李吉

摘 要：近年來，我國衛(wèi)星通信技術(shù)取得了長足進(jìn)展，地面信息通信對衛(wèi)星通信行業(yè)提出了更高的要求。因此如何在有限的衛(wèi)星通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)最大化的通信容量具有十分重要的意義。該文以對稱載波復(fù)用、時(shí)分多址接入及載波疊加技術(shù)作為突破點(diǎn)，探討如何通過上述技術(shù)擴(kuò)大衛(wèi)星通信容量，從而降低企業(yè)服務(wù)運(yùn)行的成本。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信;對稱載波復(fù)用技術(shù);通信容量

中圖分類號：TN927? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著我國信息化程度的不斷加深，我國地面信息通信取得了飛速發(fā)展。地面通信設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)和通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，降低了用戶的使用成本，同時(shí)在與衛(wèi)星通信的競爭中的優(yōu)勢越來越多突出。衛(wèi)星的租賃費(fèi)用在衛(wèi)星通信的成本構(gòu)成中是占比較高的一項(xiàng)，同時(shí)也是難以降低的一項(xiàng)。因此，如何在有限的衛(wèi)星通信設(shè)備中實(shí)現(xiàn)最大化的通信容量，是當(dāng)前衛(wèi)星通信信息科技公司探索的主要問題。

1 對稱載波復(fù)用技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)

1.1 對稱載波復(fù)用技術(shù)原理

對稱載波復(fù)用技術(shù)是在多個(gè)用戶信號傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過重用存在相互通信關(guān)系的2個(gè)終端頻率，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的100 %通信容量擴(kuò)容。通過采用對稱載波復(fù)用技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)同頻率、同間隙周期的不同地面站通信，在提高衛(wèi)星通信容量1倍左右的同時(shí)，對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的誤碼率影響極低。

1.2 對稱載波復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)

從當(dāng)前的全球衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況來看，對稱載波復(fù)用技術(shù)可以保證在不增加硬件設(shè)施和地面基站的基礎(chǔ)上，有效地提高衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的通信容量（約100 %）。目前通過使用對稱載波復(fù)用技術(shù)獲取衛(wèi)星通信容量提升的優(yōu)點(diǎn)。

（1）在維持衛(wèi)星通信鏈路帶寬不變的前提下，利用對稱載波復(fù)用技術(shù)使得每個(gè)鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸率更高。

（2）在保證衛(wèi)星通信鏈路數(shù)據(jù)率不變的前提下，利用對稱載波復(fù)用技術(shù)使每個(gè)衛(wèi)星通信鏈路占用的鏈路帶寬更低。

（3）在保證衛(wèi)星通信鏈路數(shù)據(jù)率和帶寬不變的前提下，利用對稱載波復(fù)用技術(shù)可以將帶寬增損轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)編碼增損，一方面通過提高衛(wèi)星通信鏈路的抗干擾區(qū)間，另一方面通過降低同一通信質(zhì)量下的功率需求，達(dá)到提高相對衛(wèi)星通信容量的目的。

2 多址鏈接技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)

2.1 多址鏈接技術(shù)原理

衛(wèi)星通信是將信號通過“地面基站→通信衛(wèi)星→地面站a→地面站b→……”的信號傳遞方式實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的通信。為了提高通信效率，提高通信設(shè)施的利用率，同一路徑可能同時(shí)傳輸多種信號，因此在衛(wèi)星通信過程中對不同信號進(jìn)行區(qū)分和識別，避免干擾和混淆十分重要。目前的衛(wèi)星通信鏈路接入包括TDMA接入、FDMA接入和CDMA接入3種方式，都是通過更換鏈路接入地址的方式分離上行信號，從而實(shí)現(xiàn)不同地面站信號輸入輸出的互不干涉。

2.2 多址鏈接技術(shù)實(shí)現(xiàn)

多址鏈接技術(shù)的工作過程是首先將2個(gè)存在通信交互關(guān)系的終端劃分為一組，每組終端采用同一個(gè)通信鏈路，然后按照通信衛(wèi)星可以對信號自發(fā)自收的特性，對同一組內(nèi)不同終端傳遞的同頻率、同間隙、同擴(kuò)頻碼的不同混合信號進(jìn)行分離，從而達(dá)到信號傳遞路徑不變，而通行容量增加一倍的目的。TDMA接入與FDMA接入前的區(qū)別在于，TDMA的2路上行信號分離方式是根據(jù)不同信號傳遞間隙的不同，劃分各自信號的獨(dú)立信道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號分離;FDMA的2路上行信號分離方式則是通過調(diào)配不同載波頻率實(shí)現(xiàn)對信號的分離;而CDMA則通過特定的擴(kuò)頻碼，實(shí)現(xiàn)對相同傳遞間隙或者處于同一頻帶的信號的區(qū)分。

3 載波疊加技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)

