卫星通信中信噪比估计技术研究

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卫星通信第1章

卫星通信第1章

名词解释:

1 卫星通信:是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波,在两个或多个地球站之间进行的通信。

2 宇宙通信:以宇宙飞行体或通信转发体为对象的无线电通信称为宇宙通信。

3 摄动:对静止卫星来说,由于地球结构的不均匀和太阳,月亮的引力的影响等,将使卫星轨道参数随时变化,不断偏离出开卜勒法则确定的理想轨道,产生一定的漂移这种现象称为摄动.

填空:

1 宇宙通信包括三种形式:(1)(地球站)与(宇宙站)之间的通信,(2)(宇宙站)与(宇宙站)之间的通信,(3)通过宇宙站的(转发或反射)进行地球站之间的通信。

2 卫星通信系统通常由(通信卫星),(地球站)(跟踪遥测及指令系统)和(监控管理系统)等四大部分组成。

3 通信卫星主要由(天线分系统),(通信分系统),(遥测指令系统),(控制分系统)和(电源分系统)等五部分组成。

简答:

1卫星通信与其它通信手段相比,具有哪些明显的特点?

答:(1)通信距离远,且费用与通信距离无关;

(2)覆盖面积大,可进行多址通信;

(3)通信频带宽,传输容量大;

(4)机动灵活;

(5)通信线路稳定可靠,传输质量高。

2 简述卫星通信的基本工作原理。

答:首先,经市内通信线路送来的电话信号,在一个地球站的终端设备内进行多路复用,成为多路电话的基

带信号,在调制器中对中频载波进行调制,然后经上变频器变换为微波频率f1的射频信号,再经功率放大器、

双工器和天线发向卫星。这一信号经过大气层和宇宙空间,信号强度将受到很大的衰减,并引入一定的噪声,

最后到达卫星。在卫星转发器中,首先将微波频率f1的上行信号经低噪声接收机进行放大,并变换为微波频

率较低的下行频率f2的信号,再经功率放大,由天线发向收端地球站。

由卫星转发器发向地球站的载波频率f2的信号,同样要经过大气层和宇宙空间,也要受到很大的衰减,最后到达收端地球站。由于卫星发射功率较小,天线增益较低,所以收端地球站必须用增益很高的天线和噪声非常低的接收机才能进行正常接收。收端地球站收到的信号经双工器和接收机首先将载波频率f2的信号变换为中频信号并进行放大,然后经解调器进行解调,恢复为基带信号。最后利用多路复用设备进行分路,并经市内通信线路,送到用户终端。

基于曲线拟合的信噪比估计校正方法

基于曲线拟合的信噪比估计校正方法

第47卷第5期 2007年1O月 Vo1.47 No.5 Oct.2007 

文章编号:1001—893X(2007)05-0086-03 

基于曲线拟合的信噪比估计校正方法 

叶淦华 ,张邦宁2,陆锐敏 

(1.总参第六十三研究所,南京210007;2.解放军理工大学通信工程学院,南京210007) 

摘要:介绍了QPSK调制的DSSS接收机中基于矩估计的信噪比估计算法,以及在FPGA上实现该 

算法的关键技术。由于实现误差超出期望,运用了基于曲线拟合的校正方案。以估计幅度值和幅度 

差值作为自变量和因变量,运用曲线拟合工具获得信噪比估计值应有的修正误差。依据该修正值调 

整测试值,可使信噪比估计性能大幅提升。最后通过实测证明了校正算法的性能。 

关键词:DSSS;信噪比估计算法;曲线拟合;FPGA 

中图分类号:TN911 文献标识码:A 

Revised SNR Estimator Based on Curve Fitting 

YE Can—hua ,ZHANG Bang—ning2,LU Rui—min 

(1.The 63rd Research Institute of PLA General Staff Headquarters, 

Nanjing 210007,China;2.Institute of Communication Engineering, PLA University of Science and Technology,Nanjing 210007 China) 

Abstract:In a QPSK modulated DSSS receiver.a moments SNR estimator iS introduced along with its im— 

plementation on FPGA devices.To improve the estimatorg precision,an algorithm based on curve fitting is 

