基于4G-OFDM体制的GEO卫星移动通信系统星载交换关键技术研究

In next generation satellite mobile communications, adopting OFDM can both improve the system resource utilization rate and be very conductive to the integration of satellite and terrestrial wireless and mobile communications. For the satellite mobile communication system, adopting GEO satellite with multi-beam and high gain antenna has a good perspective. Therefore GEO satellite mobile communication system based on OFDM has great research value, and it is expected to be the development direction of future satellite mobile communication systems. This project studies some key problems about on-board switching technology of geostationary orbit satellites with many spot beams. The main research points of the project are as follows: 1)A novel on-board switch scheme based on OFDM is proposed; 2)The satellite spot beam uplink/downlink multiple access scheme; 3)This satellite spot beam paper uplink/downlink cross-layer design procedure and algorithm; 4)A long term channel prediction method about the GEO satellite mobile channel; 5)An on-board suitable PAPR reduction method for the inherent PAPR problem in OFDM system. This method makes optimization of OFDM signal PAPR reduction and downlink subcarrier allocation jointly; 6)An on-board call admission control scheme based on network utility and dynamic system resource. The project research conclusions will be to provide simulation result in the On-board switch technology,multiple access scheme,resources allocation,PAPR resuction, call admission control etc about GEO Satellite Mobile Communication System Based on 4G-OFDM.

在卫星移动通信系统中采用OFDM技术既可以提高系统的资源利用率，又有利于与地面4G移动通信系统的紧密融合。而具有多点波束、大口径高增益天线的GEO卫星移动通信系统有着很好的发展前景，因此基于OFDM的GEO卫星移动通信系统有望成为未来卫星移动通信系统的发展方向。本项目以采用4G-OFDM体制的多点波束GEO卫星移动通信系统为研究背景，对星载交换的若干关键技术问题进行研究，主要包括：1）提出基于OFDM的星载交换技术；2）星地上下行链路多址接入技术；3）基于跨层设计的点波束星地上下行链路资源分配算法；4）GEO卫星移动信道的长时可预测性和预测算法；5）基于资源分配的点波束星地下行链路OFDM信号PAPR抑制算法；6）业务呼叫接纳控制方法。本项目的研究成果将在基于OFDM的GEO卫星移动通信系统的星载交换、多址接入以及资源分配、信道预测、PAPR抑制、业务呼叫接纳控制等方面提供较完整的技术支持和仿真验证。

在卫星移动通信系统中采用OFDM技术既可以提高系统的资源利用率，又有利于与地面4G移动通信系统的紧密融合。而具有多点波束、大口径高增益天线的GEO卫星移动通信系统有着很好的发展前景，因此基于OFDM的GEO卫星移动通信系统有望成为未来卫星移动通信系统的发展方向。本项目以采用4G-OFDM体制的多点波束GEO卫星移动通信系统为研究背景，对星载交换的若干关键技术问题进行研究，主要包括：1）提出基于OFDM的星载交换技术；2）星地上下行链路多址接入技术；3）基于跨层设计的点波束星地上下行链路资源分配算法；4）GEO卫星移动信道的长时可预测性和预测算法；5）基于资源分配的点波束星地下行链路OFDM信号PAPR抑制算法；6）业务呼叫接纳控制方法。我们提出了一种新型宽带星载数字信道化器，该数字信道化器以频域滤波技术为基础，完整实现了包括卫星上行宽带信号中各个业务子信号分离、业务子信号交换、交换后业务子信号综合等星上处理过程，最后形成卫星下行宽带信号，既适用于各个业务子信号带宽相同场景，又适用于各个业务子信号带宽不同场景。而且数值实验表明：与现有方法相比，该新型数字信道化器具有更好的性能和灵活性，而且大大降低了计算复杂度。