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准正交时分复用（QOTDM）是一种高效的连续波时分复用技术,将其用在卫星下行链路传输体制中,可以增加用户容量,降低星上处理复杂度。Ka频段频带资源丰富,因此,研究QOTDM在Ka频段移动卫星下行链路中的传输特性有广阔的应用前景。本文主要研究了基于QOTDM的Ka频段移动卫星下行链路传输系统的关键技术,并对该传输系统的发射模块进行了FPGA设计。本论文的主要工作及取得的研究成果如下:1、研究了QOTDM在发送端和接收端的实现过程,提出一种改进的QOTDM传输方案。通过理论的分析,与基本的QOTDM系统相比,在传输相同信息速率的数据时,改进的QOTDM传输系统可以消除QOTDM的频谱间隙,减小下行链路的频带宽度,提高下行链路的频带效率。2、针对Ka频段的雨衰信道,在不同的调制方式下,分析了不同天气条件对改进的QOTDM传输系统性能的影响。仿真结果表明:BPSK调制方式下,包络衰落决定该传输系统的性能;8PSK调制方式下,包络衰落和相位衰落共同决定该传输系统的性能。并且,改进的QOTDM传输系统与基本的QOTDM传输系统及单载波传输系统在Ka频段雨衰信道的误比特性能相同。3、针对Ka频段移动卫星信道地面部分的多径衰落信道,本文提出一种新的QOTDM抗多径模型。在发送端,伪随机序列与QOTDM传输的数据交替无间隔发送;在接收端,设计了利用兼作同步与训练的伪随机片段在时域对信道进行估计的算法,并给出一种利用分散的PN片段和估计的时域信道信息消除帧间干扰并循环重构的频域均衡算法。该抗多径模型利用多径能量来抑制噪声干扰,也可以提高QOTDM的频谱利用率和数据传输效率。仿真结果表明:该频域均衡模型可以消除QOTDM在莱斯衰落信道的误码平台,提高QOTDM的抗多径能力;当误比特率为10-3时,与正交频分复用系统相比,该模型在慢时变莱斯衰落信道条件下可获得大约5dB信噪比增益。4、完成了改进的QOTDM系统发射模块的FPGA设计。对该传输系统发射模块的各个子模块进行了硬件设计,最后通过仿真验证了该系统发射模块FPGA设计的合理性。