一种QPSK突发信号的信噪比估计方法

一种QPSK突发信号的信噪比估计方法

信号与信息处理 

一种QPSK突发信号的信噪比估计方法 

李 辉,吴 争 (中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081) 摘要介绍了几种信噪比的估计方法,对这些估计方法的性能做了比较,得到了一种适合于QPSK突发信号信噪比估 计的方法,并介绍了其FPGA实现。所采用的信噪比估计方法利用训练序列的相关峰值和能量值进行运算,从而得到估计的 信噪比。通过MATLAB仿真和硬件实现表明,利用较短的训练序列就可以得到范围较宽、准确度较高的信噪比估计值,其应用 可扩展到其他类似突发通信系统中。 关键词信噪比估计;数据辅助;FPGA;TDMA 中图分类号TN919 文献标识码 A 文章编号 1003—3106(2007)09—0026—02 A SNR Estimation Method for QPSK Burst Signals U Hui.WU Zheng (The 54th Research Institute of CE ,Shijiazhuang Hebei 050081,China) Abstract Several methods for SNR estimation are introduced,and an appropriate method suitable for SNR estimation of QPSK burst signal is obtained by a comparison of the performances of these methods.The FPGA implementation of the method is also introduced。This method USeS the correlative peak and energy value of training sequence for calculation,and gets the estimated SNR.The simulation with MATLAB and the hardware implementation show that the estimated SNR has a wide range and the accuracy is acceptable。Its application can be expanded tO other similar burst communication systems. Key words SNR estimation;data—aid;FPGA;TDMA 

卫星通信链路上下行及单双通道计算方法研究

卫星通信链路上下行及单双通道计算方法研究

卫星通信链路上下行及单双通道计算方法研究

卫星通信链路是指实现地球站与卫星之间的通信传输的网络,由地

球站、卫星及卫星传输业务中心组成,其中,上行链路是指地球站向卫

星发送信号的传输,下行链路是指卫星向地球站发送信号的传输。针对

卫星通信链路上下行及单双通道计算方法的研究,本文将从以下几个方

面进行分析。

一、卫星通信链路上下行

在卫星通信链路中,上行链路主要是用户终端向卫星上传数据,下

行链路主要是卫星向用户终端下传数据。对于卫星通信链路上下行,需

要分别进行计算,下面对两者进行详细介绍。

1.上行链路计算方法

卫星通信链路的上行链路主要涉及到用户终端与卫星之间进行的数

据传输问题,需要考虑到地球站与卫星之间的距离、天线、信号传输损

耗等参数对上行链路传输效率的影响。上行链路的计算方法需要考虑以

下参数:

(1)地球站与卫星之间的距离

地球站与卫星之间的距离是上行链路中的重要参数,可以使用卫星

轨道参数计算得出。卫星轨道参数包括卫星高度、轨道倾角、轨道升交

点赤经等参数,根据这些参数可以通过公式计算地球站与卫星之间的距

离。

(2)天线增益和功率

天线增益和功率对上行链路传输效率也有很大影响。天线增益是指

天线辐射出的电磁波能量与理论理想天线辐射出同等能量的比值。功率

是指每单位时间内的能量变化量。

(3)传输损耗卫星通信链路的上行链路传输损耗主要由大气透明度、电离层扰动、

雨雪等因素造成,需要进行准确的计算。

2.下行链路计算方法

卫星通信链路的下行链路主要涉及到卫星向用户终端上传输数据的

问题。下行链路计算需要考虑以下参数:

(1)卫星天线增益和功率

卫星天线增益和功率对下行链路的数据传输也有很大的影响。卫星

天线增益受到海洋反射和大气损耗的影响,功率则需要考虑卫星传输能

力和用户终端接收能力。

(2)天线和接收器的带宽

天线和接收器的带宽会影响到下行链路的传输效率,并且需要考虑

信噪比、码率等因素。

二、单双通道计算方法

卫星通信链路的单双通道计算方法是对卫星通信链路中物理层的指

一种M进制数字信号的信噪比估计方法

一种M进制数字信号的信噪比估计方法

2008年4月 第25卷第2期 枣庄学院学报 JOURNAL OF ZAOZHUANG UNIVERSⅡrY Apr.2008 V01.25 NO.2 

一种M进制数字信号的信噪比估计方法 

高珊 ,金秀英 

(1.枣庄学院物理与电子工程系,山东枣庄’277160;2.全北大学电子信息学院,全罗北道全州市韩国664—14) 

[摘要]信噪比估计在许多现在无线通信系统种起着重要的作用,如自适应编码和调制,越区切换,功率配置方案等. 

无线通信系统中,随时间不断变化的信道需要一种简单精确的SNR估计装置来提高系统性能.本文提供了一种有效的 

针对M进制数学信号的SNR估计方法.这种方法可以运用很少的观察数据来估计SNR值,并且估计的方差可以控制 

在1dB以内.文章对不同M值的多进制调制系统进行了计算机仿真和具体的分析,分析和仿真的结果表明本方法对很 

宽的信噪比范围都可以进行有效的估计. 

