衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究

李林郁

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對通信帶寬的要求逐漸增高。在寬帶通信中，衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信能夠?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)提供覆蓋更廣、無縫的通信方式。目前，衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信的傳輸正面臨著天氣、用戶數(shù)量劇增等因素的挑戰(zhàn)，因此，需要將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中。本文對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng) 自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù) 研究

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

可以將衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信看成是對地面通信的延伸和補(bǔ)充。衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)具有能夠有效抵抗自然災(zāi)害、覆蓋范圍更加廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但由于衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的信道條件是開放的，降雨引發(fā)的雨衰及降雪引發(fā)的雪衰等天氣因素會(huì)對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，因此需要運(yùn)用自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)對其進(jìn)行解決。

1 衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程

衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了從窄帶到寬帶的轉(zhuǎn)變。衛(wèi)星窄帶移動(dòng)通信系統(tǒng)可以為移動(dòng)用戶提供GPS、語音以及文字等業(yè)務(wù)?？梢詫nmarsat-4衛(wèi)星看作是真正意義上的首個(gè)寬帶移動(dòng)衛(wèi)星，該衛(wèi)星可以為用戶提供與3G兼容的寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。隨著技術(shù)水平的提升，逐漸出現(xiàn)了Inmarsat-5衛(wèi)星以及休斯網(wǎng)絡(luò)公司的Spaceway系統(tǒng)等不同的衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，這些衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)都是在ka頻段進(jìn)行工作的。隨著衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對通信寬帶的要求越來越高，衛(wèi)星頻譜資源變得越來越緊張。為了保證系統(tǒng)的容量能夠更好地滿足人們的需求，新型的衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)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(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的干擾，并且能夠有效地提升頻帶的利用率。但天氣會(huì)對處于ka及ka以上頻段的衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)產(chǎn)生影響。對于處于ka及ka以上頻段的衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，惡劣的天氣（如雪衰、雨衰等）對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的損耗程度較大，天氣因素處于變化狀態(tài)，運(yùn)用鏈路余量設(shè)置對其進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，為了保證補(bǔ)償效果，需要設(shè)置較高的鏈路余量，在補(bǔ)償過程中，無法保證所有的鏈路余量都會(huì)被衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)利用，這種情況造成了鏈路資源的浪費(fèi)。除了天氣因素之外，衛(wèi)星與地面移動(dòng)終端之間的陰影衰落和多徑效應(yīng)，也會(huì)對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，與天氣因素對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的影響相同，如果通過鏈路余量的設(shè)置對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，陰影衰落和多徑效應(yīng)的變化和差別同樣會(huì)引發(fā)鏈路資源的浪費(fèi)[1]。

2 衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)

2.1 自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)

自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代初，B.Vucetic首先提出將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于時(shí)變信道中，并對編碼速率作出改變。在衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用中，為了運(yùn)用固定調(diào)制編碼方式的DVB-S標(biāo)準(zhǔn)性能的提升，有研究者提出了DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用與點(diǎn)對點(diǎn)波束系統(tǒng)中。M.Park等人在2013年提出了跨層數(shù)據(jù)包分配策略，這種策略具有一定的公平性。

2.2 自適應(yīng)編碼調(diào)制系統(tǒng)模型

衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信ACM系統(tǒng)的接收機(jī)是由譯碼、信噪比估計(jì)以及解調(diào)這三個(gè)模塊組成的，衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信ACM系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)則是由具有自適應(yīng)調(diào)整功能的調(diào)制和編碼兩個(gè)模塊組成的。當(dāng)ACM系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)將信號發(fā)射出去之后，信號會(huì)通過衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信的信道傳達(dá)至接收機(jī)中，這時(shí)，接收機(jī)會(huì)估計(jì)出發(fā)射機(jī)所發(fā)射信號的信噪比，信號經(jīng)由反向鏈路傳到發(fā)射端。發(fā)射端會(huì)運(yùn)用調(diào)制與編碼策略的切換算法，結(jié)合接收機(jī)估計(jì)出的信噪比信息，選出最適宜的調(diào)制與編碼策略，并根據(jù)選擇出的調(diào)制與編碼策略對后續(xù)收到的信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制和編碼[2]。

2.3 調(diào)制與編碼策略的選擇

在選擇適宜的調(diào)制與編碼策略時(shí)，要考慮調(diào)制與編碼策略的綜合效率，以及不同調(diào)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(diào)制與編碼策略之間的切換門限差值不能過小，否則會(huì)使衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信的信道狀態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而增加衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的負(fù)荷[3]。

2.4 零誤碼率

從理論上講，無論是哪一種調(diào)制與編碼策略，調(diào)制與編碼策略中的誤碼率都會(huì)隨著信噪比的增加而降低，當(dāng)信噪比逐漸增大時(shí)，誤碼率會(huì)越來越小，直至趨近于0，但不會(huì)變成0。在進(jìn)行仿真時(shí)，會(huì)出現(xiàn)誤碼率為0的現(xiàn)象，KRONE公司將這一現(xiàn)象稱為零誤碼率。

2.5 目標(biāo)誤碼率

目標(biāo)誤碼率是指衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)允許范圍內(nèi)誤碼率的最大值，也就是通信系統(tǒng)對最壞情況時(shí)誤碼率數(shù)值的規(guī)定。它在無線通信傳輸技術(shù)的研究中常常被提及。當(dāng)目標(biāo)誤碼率高于系統(tǒng)的實(shí)際誤碼率時(shí)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的性能不會(huì)降低，換句話說，這種誤碼率不會(huì)對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸功能產(chǎn)生影響[4]。

3 結(jié)語

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)變得越來越重要。衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中能夠使用的鏈路資源是有限的，為了保證衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸效率和傳輸質(zhì)量，需要對鏈路資源的合理、高效利用進(jìn)行研究。自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)會(huì)對衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸性能產(chǎn)生直接的影響，因此，對自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)的研究具有極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]陳天雙.衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2015.

[2]李智信.衛(wèi)星自適應(yīng)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京理工大學(xué)，2014.

[3]田清華.基于OFDM的高速移動(dòng)無線通信系統(tǒng)及寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[4]周沅寧.衛(wèi)星通信中的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2014.