(空軍工程大學(xué) 電訊工程學(xué)院，西安 710077)

1 引 言

針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中存在的衰減問題，早期在設(shè)計(jì)C頻段與Ku頻段工作的系統(tǒng)時，通常只需要采用合適的固定功率就可以保證衛(wèi)星通信上行/下行鏈路在所允許的系統(tǒng)可用度下正常工作。傳統(tǒng)的對策一是增加天線的尺寸，二是加大系統(tǒng)發(fā)射功率。通過采用增大天線直徑和發(fā)射功率的方法，一般可以保證有5～10 dB余量以克服雨衰。但在少雨地區(qū)的Ku頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)備余量的方法系統(tǒng)已經(jīng)勉為其難。在Ka頻段，特別是多雨地區(qū)的Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，如果采用功率備余量的方法補(bǔ)償強(qiáng)雨衰，則需要常年預(yù)留20～40的大功率余量[1]。而長期保持大的功率余量，一是使地面站的功率消耗大增，系統(tǒng)建造成本和運(yùn)行成本大增；二是大功率余量對鄰近地空鏈路和地地鏈路造成強(qiáng)烈的干擾；三是對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的下行鏈路，由于衛(wèi)星的載荷限制，更不可能提供很大的功率余量儲備。因此，針對Ka頻段的衰減，必須采取一些靈活有效的措施，既能保證通信質(zhì)量，又能合理利用資源，同時也可減少鏈路間的干擾問題。

2 抗衰減技術(shù)的分類

在衛(wèi)星通信中抗衰減技術(shù)可以歸納成分集技術(shù)、功率控制技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、信號處理技術(shù)與混合技術(shù)五大類[2-4]。分集技術(shù)包括站址分集技術(shù)、頻率分集技術(shù)和軌道分集技術(shù)；功率控制技術(shù)分為上行鏈路功率控制、下行鏈路功率控制和上下鏈路功率控制，其中上行鏈路功率控制包括開環(huán)、閉環(huán)和反饋環(huán)路3種；自適應(yīng)技術(shù)分為自適應(yīng)功率控制技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)、自適應(yīng)信道編碼技術(shù)、自適應(yīng)多址技術(shù)、自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率技術(shù)、自適應(yīng)天線/波束成型技術(shù)、自適應(yīng)空時編碼技術(shù)和自適應(yīng)去極化對消技術(shù)，其中自適應(yīng)去極化對消技術(shù)還可分為前向去極化對消、后向去極化對消、統(tǒng)計(jì)去極化對消和基帶補(bǔ)償技術(shù)。圖1給出了抗衰減技術(shù)之間的相互關(guān)系。

圖1 抗衰減技術(shù)間的相互關(guān)系

3 抗雨衰技術(shù)

3.1 分集技術(shù)

分集技術(shù)也稱分集接收技術(shù)[5]，是指在發(fā)送端采用一定方式把攜帶相同信息的信號發(fā)向若干個互不相關(guān)的衰減信道，在接收端采用一定方式對收到的兩個或多個衰落特性相互獨(dú)立的信號進(jìn)行特定處理，以降低信號電平起伏變化，克服衰減的一種方法。分集接收的理論基礎(chǔ)是認(rèn)為信號各樣本所受的干擾情況不同，于是有可能從這些樣本中挑選出受干擾最輕的信號或綜合出高信噪比的信號來。分集技術(shù)的要求是各衰減信號間不相關(guān)或相關(guān)性很小。

3.1.1站址分集

站址分集(Site Diversity,SD)[6]是空間分集(Spatial Diversity)的一種具體形式。在多雨地區(qū)或地面站天線仰角很低的地區(qū)采用站址分集是一種行之有效的抗衰減方法。

眾所周知，降雨一般具有區(qū)域性，氣象數(shù)據(jù)顯示地理?xiàng)l件對衰減的影響非常小，可以忽略，衛(wèi)星鏈路中的暴風(fēng)雨是導(dǎo)致Ka頻段嚴(yán)重衰減的主要原因。降雨和沙塵暴等惡劣天氣一般是區(qū)域性事件或本地事件，較大的降雨往往發(fā)生在幾平方公里范圍內(nèi)的小“降雨區(qū)”，而小降雨量事件則覆蓋較大的地域。當(dāng)?shù)孛嬲局g的距離比降雨區(qū)覆蓋范圍大時，各站與衛(wèi)星之間的路徑衰減統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，而且兩站距離越大，同時經(jīng)歷較大降雨的概率就越小。站址分集正是利用了這種特性，將一條通信鏈路分配給兩個地球站，利用地面鏈路的分集處理器，對兩個終端進(jìn)行擇優(yōu)。如果其中有一個站的衰減超過了功率儲備，那么至少還有另一個站可以使用，這樣使得鏈路質(zhì)量得到了保障，達(dá)到了抗衰減的目的。站址分集示意圖如圖2所示。兩個衛(wèi)星地面站之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)，使它們統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。

