本文基于卫星移动通信系统的系统模型、信道模型和干扰模型,参考地面长期演进(LTE)标准,对兼容LTE标准的卫星移动通信系统中的上行和下行参考信号(RS)的基本图样、使用方案和相关信令流程进行了设计,并在此基础上提出了若干性能提升技术,最终给出完整的上行参考信号(UL-RS)和下行参考信号(DL-RS)方案。首先,介绍地面长期演进标准中参考信号的设计结果和考虑,简介常用的信道估计算法,对本文研究内容进行铺垫,提供理论基础。其次,确定所研究的卫星移动通信系统系统模型,在此基础上,选择适用于卫星环境的信道模型以及上下行干扰模型,确定系统参数。进一步给出本文中上下行参考信号设计的思路:分单波束基础规划,多波束冗余填加和整体兼容性考虑三方面。最后,分别对兼容地面长期演进标准的对地同步轨道(GEO)多波束卫星移动通信系统中的上行和下行参考信号进行了设计。内容包括基本图样、使用方案、相令流程以及性能提升技术四部分。基于所选用的信道模型和系统参数,计算参考信号的相关时频域间隔,结合不同的常见图样性能,确定基础图样,对应单波束基础规划。在此基础上,确定参考信号的序列参数选择,波束内复用及波束间资源分配等使用方案,对相关的系统信令和流程进行设计,此部分主要关注兼容性要求,基于原有标准做适当修改。出于对多波束卫星环境中资源受限和干扰的考虑,提出若干参考信号性能提升技术,包括针对上行参考信号的全带宽合并探测技术,针对下行的功率增加技术,以及同时可适用于上下行的跳频技术及重复发送合并接收技术。在原有设计的基础上,使用这些性能增强机制,填加一定的冗余,使参考信号在多波束环境下得到较好的性能结果或资源利用率。文章还通过系统性能指标的计算和仿真结果两方面对上述设计进行了验证,证明其可用性及有效性。