[关键词]信噪比估计;M进制信号;自适应调制 

[中图分类号]TN92 [文献标识码]A [文章编号]1004—7077(2008)02—0062—03 

0引言 

移动通信系统中接收信号的信噪比(SNR)估St非常重要.它提供了切换、功率控制 和信道分配算法所需的信道质量信息,这对于蜂窝和卫星通信系统来说是非常重要的; 

同时,许多解调和译码的算法都需要准确的信噪比信息才能达到最优的性能,因此信噪 

比估计的研究在近几年来逐渐成为研究热点¨J. 

多数无线通信标准都是采用M进制数字相位调制(MPSK)或M进制正交幅度调制 

(MQAM)的.相对于如2PSK这样的简单相位调制信号的信噪比估St,QAM信号特别是 

高阶QAM的信噪比估计要难的多.而大部分用于MPSK的信噪比估St方法都不能用于 

估计QAM信号 J. 

目前,已经有很多文献提出了MPSK信号的信噪比估St方法,但是这些方法大部分 都比较复杂或者需要大量的观察数据用于估计 “ .例如,许华等提出的QAM信号的信 

卫星通信常用调制方式识别算法研究

卫星通信常用调制方式识别算法研究

胡洪坡,梁书剑,王志敏,付 健 

(总参通信训练基地训练部科研所,河北省张家口市075100) 

摘 要 文章提出了一种卫星通信常用调制方式识别的新算法,该算法综合运用小波分 

析方法、模式识别方法,将,J、波分解空间的尺度系数方差作为特征向量,利用FISHER准 

则进行调制方式识别。仿真结果表明,该算法在信噪比5 dB以上时识别概率能达到90% 

以上.具有较高的实用性与可行性。 

关键词 调制方式;识别;小波;FISHER准则 

信号调制方式的自动识别在电子对抗、频谱管 

理、认知无线电等领域有着广泛的应用。现代卫星通 

信系统大多采用数字调制方式。常用的有2PSK(二 

进制相移键控)、4PSK(四进制相移键控)、8PSK(八 

进制相移键控)、2FSK(二进制频移键控)、4FSK(四 

进制频移键控)、MSK(最小频移键控)等调制方式。 

通常使用的调制识别方法主要思想是:在对于接收 

信号特性未知情况下,通过一定的技术手段获取信 

号在时域、频域的一些特征参数。然后根据相应算法 

鉴别出接收信号的调制方式,以便为相关应用提供 

决策支持。 在调制方式识别领域.国内外技术人员提出了 

各种有效的识别算法,并有大量的文献进行了相关 

技术的研究总结。但相关研究也存在一些问题:一部 

分识别算法虽然精度比较高,但由于加入了复杂的 

计算过程,算法运行时间较长,工程实现比较困难; 

另一部分算法精度指标比较好、技术实现比较容易, 

但需要掌握一定的先验知识,如频率、相位及信息的 

相关知识。在有些情况下这些先验知识不容易获得; 

还有一部分算法可以对信号进行盲识别,但对于信 

噪比的要求比较高,在信噪比低于0 dB时识别概率 

不理想E1 ̄3]。 为了解决上述问题,本文提出了一种新的识别 

算法,结合小波变换和尺度空间方差构成特征矢量, 

利用模式分类中的FISHER准则实现调制方式的识 

别。此方法理论依据充分,技术实现容易,不需要信 

6 号的先验知识。且在低信噪比情况下识别概率较高, 

信噪比在光学成像系统中的意义

信噪比在光学成像系统中的意义

一、信噪比的基本概念

信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)是一个衡量信号质量的重要参数,广泛应用于各种通信和成像系统。在光学成像系统中,信噪比尤其关键,因为它直接影响到成像质量的高低。信噪比的定义是信号功率与背景噪声功率的比值,通常用分贝(dB)来表示。一个高的信噪比意味着信号在背景噪声中更容易被识别和提取,从而提高了成像的清晰度和可靠性。

1.1 信噪比的数学表达

信噪比可以通过以下公式进行数学表达:

\[ \text{SNR} = 10 \cdot \log_{10}

\left(\frac{P_{\text{signal}}}{P_{\text{noise}}}\right) \]

其中,\(P_{\text{signal}}\) 是信号的功率,\(P_{\text{noise}}\) 是噪声的功率。

1.2 信噪比在光学成像中的重要性

在光学成像系统中,信噪比对于图像的清晰度、对比度和细节的呈现至关重要。一个高信噪比的成像系统能够提供更清晰的图像,减少噪声对图像质量的影响,使得观察者能够获得更准确的视觉信息。

