衛星寬帶移動通信系統自適應編碼調制技術研究

李林郁

摘要：隨著互聯網技術的飛速發展，人們對通信帶寬的要求逐漸增高。在寬帶通信中，衛星寬帶移動通信能夠為互聯網提供覆蓋更廣、無縫的通信方式。目前，衛星寬帶移動通信的傳輸正面臨著天氣、用戶數量劇增等因素的挑戰，因此，需要將自適應編碼調制技術應用到衛星寬帶移動通信系統中。本文對衛星寬帶移動通信系統的自適應編碼調制技術進行研究。

關鍵詞：衛星寬帶移動通信系統 自適應編碼調制技術 研究

中圖分類號：TN 927+.21 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0037-01

可以將衛星寬帶移動通信看成是對地面通信的延伸和補充。衛星寬帶移動通信系統具有能夠有效抵抗自然災害、覆蓋范圍更加廣泛等優點，但由于衛星寬帶移動通信系統的信道條件是開放的，降雨引發的雨衰及降雪引發的雪衰等天氣因素會對衛星寬帶移動通信系統產生一定的影響，因此需要運用自適應編碼調制技術對其進行解決。

1 衛星移動通信系統的發展歷程

衛星移動通信系統的發展經歷了從窄帶到寬帶的轉變。衛星窄帶移動通信系統可以為移動用戶提供GPS、語音以及文字等業務。可以將Inmarsat-4衛星看作是真正意義上的首個寬帶移動衛星，該衛星可以為用戶提供與3G兼容的寬帶數據傳輸服務。隨著技術水平的提升，逐漸出現了Inmarsat-5衛星以及休斯網絡公司的Spaceway系統等不同的衛星寬帶移動通信系統，這些衛星寬帶移動通信系統都是在ka頻段進行工作的。隨著衛星寬帶移動通信系統的不斷發展，人們對通信寬帶的要求越來越高，衛星頻譜資源變得越來越緊張。為了保證系統的容量能夠更好地滿足人們的需求，新型的衛星寬帶移動通信系統將工作頻段提升至ka頻段及ka頻段以上。這種做法能夠減少信號對衛星寬帶移動通信系統的干擾，并且能夠有效地提升頻帶的利用率。但天氣會對處于ka及ka以上頻段的衛星寬帶通信系統產生影響。對于處于ka及ka以上頻段的衛星寬帶移動通信系統而言，惡劣的天氣（如雪衰、雨衰等）對衛星寬帶移動通信系統的損耗程度較大，天氣因素處于變化狀態，運用鏈路余量設置對其進行補償時，為了保證補償效果，需要設置較高的鏈路余量，在補償過程中，無法保證所有的鏈路余量都會被衛星寬帶移動通信系統利用，這種情況造成了鏈路資源的浪費。除了天氣因素之外，衛星與地面移動終端之間的陰影衰落和多徑效應，也會對衛星寬帶移動通信系統產生不良影響，與天氣因素對衛星寬帶移動通信技術的影響相同，如果通過鏈路余量的設置對衛星寬帶移動通信系統進行補償，陰影衰落和多徑效應的變化和差別同樣會引發鏈路資源的浪費[1]。

2 衛星寬帶移動通信系統自適應編碼調制技術

2.1 自適應編碼調制技術

自適應編碼調制技術最早出現在20世紀90年代初，B.Vucetic首先提出將自適應編碼調制技術應用于時變信道中，并對編碼速率作出改變。在衛星寬帶移動通信系統的應用中，為了運用固定調制編碼方式的DVB-S標準性能的提升，有研究者提出了DVB-S2標準，該標準主要應用與點對點波束系統中。M.Park等人在2013年提出了跨層數據包分配策略，這種策略具有一定的公平性。

2.2 自適應編碼調制系統模型

衛星寬帶移動通信ACM系統的接收機是由譯碼、信噪比估計以及解調這三個模塊組成的，衛星寬帶移動通信ACM系統的發射機則是由具有自適應調整功能的調制和編碼兩個模塊組成的。當ACM系統的發射機將信號發射出去之后，信號會通過衛星寬帶移動通信的信道傳達至接收機中，這時，接收機會估計出發射機所發射信號的信噪比，信號經由反向鏈路傳到發射端。發射端會運用調制與編碼策略的切換算法，結合接收機估計出的信噪比信息，選出最適宜的調制與編碼策略，并根據選擇出的調制與編碼策略對后續收到的信號進行相應的調制和編碼[2]。

2.3 調制與編碼策略的選擇

在選擇適宜的調制與編碼策略時，要考慮調制與編碼策略的綜合效率，以及不同調制與編碼策略之間的切換門限差值。在選擇過程中，要保證不同調制與編碼策略之間的切換門限差值不能過小，否則會使衛星寬帶移動通信的信道狀態發生改變，進而增加衛星寬帶移動通信系統的負荷[3]。

2.4 零誤碼率

從理論上講，無論是哪一種調制與編碼策略，調制與編碼策略中的誤碼率都會隨著信噪比的增加而降低，當信噪比逐漸增大時，誤碼率會越來越小，直至趨近于0，但不會變成0。在進行仿真時，會出現誤碼率為0的現象，KRONE公司將這一現象稱為零誤碼率。

2.5 目標誤碼率

目標誤碼率是指衛星寬帶移動通信系統允許范圍內誤碼率的最大值，也就是通信系統對最壞情況時誤碼率數值的規定。它在無線通信傳輸技術的研究中常常被提及。當目標誤碼率高于系統的實際誤碼率時，系統網絡的性能不會降低，換句話說，這種誤碼率不會對衛星寬帶移動通信系統的傳輸功能產生影響[4]。

3 結語

隨著移動互聯網的普及，衛星寬帶移動通信系統變得越來越重要。衛星寬帶移動通信系統中能夠使用的鏈路資源是有限的，為了保證衛星寬帶移動通信系統的傳輸效率和傳輸質量，需要對鏈路資源的合理、高效利用進行研究。自適應編碼調制技術會對衛星寬帶移動通信系統的傳輸性能產生直接的影響，因此，對自適應編碼調制技術的研究具有極其重要的意義。

參考文獻

[1]陳天雙.衛星寬帶移動通信系統自適應編碼調制技術研究[D].北京郵電大學，2015.

[2]李智信.衛星自適應傳輸中的關鍵技術研究[D].北京理工大學，2014.

[3]田清華.基于OFDM的高速移動無線通信系統及寬帶衛星通信系統關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2013.

[4]周沅寧.衛星通信中的自適應編碼調制技術研究[D].北京郵電大學，2014.