不断提高，通信带宽也不断增大。所承载的也不再只是低速业务，宽带通信服务已经成为卫星通信的主流，卫星通信已经步入宽带通信服务时代。具有代表性的宽带通信卫星有：Int

7、elsat-9、10系列卫星[8]、iPStar通信卫星[9]、Inmarsat-4卫星[9]、APSTAR-6卫星2[10]等。除此之外，美国还开展了大量因特网太空实验和研究计划，包括：OMNI研究实验、CLEO研究实验和构建星（行星）际因特网的计划[11-13]。总之，随着技术的发展和新型通信卫星不断涌现，通信卫星正在赋予新的特点，除了具有数字化、移动化、宽带化的特点外，还将具有网络化和IP化等新的特点。上述资料表明，国外各国对卫星通信技术有较深入的研究，并且取得了一定的成果。1.1国内卫星通信的研