进入21世纪,随着世界航空通信技术和无线网络技术的空前发展,空天地一体化信息网络成为当前通信领域中发展非常迅速的研究方向和现代信息交换强有力的手段之一。而宽带卫星通信系统作为空天地一体化信息网络系统的重要组成部分,作为中继或接入卫星,发挥重要作用,随时随地为各种用户提供服务。宽带卫星移动通信特有的信道特性、频带特性、干扰敏感性等,需要其物理层面上所使用的传输方式不仅能够抗频率选择性衰落,而且具有较高的带宽利用率和抗干扰等性能。小波包分复用(Wavelet Packet Division Multiplex, WPDM)技术是一种多载波传输技术,具有较高的频带利用率,并且具有抗多径、抗窄带干扰能力,较OFDM具有较好的功率谱带外衰减和非均匀信道划分能力,因此在宽带卫星移动通信中采用WPDM技术提高系统性能是一项重要的研究课题。在这样的背景下,本文对采用WPDM技术的宽带卫星移动通信系统进行了深入研究,研究主要包括以下几方面:首先,WPDM对宽带卫星移动通信传输系统的适用性研究。针对宽带卫星移动信道特性和具体传输技术要求,本文提出结合WPDM技术改善宽带卫星移动信道传输性能方案。分析并证明了该系统在带宽利用率、功率谱密度、抗卫星信道衰落以及抗干扰方面的性能改善,证明了WPDM对宽带卫星通信传输的适用性,为后文WPDM关键技术的研究奠定了基础。其次,最小代价函数小波包剪枝优选算法的研究。最小代价函数小波包剪枝优选法是WPDM系统典型优化方法,而定义代价函数是算法的关键。典型的小波包优选抗多径算法只适用于双极性传输符号的情况。典型的小波包优选抗窄带和脉冲干扰算法需要得到干扰在时域和频域的位置信息,导致算法的实施过程复杂。针对上述典型算法的不足,本文提出以最小均方误差为代价函数的小波包剪枝优选法,简化了优选算法并扩大了算法的适用范围。再次,WPDM卡尔曼时域信道估计研究。针对小波包优选法在卫星传输条件下不适用于快变衰落环境这一不足,本文提出采用信道估计技术提高系统性能。针对典型维纳滤波信道估计算法和LMS自适应滤波信道估计算法的不足,提出一种改进卡尔曼滤波时域信道估计方法,将信道衰落下的接收信号建模为AR模型,在一步预测的基础上对信道状态系数进行估计。理论分析和仿真结果表明,改进卡尔曼滤波时域信道估计算法在估计性能方面逼近维纳滤波信道估计算法,且算法不需要大量的训练序列,因此带宽利用率优于自适应LMS滤波信道估计算法。最后,WPDM联合限幅和滤波抗干扰算法的研究。针对卫星传输信道长、传输时延大,导致小波包优选抗干扰方法仅适用于干扰在很长一段时间不变或缓慢变化的情况,本文利用小波包分解扩大脉冲干扰范围的同时减小窄带干扰这一特性提出一种联合限幅和滤波的改进抗干扰算法。算法首先对接收信号进行判决限幅处理,以达到抑制脉冲干扰的目的,而后对WPDM解调后存在窄带干扰的子信道进行LMS自适应滤波处理,以达到抑制音调干扰的效果,整个运算过程不需反馈,运算过程简单。