二、信噪比对光学成像系统性能的影响

2.1 信噪比与图像清晰度

图像清晰度是衡量成像系统性能的一个重要指标。信噪比越高,意味着图像中的信号成分越强,噪声成分越弱,从而图像的细节和边缘更加清晰可见。

2.2 信噪比与图像对比度

对比度是图像中明暗区域差异的度量。高信噪比可以提高图像的对比度,使得图像中的不同区域之间的界限更加明显,增强了图像的视觉冲击力。

2.3 信噪比与图像细节

图像细节是指图像中微小特征的呈现能力。信噪比的提高有助于保留图像中的细微特征,使得观察者能够观察到更多的细节信息。

2.4 信噪比与图像质量评估

在光学成像系统中,信噪比是评估图像质量的关键参数之一。通过测量信噪比,可以定量地评估成像系统的性能,为系统设计和优化提供依据。

信噪比与数据传输速率的关系研究

信噪比与数据传输速率的关系研究

一、信噪比概述

信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)是衡量信号质量的一个重要指标,它描述了信号强度与背景噪声强度之间的比例关系。在通信领域,信噪比对于数据传输速率和传输质量有着直接的影响。一个高的信噪比意味着信号在传输过程中受到的干扰较小,从而能够实现更高的数据传输速率和更好的信号质量。

1.1 信噪比的定义与计算

信噪比通常用分贝(dB)来表示,其计算公式为:

\[ \text{SNR (dB)} = 10 \times \log_{10}

\left(\frac{P_{\text{signal}}}{P_{\text{noise}}}\right) \]

其中,\( P_{\text{signal}} \) 是信号功率,\( P_{\text{noise}} \) 是噪声功率。信噪比的数值越大,表示信号质量越好。

1.2 信噪比的重要性

在通信系统中,信噪比对数据传输速率和误码率有显著影响。高信噪比可以提高数据传输的可靠性,降低误码率,从而提升通信系统的整体性能。

二、数据传输速率与信噪比的关系

数据传输速率是指在单位时间内传输数据的能力,通常以比特每秒(bps)来衡量。信噪比与数据传输速率之间存在着密切的关系。

2.1 数据传输速率的定义

数据传输速率,也称为比特率,是衡量通信系统性能的关键指标之一。它决定了系统在单位时间内能够传输的数据量。

2.2 信噪比对数据传输速率的影响

信噪比是影响数据传输速率的重要因素之一。在相同的带宽条件下,信噪比越高,系统能够实现的数据传输速率也越高。这是因为高信噪比意味着信号在传输过程中受到的干扰较小,从而可以在相同的时间内传输更多的数据。

2.3 信道容量与信噪比

香农-哈特利定理(Shannon-Hartley theorem)提供了信道容量与信噪比之间的关系。根据该定理,信道容量 \( C

MPSK信号一种有效的SNR估计算法

MPSK信号一种有效的SNR估计算法

牛和昊;何元智;刘圆

【摘 要】Estimation of the signal-to-noise ratio(SNR)at the receive side is

an important task in many communication sys-tems. The MPSK signal is a

common modulation signal,which has constant envelope characteristic. An

efficient SNR estimation algorithm for this kind of signal is proposed,which

uses the mean value and variance of the signal envelope to estimate,and it

has the advantage of small computation and low complexity. The

performance of the algorithm is simulated in Matlab,and it is compared

with other algorithms. The results indicate that the algorithm estimates the

signals accurately and has excellent applica-tion value.%对接收信号进行信噪比估计是许多通信系统要完成的重要工作。具有恒包络特性的MPSK信号是常见的调制信号,对该类信号提出了一种有效的信噪比估计算法,该算法利用信号包络的均值和方差进行估计,具有计算量小复杂度低的优点。用Matlab仿真了该算法的性能,并与其余几种算法做了比较,结果表明该算法估计准确,有很好的应用价值。

信噪比估计方法研究

第21卷 Vo1.21 第6期 No.6 电子设计工程 Electronic Design Engin 2013年3月 Mar.2013 

信噪比估计方法研究 

徐卓异.王兵 

(北京卫星信息工程研究所北京100083) 

摘要:在QPSK调制方式下,分别研究推导了基于辅助数据的极大似然比信噪比估计算法研究、基于矩的信噪比估 

计算法研究以及基于高阶累积量的信噪比估计算法。通过仿真比较了信噪比估计算法的性能,着重分析比较了采用 

的迭代次数及数据长度等参数对算法性能的影响,最终根据算法各自的特点给出了相应的适用范围。 

关键词:信噪比估计;辅助数据;QPSK信号;高阶累积量 中图分类号:TP914 文献标识码:A 文章编号:1674—6236(2013)06—0135—03 

Research on SNR estimation algorithm 

XU Zhuo-yi,WANG Bing 

(BeijingInstitute ofSatellite Information En#neenng, 100086,China) 

Abstract:This paper researches the SNR estimation algorithms that based on the data-aided m ̄imum likelihood SNR 

estimator,based on the order and high order moments SNR estimation method of QPSK modulation signals.The simulation result compares the algorithms and shows the influence of iteration numbers and the data len ̄h parameters on the performance 

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