圖2 站址分集原理示意圖

3.1.2頻率分集

頻率分集(Frequency Diversity,FD)[7-8]的基本思想是針對不同的信道衰減，采用不同的工作頻率。因?yàn)榻涤晁p是隨著頻率的增加而增大，F(xiàn)D正是利用了這樣的一個特點(diǎn)。一般情況下工作時，都使用高頻段傳輸大部分業(yè)務(wù)(Ka頻段)，當(dāng)有降雨事件且使該頻段的功率儲備余量不足以克服降雨衰減時，系統(tǒng)則自動切換到另一較低頻段(Ku頻段)，其中低頻段的容量是為整個系統(tǒng)所共享。因此，頻率分集技術(shù)只能應(yīng)用于每條鏈路既可以工作于高頻段也可工作于較低頻段的通信系統(tǒng)。頻率分集如圖3所示。FD通常使用高頻段工作，而使用低頻段來協(xié)助受降雨衰減影響并超過一定門限的鏈路。

圖3 頻率分集示意圖

3.1.3軌道分集

軌道分集(Orbital Diversity,OD)[1]也是空間分集的一種具體形式。它是由兩個獨(dú)立的空間部分為單一地面終端提供兩條分開的覆蓋路徑。軌道分集的思路與站址分集類似，包括建立兩個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器來提供兩條不同的匯合路徑，最終到達(dá)同一個地面終端。與站址分集的區(qū)別在于，軌道分集不是基于暴雨的區(qū)域特性，而是利用了兩條匯合路徑的去相關(guān)。與SD相比，OD不依賴于暴風(fēng)雨的區(qū)域特性，更多的是依賴于兩條覆蓋路徑的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：OD所獲得的增益是在5 dB范圍以內(nèi)，因此在 Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中不適宜采用OD技術(shù)。

3.2 自適應(yīng)技術(shù)

自適應(yīng)技術(shù)是非常具有發(fā)展?jié)摿脱芯績r值的技術(shù)，其基本思想是[9]通過計(jì)算鏈路降雨衰耗，自適應(yīng)地調(diào)整地面站的發(fā)射頻率、調(diào)制方式、編碼參數(shù)和數(shù)據(jù)傳輸速率等，以達(dá)到衛(wèi)星通信可靠傳輸?shù)哪康摹?/p>

3.2.1自適應(yīng)功率控制技術(shù)

在Ka頻段自適應(yīng)功率控制技術(shù)(Adaptive Power Control,APC)[10]是使用較早、應(yīng)用最多、抗衰減能力最強(qiáng)的一種技術(shù)。自適應(yīng)功率控制可以具體分為上行功率控制(Uplink Power Control,UPC)、下行功率控制(Downlink Power Control,DPC)以及上下行鏈路同時功率控制(Uplink/Downlink Power Control,U/DPC)，早期的文獻(xiàn)把U/DPC稱為APC。從系統(tǒng)控制的觀點(diǎn)出發(fā)，功率控制通常又以開環(huán)(Open-loop)控制、閉環(huán)(Closed-loop)控制和反饋(Feed Back)環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)。

(1)自適應(yīng)上行功率控制技術(shù)

上行功率控制[11]是補(bǔ)償由降雨等因素引起的衛(wèi)星鏈路上信號衰減的最實(shí)用的技術(shù)之一，其工作原理是在降雨期間對上行鏈路衰減進(jìn)行估算，然后根據(jù)衰減量相應(yīng)地調(diào)整地面站的發(fā)射電平，這樣在上行鏈路發(fā)生衰減時仍能維持衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收到的地面站發(fā)射信號電平與晴空時基本相同，從而抵消了降雨對電波信號形成的衰減。上行功率控制的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 上行功率控制系統(tǒng)框圖

