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随着卫星通信技术的迅猛发展，将地面第三代合作伙伴计划(3GPP,3rdGenerationPartnership Project)长期演进(LTE, Long Term Evolution)引入到卫星通信系统中，构建基于LTE的新一代卫星移动通信系统成为主流趋势。上行接入技术是卫星移动通信系统的核心技术，直接影响系统性能。本文以LTE卫星上行接入技术为切入点，对上行随机接入、上行同步和上行功率控制等技术展开研究，主要工作如下：1．针对静止轨道(GEO, Geosynchronous Earth Orbit)卫星移动通信系统时延大的特点，设计并提出一种快速随机接入方法。该方法引入联合设计思想，分析了地面LTE系统随机接入帧和接入策略的可行性，在充分借鉴地面LTE随机接入技术的基础上，将随机接入控制信息和接入前导进行混合设计，给出适应卫星移动通信系统的精简的随机发送流程和特殊随机接入帧结构。理论分析和仿真结果表明，通过对保护间隔、循环前缀和控制信息等关键参数的优化设置，有效地提高了帧正确接收概率和平均接入时间性能。2.针对基于LTE的GEO卫星移动通信系统中大时延差的问题，给出一种基于交叉时隙分配策略的上行时隙同步方法。该方法联合考虑上行定时同步和资源分配，依据波束中心用户传播时延确定卫星上行接收帧定时参考，并根据波束内不同用户的位置信息，采用给远端用户分配超前时隙，给近端用户分配滞后时隙的交叉时隙分配方法，有效地减少了用户平均等待时间。理论分析和性能仿真结果表明，该方法性能上优于传统的滞后的上行同步方法，同时在保证误码率性能的前提下，减少了用户的等待时间。3．针对卫星通信系统大时延导致的功率控制效率低的问题，给出了一种基于指定式的联合开环和闭环功率控制算法。该算法首先采用开环功率控制，由用户根据卫星信道质量、卫星负荷状况、用户位置和业务质量要求等信息计算初始发射功率，尽可能提高初始发射功率准确度；在此基础上，卫星侧根据接收信号信干噪比情况对终端发射功率进行指定式的闭环功率控制，进一步减少开环功控误差。理论分析和性能仿真结果表明，该算法较功率攀升的传统功率控制算法，有效地提高了初始接入概率、降低了平均接入时间。