应用于中继卫星通信系统的16QAM-TCM技术研究

网格编码调制技术可以在不改变信息传输频谱带宽的条件下,改善信噪比,减少发射功率,降低误码率,其实现的方法是分割星座图形成子集,逐步增大星座图中信号点之间的最小欧氏距离。本论文在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,仿真了8PSK与16QAM-TCM两种调制技术的解调性能,仿真曲线反映了误比特率需求与所需信噪比之间的关系。仿真结果表明：① 在理想信道条件、I/Q（Inphase/Quadrature, 同相/正交）幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点条件下,假设误比特率需求为1E-7,16QAM-TCM技术的信噪比需求与8PSK调制技术的信噪比需求相比,分别可节省8.85 dB、9.04 dB、8.45 dB、10.2 dB、8.5 dB、14.6 dB的信噪比;② 在非线性信道条件下,当信噪比增大时,8PSK调制技术的误比特率在1E-3数量级附近波动,不再变化;③ 假设需求的误比特率为1E-7,16QAM-TCM调制技术非线性信道信噪比仿真值与理想信道信噪比仿真值相比,损失了4.8 dB。     

一种卫星移动多媒体广播COFDM系统的可用性研究

旨在研究COFDM系统应用在卫星移动多媒体广播中的可用性,文章给出一种基于“级联编码 相干检测 PN序列信道估计”方案的COFDM系统的基带模型,并对其进行了建模与仿真,具体内容包括收发端主要模块的系统构架设计以及信道干扰模型的设计与分析,然后给出基于本仿真所得到的系统误码率在卫星移动多径衰落传输环境中的变化情况,并且分析了仿真结果,最后验证了这种COFDM系统在卫星移动多媒体广播领域中的可用性。     

中继卫星系统测控传输体制的选择考虑

简述了数据中继卫星系统的主要任务、功能和工作特点，从卫星功率的有效利用、带宽的有效利用、较好的噪声性能几方面进行了中继卫星系统数据传输体制的讨论，并结合与国际常用数据中继卫星系纬数据传输体制接轨的要求，提出了我国数据中继卫星系统应选取的工作调制方式。文中比较了误码率一定的条件下BPSK、QPSK、MSK工作调制方式下的卫星功率的有效利用情况；结合由于数据中继卫星系统返向馈电铁路传输数据率大、频率资源有限所导致的对频带利用率的特殊要求，比较了BPSK、QPSK、8PSK、MSK等各种调制方式在中继卫星系统中的优缺点；在返向馈电铁路的噪声性能上对l／2卷积码率QPSK、2／3卷积码率QPSK、l／2卷积码率QPSK做了比较；介绍了其它国家中继星系统使用的调制体制。针对S频段与Ka频段前向、返向铁路数据传输的不同特点(如传输数据率的不同，传输带宽不同等)，建议提出了我国数据中继卫星系统所应采用的调制体制；同时，对中继卫星系统数据传输体制与目前我国的地基测控系统的兼容问题进行了初步考虑，提出了相应建议。     

用户星星间链路天线指向控制系统试验研究

仿真验证是设计控制器的重要一环。设计的用户星天线指向控制系统的半物理仿真试验系统是由天线样机及其驱动器、xPC实时仿真平台、图像处理计算机和中继卫星模拟器组成。中继卫星模拟器是试验系统的关键,基于用户星对中继卫星的跟踪规律,设计中继卫星模拟器。试验结果说明该试验系统有助于工程设计用户星天线指向控制系统。     

基于多天线中继的卫星-地面混合无线通信系统上行链路性能分析

研究了Rayleigh Rician非对称衰落信道下,以基站作为固定增益放大转发(AF)中继的卫星-地面混合无线通信系统上行链路性能。首先利用信道状态信息(CSI)得到中继配置多天线时系统的最大输出等效信噪比(SNR)。基于特殊函数推导出系统中断概率(OP)和概率密度函数(PDF)的解析表达式,并进一步得到各种调制方式下系统平均误符号率(ASER)的理论计算公式。最后通过无穷级数展开推导出高信噪比时平均误符号率的渐近闭合表达式,分析系统能获得的分集增益和阵列增益。计算机仿真表明所提出的性能分析方法的正确性,分析了天线数量和信道参数对卫星-地面混合无线通信系统性能的影响,为实际系统设计提供了参考和依据。     