雖然上行鏈路的雨衰強(qiáng)度比下行鏈路大，但地面站發(fā)射功率的動態(tài)調(diào)整范圍也大，UPC簡單易行，而且不受傳輸方式的限制，因此工程實(shí)際中都以UPC為主。

(2)自適應(yīng)上行開環(huán)功率控制技術(shù)[12-13]

功率控制實(shí)現(xiàn)方式的3種方式中,開環(huán)方式能獨(dú)立地估計(jì)上行衰減，例如檢測衛(wèi)星發(fā)射的信標(biāo)信號或使用場強(qiáng)計(jì)進(jìn)行估計(jì)；閉環(huán)方式通過接收經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)后的本站發(fā)射載波進(jìn)行衰減估計(jì)，然后調(diào)整發(fā)射功率；反饋環(huán)方式中，每一個站向中心控制站發(fā)送信息，通報本站接收的信號強(qiáng)度，中心控制站通過該信息計(jì)算每一個站的上行衰減，然后向每一個站發(fā)出指令調(diào)整它們的發(fā)射功率，補(bǔ)償各自的上行鏈路衰減。

從實(shí)現(xiàn)控制的復(fù)雜度來講，開環(huán)技術(shù)配置于地面站，可以在每一個站獨(dú)立實(shí)施，不需要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上進(jìn)行考慮，因此復(fù)雜度最小。它不僅能將斷線率控制在要求范圍內(nèi)，在其它時段還能提高系統(tǒng)的通信能力，而且該技術(shù)在上下行鏈路均可應(yīng)用。使用閉環(huán)技術(shù)時，能否得到轉(zhuǎn)發(fā)載波還取決于衛(wèi)星通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在某些網(wǎng)絡(luò)中甚至不能得到被轉(zhuǎn)發(fā)的本站載波。反饋環(huán)更復(fù)雜，需要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上進(jìn)行考慮，額外占用地面站和衛(wèi)星的資源，而且對沒有控制中心和不提供環(huán)路信號通道的通信系統(tǒng)來說，反饋環(huán)更難以實(shí)現(xiàn)?？傊?開環(huán)方式延遲小，可實(shí)時地對雨衰和閃爍進(jìn)行補(bǔ)償，而閉環(huán)和反饋環(huán)兩種方式都存在不同程度的延時(閉環(huán)0.26 s,反饋環(huán)路0.52 s)，且控制系統(tǒng)復(fù)雜，同時要依靠衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，所以最易于實(shí)現(xiàn)。開環(huán)控制方式在Ka頻段衛(wèi)星通信有廣泛的應(yīng)用。

由于自適應(yīng)下行鏈路控制技術(shù)和自適應(yīng)上下鏈路同時控制技術(shù)的原理和自適應(yīng)上行鏈路控制技術(shù)基本相同，不再贅述。

3.2.2自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)

自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)(Adaptive Modulation Techniques,AMT)[14]即調(diào)制方式自動隨系統(tǒng)信道特性變化而改變的技術(shù)，是通信中廣泛采用的一種技術(shù)之一，其目的是為了在帶限信道中實(shí)現(xiàn)最大信息傳輸速率，同時又能維持較低的誤碼率。

自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的原理是，當(dāng)系統(tǒng)的信道特性良好(即晴空天氣)時采用一種(如16PSK)調(diào)制方式，使系統(tǒng)的信息比特速率加大，有效性增強(qiáng)；當(dāng)信道特性變差(即大雨天氣)時采用另一種調(diào)制(BPSK)方式，使系統(tǒng)的信息比特速率減少，這樣保證了系統(tǒng)的可靠性不變。雖然在系統(tǒng)中傳輸?shù)拇a速恒定，但實(shí)際上信息比特速率隨調(diào)制方式的不同而改變了。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中采用自適應(yīng)抗衰減技術(shù)，既避免了系統(tǒng)使用大的功率儲備而帶來的資源浪費(fèi)，又使系統(tǒng)容量達(dá)到了極限值，也就是說采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)可以使系統(tǒng)的有效性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性都得到兼容和加強(qiáng)。

3.2.3自適應(yīng)信道編碼技術(shù)

信道編碼(Channel Coding)也叫糾錯編碼、差錯控制編碼等，自適應(yīng)信道編碼技術(shù)(Adaptive Channel Coding Techniques,ACCT)[15]的基本思路就是根據(jù)信道特性的變化，自動地改變信道編碼的方式或者改變同一編碼方式中的相關(guān)參數(shù)(例如編碼效率)，實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)性能整體不變。實(shí)質(zhì)上ACCT是通過增強(qiáng)編碼增益來補(bǔ)償信道衰減帶來的損失。

