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OFDM技术已成为地面无线/移动通信网络的核心传输技术，在下一代卫星移动通信系统中采用OFDM技术既可以提高卫星系统资源的利用效率，又非常有利于卫星系统与地面无线/移动通信网络的紧密融合；而卫星移动通信系统本身采用具有多波束、大口径高增益天线的GEO卫星有着更好的发展前景，因此基于OFDM的GEO卫星移动通信系统具有很好的研究价值，并有望成为未来卫星移动通信系统的发展方向。论文针对基于OFDM的GEO卫星移动通信系统中的几个关键问题进行了研究，主要贡献如下：1、阐述了基于OFDM的GEO卫星移动通信系统的总体方案，并给出了星上部分各功能模块的基本方案。2、针对基于马尔可夫过程的卫星移动信道模型，提出了一种GEO卫星移动信道长期预测方法，该方法充分利用了卫星移动信道衰落的特点，利用信道状态的相关性和信道状态转移概率信息来加权预测未来的信道状态，并依据自回归预测得到信道状态信息输出值，解决了现有无线系统中信道预测方法受限于信道相干时间而不能进行长期预测的瓶颈。采用该方法对卫星移动信道的有效预测对于OFDM卫星移动通信系统的自适应传输、OFDM子载波资源分配具有指导意义。3、采用跨层设计思想，提出了一种基于网络效用和动态系统资源的OFDM卫星移动通信系统接纳控制方法，该方法首先根据物理层卫星信道状态变化更新OFDM子载波传输能力，将物理层系统资源的变化反馈到接纳控制层，然后在呼叫接纳控制过程中动态调整分配业务带宽，以整个系统的网络效用最大化为目标进行业务呼叫接纳控制。在系统负载饱和的情况下，该方法具有较高的系统资源利用效率和较好的业务呼叫阻塞性能。4、针对OFDM系统中固有的峰均比问题，提出了一种适用于星上的OFDM峰均比抑制方法，该方法将OFDM信号峰均比抑制与下行链路子载波资源分配进行联合优化，在针对每个用户终端和业务进行自适应分配子载波的同时，通过调整业务所占用的子载波位置来抑制峰均比。该方法能够有效抑制OFDM信号的峰均比，而且不会对OFDM信号造成损伤，也不需要传输边带信息。