一种高精度中继卫星捕获跟踪外场无线试验方法

为了验证中继卫星捕获跟踪系统设计,充分考虑地面环境和在轨应用的差异,提出基于近似远场条件下的中继卫星捕获跟踪技术验证方案。利用中继卫星设备、用户航天器模拟设备、高精度二维轨道模拟设备、光学指向设备、天线重力卸载设备以及地面测试设备等组成的验证系统进行捕获跟踪试验,给出了静目标和动目标捕获跟踪试验结果,并与仿真跟踪过程进行了比对。试验结果和仿真结果一致,验证了文章提出的中继卫星捕获跟踪技术验证方法的有效性,进而验证了捕获跟踪技术方案、单脉冲角跟踪体制、跟踪策略等,为中继卫星在轨可靠工作提供技术支撑。     

串行级联Turbo码在Ka频段静止卫星通信系统中的应用仿真研究

文章在分析Ka频段静止卫星信道特点的基础上,建立了信道仿真模型并进行了基带仿真;研究了不同天气条件下静止卫星通信系统的误比特率性能;基于这一模型,通过仿真研究了串行级联Turbo码在静止卫星信道条件下的性能。仿真结果表明,除了中雨、雷雨等恶劣天气状况之外,在通常的天气条件下,串行级联Turbo码可以提供约10dB左右的编码增益,可有效改善系统性能。     

M湍流信道下副载波BPSK调制系统的误码率分析

将FSO激光通信应用于遥测系统已成为技术发展趋势。讨论FSO激光通信中BPSK调制的误码率问题,提出一个复合信道模型。该模型考虑了大气衰减、M大气湍流模型和非零瞄准指向误差的共同影响,并利用Weibull分布拟合得到一个近似模型。基于这个近似信道模型,利用广义Gauss-Lagueree展开式,推导出误码率闭合表达式,并分析FSO激光通信副载波BPSK调制系统的误码率性能。数值仿真结果表明,推导的误码率理论值与仿真值十分接近。该研究有助于未来将激光通信应用于遥测系统的设计。     

基于卫星ATM传输系统的LDPC码构造方法研究

在卫星ATM传输系统中,由于信道的高误码率,要求对ATM信元进行有效的误码保护。LDPC码是一种性能优越的纠错码。文章针对卫星ATM传输系统构造了一种新型的非规则LDPC纠错码,并对规则和非规则LDPC码进行仿真对比。仿真结果表明,对小于6个ATM信元进行纠错保护时,非规则LDPC码和规则LDPC码具有相似的性能;当被保护信元数超过6个时,非规则LDPC码具有更优越的性能。     

中继信道中基于数字喷泉编码的功率分配策略

引入渐近最优喷泉码的概念,在总功率受限的前提下,讨论无线中继信道的功率分配策略。首先,针对中继缓存有限并且期望提升系统吞吐量的情况,提出合理的排队模型,并据此导出最优功率分配系数的隐式方程。然后,利用数值分析方法,给出加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下最优功率分配系数的数值解。最后,通过仿真观察并总结了数字喷泉编码下,无线中继信道在可达速率和二进制信噪比方面的性能。     

一类单通道信号的时频分析

根据循环平稳信号分析理论，对一类单通道信号进行了时频分析，并在此基础上提出了利用该信号在不同时段功率差值提取目标位置的方法，其最大优点在于可以固定中频带宽，从而省去滤波器组，同时具有精度高、抗噪声性能强的特点。仿真结果表明，采用功率检波法得到的结果与理论值是吻合的。     

和差通道相位差对差模跟踪接收机的影响分析

在数据中继卫星系统中,中低轨航天器常采用差模跟踪技术,完成对数据中继卫星的捕获跟踪,建立高速数据中继传输链路。文章根据某任务跟踪接收机实际设计参数,用Matlab／Simulink软件对和差通道相位差对跟踪性能的影响进行了仿真分析。     