一種編碼效率可變的自適應(yīng)信道編碼/譯碼系統(tǒng)組成如圖5所示，地面站A發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過Ka頻段衛(wèi)星通信信道傳向地面站B。當(dāng)B站遭受衰減時，通過信道估計(jì)檢測出當(dāng)前信道衰減情況，判斷出鏈路信號是否受到雨衰影響，然后根據(jù)判斷結(jié)果通過反向信道向發(fā)端發(fā)出雨衰信息，A站收到有關(guān)雨衰信息后，采用改變參數(shù)(降低)信息傳輸速率，同時把信道編碼參數(shù)改變的信息再發(fā)給B站，B站收到發(fā)端的信道編碼參數(shù)設(shè)置信息后，改變收端本地譯碼器的相應(yīng)參數(shù)，使B站譯碼器按正確的方式進(jìn)行譯碼。這樣通過糾錯編碼使接收站的下行鏈路信號獲得了一定深度的編碼增益來補(bǔ)償降雨衰減，從而提高信道的傳輸質(zhì)量。

圖5 一種自適應(yīng)信道編碼/譯碼系統(tǒng)框圖

選擇信道編碼方式時，除了要考慮各種編碼方式的糾錯能力、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性外，還要從衛(wèi)星通信系統(tǒng)的總體角度考慮以下幾方面[1]：

(1)編碼增益問題：在發(fā)生降雨衰減期間，所選碼的編碼增益要滿足系統(tǒng)達(dá)到誤碼要求時對接收信號Eb/N0的要求，并能保證有較大的轉(zhuǎn)發(fā)器容量；

(2)碼率問題：碼率的大小直接影響到信道帶寬的利用率，尤其Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)面對的都是一些高速率的通信業(yè)務(wù)，要求采用最大帶寬利用率的高比特率碼，但是這一要求與保證高編碼增益相矛盾，兩者必須兼顧考慮；

(3)碼型問題：選擇的碼型要符合具體的通信規(guī)約、信息格式或幀結(jié)構(gòu)，同時要考慮是否適應(yīng)于當(dāng)前體制，注意所選碼的適應(yīng)性和靈活性；

(4)同步問題：所選碼型的編譯碼器要具有很強(qiáng)的自同步能力，不同時刻雨衰值有很大差異，要獲得不同大小的編碼增益，實(shí)際就是要求根據(jù)需要進(jìn)行碼率切換。同步能力的強(qiáng)弱直接影響到碼率切換時是否會造成數(shù)據(jù)丟失。

根據(jù)以上要求，衛(wèi)星通信系統(tǒng)選用的前向糾錯碼有R-S碼、卷積碼、BCH分組碼、級聯(lián)碼、Turbo 碼等。一般情況下，選擇同時滿足以上所有條件的編碼方案在本質(zhì)上是相互矛盾的，并且很難實(shí)現(xiàn)，所以在選擇時要優(yōu)先考慮某些標(biāo)準(zhǔn)。為了補(bǔ)償Ka頻段嚴(yán)重的雨衰，所選的編碼方案首先必須能夠提供充分的編碼增益，其次要能提高信道的利用率。

3.2.4自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率技術(shù)

自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率技術(shù)(Adaptive Data Rate Techniques, ADRT)[16]就是在保持系統(tǒng)發(fā)射功率和系統(tǒng)誤碼率基本不變的前提條件下，當(dāng)通信信道衰減發(fā)生大的變化時，通過自動調(diào)整發(fā)端信號的傳輸速率(信息比特速率或碼元速率)來實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)囊环N技術(shù)。當(dāng)然，這意味著任何時候接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的符號速率都是已知。而且在晴天狀況時，符號速率可以很高，但隨著信道質(zhì)量變差，速率也隨之降低。表1給出了采用BPSK調(diào)制，在BER=10-7時，不同傳輸速率情況下獲得的增益和最小載噪比。ADRT在衛(wèi)星通信中最大不利處在于收發(fā)兩端同步問題，在實(shí)現(xiàn)時除了需要實(shí)時變化的比特速率調(diào)制器，還需要與當(dāng)時信號速率變化相適應(yīng)的可變帶寬射頻濾波器。因此，如果采用ADRT，整個傳輸過程中盡管發(fā)射功率可以固定不變，但隨著數(shù)據(jù)速率降低，帶寬功率會相應(yīng)增加，最終會導(dǎo)致相互干擾和高階互調(diào)產(chǎn)物的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)表明：如要獲得相當(dāng)于功率10 dB的增益(相對于Ka頻段的中等衰減)需要數(shù)據(jù)率降低10倍。這樣信息速率的動態(tài)下降在實(shí)際應(yīng)用目前還很難實(shí)現(xiàn)。