3.1 載波疊加技術(shù)原理

在傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信過程中，站點(diǎn)a和站點(diǎn)b之間的信息交互所產(chǎn)生的載波頻段需要分別租用對應(yīng)的衛(wèi)星帶寬，這種通信方式的載波路徑相對單一，使得企業(yè)在開展衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的過程中，每產(chǎn)生一個(gè)頻段的載波通信就必須要租用對應(yīng)的衛(wèi)星帶寬，這就使得企業(yè)在拓展衛(wèi)星通信市場業(yè)務(wù)的同時(shí)衛(wèi)星帶寬租賃費(fèi)用不斷增加，嚴(yán)重的降低了企業(yè)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的市場競爭力。載波疊加技術(shù)是通過標(biāo)定站點(diǎn)a和站點(diǎn)b的載波功率，進(jìn)而通過同功率轉(zhuǎn)發(fā)載波的疊加和抵消，實(shí)現(xiàn)對所需帶寬的控制。通過采用載波疊加技術(shù)能夠在2個(gè)信息交互的站點(diǎn)之間只選取其中的一個(gè)帶寬即可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)通信。

3.2 載波疊加技術(shù)實(shí)現(xiàn)

首先站點(diǎn)a的Modem將所要發(fā)射的信號數(shù)字化，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器后將數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)到站點(diǎn)b，同時(shí)站點(diǎn)b的Modem數(shù)字化的信號經(jīng)過同樣的路徑傳遞到站點(diǎn)a;其次，分別在站點(diǎn)a和站點(diǎn)b將所傳遞信號中的“本地時(shí)延”信號抵消;再次，為了保證信號的質(zhì)量，在站點(diǎn)a和站點(diǎn)b抵消信號的同時(shí)，需要進(jìn)一步增加解調(diào)器頻率，以保證信號的頻率和相位的準(zhǔn)確性;最后，將恢復(fù)后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號后傳遞給終端解調(diào)器。

4 衛(wèi)星通信容量提升技術(shù)評價(jià)

4.1 提升方式

在應(yīng)用方式方面，對稱載波復(fù)用技術(shù)能夠分別通過“帶寬不變，提高數(shù)據(jù)率”，“數(shù)據(jù)率不變，降低帶寬占用”，“帶寬和數(shù)據(jù)率不變，降低功率需求”3種不同的方式提高衛(wèi)星通信容量;多址鏈接技術(shù)是通過分解公用信道的方式，為具備信息交互關(guān)系的每2個(gè)用戶提供對應(yīng)的2個(gè)子信道專門用來傳遞信息，從而提高用戶的信息傳遞效率，提高帶寬利用率;載波疊加技術(shù)則是通過對具備SCPC通信方式的2個(gè)站點(diǎn)，先進(jìn)行輸出端信號數(shù)字化→通道信號疊加→輸入端信號模擬化的相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)抵消輸出端同質(zhì)多余信號的方式提高帶寬的利用率。

4.2 應(yīng)用效能

在應(yīng)用效能方面，對稱載波復(fù)用技術(shù)與傳統(tǒng)的FDMA接入方式相比，所需的帶寬只是后者的1/2，這就為企業(yè)進(jìn)一步提高衛(wèi)星通信容量，降低通信運(yùn)維成本提供了可靠的技術(shù)支持;多址鏈接方式雖然提高了單一用戶組的通信效率，但是被分割后的公用信道是網(wǎng)狀的，因此存在著大量的信道間隙，有一定的浪費(fèi)情況。

4.3 信號質(zhì)量

在充分提高衛(wèi)星帶寬利用率的同時(shí)，稱載波復(fù)用技術(shù)、多址鏈接技術(shù)和載波疊加技術(shù)都不可避免地會(huì)削弱通信信號質(zhì)量。象對稱載波復(fù)用技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中難以達(dá)到對同一組別通信通道內(nèi)的復(fù)合信號進(jìn)行完全分離的效果;多址鏈接技術(shù)則是同一終端小組內(nèi)的2個(gè)終端的信號傳遞方式可能存在差異，單一終端在接收到相應(yīng)的有效信號時(shí)，也會(huì)接收到另一個(gè)終端傳遞的無用信號，而這一部分信號實(shí)際上會(huì)在一定程度上對有效信號造成干擾;載波疊加技術(shù)在信號疊加的過程中相應(yīng)地降低了衛(wèi)星端功率，通過完整路徑傳遞這種削弱傳遞到了2個(gè)地面站點(diǎn)，從而造成信號存在一定的失真情況。因此為了保證有效信號的準(zhǔn)確性，就需要通過一定的方式對有效信號進(jìn)行提純。

隨著衛(wèi)星通信服務(wù)在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用深化，高效率的通信途徑已經(jīng)成為社會(huì)的首選，而衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信息吞吐量是一個(gè)十分重要的指標(biāo)。通過對不斷嘗試?yán)梅Q載波復(fù)用技術(shù)、載波疊加技術(shù)等先進(jìn)的通信技術(shù)，使得企業(yè)已經(jīng)不再是僅依賴通信衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器設(shè)備的僵化技術(shù)，而是可以通過靈活的功能化軟件實(shí)現(xiàn)達(dá)成同樣的效果，為未來衛(wèi)星通信系統(tǒng)的持續(xù)化提升提供了更加有效地解決方案，因此具備非常好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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