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多输入多输出(MIMO)技术和正交频分复用(OFDM)多载波调制技术是高速率无线通信中的两大核心技术,其高系统容量和高频谱效率的优势能够很好地缓解目前频谱资源日趋紧张的困扰。鉴于卫星通信物理层固有的性质,MIMO-OFDM技术在卫星通信系统中无法获得与地面蜂窝无线通信系统相同的性能。多天线单星系统因信道间严重的相关性而无法获得空间自由度,而多星协作系统则会带来繁琐的发送同步处理。虽然正交极化卫星系统可以通过两个极化天线间的正交性可以获得类似空间域特征的极化分集或极化复用增益,但是其严重的极化间干扰和波束间干扰会大大降低系统的性能。此外,OFDM多载波调制中较高的峰均功率比(PAPR)会破坏发送信号的正交性,从而导致更为严重的载波间干扰。本文受空域调制的启发,在正交极化卫星MIMO系统中首先提出了极化调制(PM)传输模式。PM传输模式的每个发射时隙内只有唯一一个被激活的天线,且天线的极化域被用来承载信息。它不仅可以大大降低波束间的干扰而且完全规避了极化间干扰。然后在双正交极化卫星MIMO信道的基础上,将PM传输模式与单输入单输出(SISO)和极化复用传输模式进行了性能仿真对比,验证了 PM传输模式更适合正交极化卫星MIMO系统。接着针对OFDM多载波调制中PAPR问题的困扰,本文结合5G标准研究中的广义频分复用(GFDM)非正交多载波调制技术,提出了基于PM-GFDM传输模式的双正交极化卫星MIMO系统模型。GFDM技术通过一定程度上可控的牺牲多载波调制的正交性,有效解决了 OFDM调制中因高PAPR带来的功率放大器非线性放大失真。此外,GFDM技术可以获得比OFDM更高的频谱利用率,以及对于延时、频偏的更强的鲁棒性等。然后通过仿真比较了不同滚降系数的滤波器的GFDM与OFDM调制的性能,从而验证了 GFDM调制的优势。