表1 不同速率時增益等參數(shù)比較

3.2.5自適應(yīng)時分多址技術(shù)

自適應(yīng)時分多址(Adaptive Time Division Multiple Access, ATDMA)技術(shù)[17-18]的基本思想是在 TDMA 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，開辟一定的時隙作為共享資源，這些資源平時可以用來傳輸一些非實(shí)時的業(yè)務(wù)。當(dāng)鏈路發(fā)生嚴(yán)重雨衰時，系統(tǒng)根據(jù)一定的原則，將這些時隙動態(tài)地分配給遭受雨衰的地面站，該站將利用獲得的多余時隙，采用更高碼率的編碼或更低的符號速率來對抗雨衰。要獲取系統(tǒng)編碼增益，一般傳輸速率下降一半則信噪比可以增加3 dB)。

采用ATDMA技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)按需分配共享的資源給用戶。這樣，那些在一定時間里沒有受到衰減的站點(diǎn)也就不需要更多的時隙資源，而受衰減的站點(diǎn)則需要更多的時隙資源以保證可靠的信息傳輸。事實(shí)上，所有站點(diǎn)在發(fā)送消息時都工作在同一固定的峰值功率電平，在一定差錯率情況下，采用相應(yīng)最高的傳輸速率。在 TDMA 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾孰S傳播條件而改變，在沒有衰減時，每個站都可以采用高數(shù)據(jù)率傳輸。但當(dāng)某些站點(diǎn)信道衰減增大時，系統(tǒng)可以為其增加TDMA 空余幀來保證通信質(zhì)量(也可以減少其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀來增加受信道衰減的站點(diǎn))?？勺兊臅r隙幀由網(wǎng)絡(luò)來設(shè)置，但對用戶來說是透明的。

誤比特率是依據(jù)解調(diào)端的比特能量噪聲比而定，這意味著可以通過延長比特時間即減小傳輸速率來提高比特能量，從而減小誤比特率。若傳輸速率減小了，則有必要減小接收機(jī)帶寬，通過濾除帶外噪聲而使數(shù)據(jù)信號獲得最大增益。該系統(tǒng)的不足是在接收端需要一個可變帶寬的濾波器，外加可變碼速率的解調(diào)器，這將增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。ATDMA技術(shù)一般應(yīng)用于TDMA系統(tǒng)中，它對抗雨衰減所需的費(fèi)用不會太高。

3.2.6自適應(yīng)天線/波束成形技術(shù)

天線的自適應(yīng)特性是指天線具有自動調(diào)整自身工作參數(shù)以適應(yīng)周圍環(huán)境變化的能力。自適應(yīng)天線/波束成形(Adaptive Antennas/Beam-shaping)，又稱為自適應(yīng)陣列，是一個以陣列天線為基礎(chǔ)構(gòu)成的多通道信號處理系統(tǒng)[19]。它之所以能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)抗衰減，是因?yàn)樗軌蜃詣诱{(diào)整波束的零點(diǎn)位置使之對準(zhǔn)干擾信號的方向，同時保證有用信號的接收始終處于最佳狀態(tài)。美國軍方目前使用的MilstarⅡ通信衛(wèi)星就配備了先進(jìn)的自適應(yīng)調(diào)零天線。

自適應(yīng)天線的組成主要包括陣列天線、波束成形網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)處理器(后兩者統(tǒng)稱為波束成形器)。波束成形網(wǎng)絡(luò)對陣列天線單元的多通道接收信號進(jìn)行復(fù)加權(quán)(幅度和相位)求和處理，形成所需要的方向圖，并實(shí)現(xiàn)對陣列天線波束指向及零點(diǎn)位置的控制。波束成形網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)一般是預(yù)先確定的；而對自適應(yīng)波束成形器來說，加權(quán)矢量需要在一定的優(yōu)化準(zhǔn)則下隨時進(jìn)行更新。自適應(yīng)處理器用來對波束成形網(wǎng)絡(luò)的復(fù)加權(quán)系數(shù)進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。