中继卫星在轨动态捕获跟踪试验方法研究

针对中继卫星在轨捕获跟踪高速运动目标的动态性能测试难题,提出了一种基于静止目标（中继卫星地面站）,利用中继卫星姿态连续偏置运动模拟中继卫星与用户航天器之间的相对运动,开展中继卫星在轨动态捕获跟踪测试方法的研究。仿真分析和在轨试验结果验证了该方法的有效性,从而为我国首次天基数据中继试验任务的顺利完成奠定了基础。     

卫星信道中APSK星座的优化设计

为通过高阶调制信号增加卫星信道的容量,在给出幅度相移键控(APSK)信号特征的基础上,根据最小欧氏距离最大化和平均互信息最大的原则对APSK星座进行优化。给出了APSK最小欧氏距离和不同星座普遍适用的信道容量计算方法。仿真结果表明,最小欧氏距离和信道容量仅与相对半径有关而与相对相位无关。信噪比相同时不同APSK星座的信道容量差别很小,卫星信道中星座的优化可考虑功率利用率为主。     

低轨道CDMA卫星下行链路多径信道估计

为改善低轨道（LEO）卫星下行链路中多径时延扩展小于1个码片周期时最大似然信道估计方法因有色噪声影响导致的低信噪比时急速下降的性能。提出用卡尔曼滤波法对最大似然估计输出的估值进行滤波处理。仿真结果表明：当LEO卫星码分多址（CDMA）下行链路存在速率300 b/s的连续导频信号时,用最大似然估计级联卡尔曼滤波器的多径信道估计法能在载噪比40 dB的信噪比条件下具较好的性能。     

基于天链卫星的箭载Ka频段中继用户终端设计与实现

论述了一种利用中继卫星进行通信的通用型箭载Ka频段中继用户终端的设计方案,对微波信道技术、箭星指向算法技术、热控技术、通用化技术等关键技术进行了重点分析,最后给出了该通用型Ka频段中继用户终端的性能指标。     

雷达本振相位噪声的数字仿真技术

在现代雷达和通讯系统中 ,本振相位噪声越来越成为决定系统性能的关键因素。分析了本振调相、调幅噪声对相参雷达系统探测性能的影响 ,给出了主杂波环境下雷达发射机调相噪声以及发射机泄漏的调幅噪声的数字仿真模型。在雷达数字仿真系统中使用这些模型 ,可以在各种环境下定量分析微波本振相位噪声对目标探测性能的影响 ,对昂贵的微波系统提出满足总体设计要求的合理指标。     

星箭连接界面处环形分布动载荷识别

提出一种基于卫星结构响应的环形分布动载荷识别方法。首先基于脉冲响应函数，在时域内构建激励与响应之间的传递关系；进一步，利用B样条函数表示动载荷的环形分布函数，并结合卫星结构有限元模型和结构测点加速度响应，识别了动载荷的分布函数及其时间历程。以某卫星模型开展数值仿真研究，结果表明：在不同噪声水平，响应测点数以及B样条控制点数的情况下，本文所提出的方法能够准确识别卫星结构所受分布动载荷。本文方法能够为实际飞行情况下卫星载荷环境评估提供理论支撑。     

一种Ka频段单通道调制器的设计与实现

随着航天事业的不断发展,卫星平台及有效载荷的轻量化、小型化是未来航天系统的发展趋势。单通道单脉冲跟踪系统在航天器中有着广泛的应用,而单通道调制器是单通道单脉冲跟踪系统的重要组成部分。为顺应星载自跟踪系统轻量化、小型化发展趋势,根据工程化要求,采用多芯片微组装技术,通过合理的系统分析和仿真设计,在厚度为0.254mm、相对介电常数为2.2的ROGERS 5880介质基板上设计实现了一种Ka频段单通道调制器。该调制器实现了小型化和集成化,采用BJ260波导作为输入,其和通道增益大于30dB,噪声系数优于2.5dB,载波抑制大于50dB,调制抑制大于30dB,经过地面各项试验及在轨飞行验证,其各项指标满足要求。