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卫星通信作为地面通信网络的重要补充,在应急通信、海事通信等方面具有不可替代的作用,近年来随着全球互联网的迅猛发展,卫星通信总体朝着大容量、高速率、宽带化的方向发展。由于传统的卫星通信方式难以承载大数据量的信息交互且频带资源非常有限,如何在卫星通信宽带化的同时提高其频谱利用率是一个亟需解决的问题。卫星信道环境复杂多变,主要受多径效应、阴影效应和雨衰效应等因素的影响,因此需要寻找一种先天具有较强抗频率选择性衰落的信号传输方式,OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术即具有这方面的优势。目前卫星通信系统中主要以TDMA、FDMA为主,将OFDM技术应用于卫星通信方兴未艾。OFDM系统一般采用相干检测,相干检测需要靠信道估计来实现,同时由于卫星信道环境复杂,信号在信道传输过程中会出现较大衰落和畸变,接收端必须配置信道估计和均衡模块才能补偿接收信号以达到相对满意的通信质量,因此信道估计与均衡技术在基于OFDM的卫星宽带通信中是一个重要的研究点。论文在研究Ka频段卫星通信信道特性及OFDM技术原理的基础上,设计了基于OFDM的宽带卫星通信系统下行链路仿真模型,提出了维纳滤波与卡尔曼滤波级联的OFDM信道估计算法和基于改进高斯插值算法的OFDM信道估计算法。论文的主要研究工作如下:(1)通过分析卫星移动通信信道的特点搭建了 ka频段卫星移动信道的模型,仿真分析了 ka频段卫星移动信道模型的性能,设计了基于OFDM的宽带卫星通信系统前向链路模型,同时搭建完成相应的仿真平台。(2)针对Ka频段卫星信道的特性,本文提出了一种基于维纳滤波与卡尔曼滤波级联的OFDM信道估计算法,对该算法在实际信道中进行了仿真验证,仿真结果表明,该算法在卫星信道下具有较好的性能,比单独使用维纳滤波器时的误码率性能有一定改进。(3)在研究OFDM经典插值算法的基础上,提出一种改进去噪高斯插值算法,对该算法的性能进行了仿真研究,研究结果表明,相比于线性插值算法和高斯插值算法,在同等信道条件下,改进去噪高斯插值算法对数据子载波处的信道响应的拟合度更高,误差更小,可以获得更小的误码率。