自適應(yīng)天線的性能可以從暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩方面來考慮：暫態(tài)性能通常用“暫態(tài)響應(yīng)時間”來衡量，指的是自適應(yīng)陣列在信號環(huán)境發(fā)生變化后重新調(diào)整好工作參數(shù)所需要的時間，它與自適應(yīng)算法的收斂速率直接相關(guān)；穩(wěn)態(tài)性指的是自適應(yīng)天線在經(jīng)過自適應(yīng)調(diào)整過程后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時的性能，一般用最小均方誤差、最大信噪比、線性約束最小方差、最大似然和最小噪聲方差等性能測度來表征，這些性能測度適合于不同的信號環(huán)境，但都反映了自適應(yīng)天線達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的改善程度。實(shí)際上，不同性能測度所得出的最優(yōu)權(quán)矢量均可歸結(jié)為Wiener-Hopf方程的解(可能只差一個常數(shù)因子)。這一事實(shí)表明，維納解能夠確定自適應(yīng)天線穩(wěn)態(tài)性能的理論極限，因而可以衡量出不同自適應(yīng)天線系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。但是在對付閃爍引起的衰減時，由于暫態(tài)響應(yīng)時間持續(xù)過長，不適宜采用自適應(yīng)天線技術(shù)。

3.3 信號處理技術(shù)

信號處理技術(shù)在通信系統(tǒng)中一般是用在數(shù)據(jù)層的，由于數(shù)字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，目前一些信號處理技術(shù)正在尋求解決一些涉及到物理層的問題，如通過增加編碼或調(diào)整編碼參數(shù)來解決信道衰減問題。因此，信號處理技術(shù)在通信系統(tǒng)中有非常大的作用，它不僅能采用硬件實(shí)現(xiàn)，也可廣泛地采用軟件實(shí)現(xiàn)。

在Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)中有信號處理技術(shù)具體應(yīng)用在自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率技術(shù)、自適應(yīng)編碼技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)、自適應(yīng)空時編碼技術(shù)、前項(xiàng)糾錯(FEC)技術(shù)等方面。

3.4 混合技術(shù)

混合技術(shù)(Hybrid Techniques)是指以上介紹的各種具體技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以兩個或兩個以上綜合起來使用，以達(dá)到更佳的效果。

4 熱點(diǎn)研究方面

4.1 自適應(yīng)空時編碼

自適應(yīng)空時編碼(Adaptive Space-Time Coding)是將分集技術(shù)與編碼技術(shù)結(jié)合在一起而成的一種技術(shù)，通過多路徑傳輸適宜的編碼信號流，而不是獨(dú)立地由分集傳輸信號。空時編碼將輸入的信息流進(jìn)行處理，然后通過一系列不同的發(fā)射機(jī)同時發(fā)射出在空間具有矢量特征的信號，這些矢量就是空時信號。

4.2 FEC與ARQ相結(jié)合

前向糾錯(Forward Error Correction,FEC)是一種用于傳輸所需的碼速率而擴(kuò)展傳輸帶寬的一種編碼方式，但是隨之而來的是為了保持通信需要降低功率。文獻(xiàn)[20]中討論了ARQ與FEC相結(jié)合的方式。文獻(xiàn)[1]在持久衰減和與多用戶相連的條件下，仿真并分析了基于衛(wèi)星的可行多廣播的性能，結(jié)果顯示：由于鏈路接入延遲，對于大多數(shù)接收用戶群，采用FMT的控制信息導(dǎo)致了不必要的延遲，如果發(fā)射方/接收方雙方在傳輸信息以前，就對信道鏈路有足夠的信息，則ARQ與FEC相結(jié)合能取得更好的性能。

5 總結(jié)與展望

本文深入討論了Ka頻段的抗雨衰技術(shù)，在全面系統(tǒng)地總結(jié)已有研究成果的基礎(chǔ)上，指出了各個技術(shù)的實(shí)施方法、技術(shù)優(yōu)勢和缺陷。在未來Ka頻段的研究中，如何有效地將各個抗衰減技術(shù)結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)越性，同時降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和實(shí)施難度，是研究者們所面臨的關(guān)鍵問題。

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