基于卫星系统的协作通信技术应用研究

陆忠梅

【摘要】 卫星移动通信信道具有衰落性和复杂多变性的特点，其具有的多普勒效应和阴影效应等给通信带来很大影响，甚至中断通信。针对这个问题，专家们提出将协作通信技术引入卫星系统，协作通信技术利用不同节点的协作，带来分集增益的好处，能够更好的抗衰落。达到让卫星系统功能的稳定，更好的达到信号传输的目的。

【关键词】 协作通信 卫星 抗衰落 信号传输

前言：卫星通信是全球通信必不可少的重要部分，具有容量大，限制小，传输快等特点。但是卫星通信的阴影效应和多普勒效应等影响着信号的传输，甚至会中断通信。在此问题上，专家们引入了协作通信技术。协作通信技术是受MIMO技术启发产生的新技术，该技术需要用户间相互合作，资源共享，利用分集优势来对抗卫星系统的衰落性。达到卫星系统的稳定高效传输的目的。本文首先介绍了协作通信技术，然后介绍卫星协作通信技术，最后说明协作通信技术应用到卫星技术所带来的好处。

一、协作通信技术

1、协作通信。协作通信技术是受MIMO技术启发而发展的一门技术。该技术是利用分集优势来对抗卫星系统的衰落性，该技术需要用户间相互协作，资源共享，最终达到稳定卫星通信系统的目的。协作通信技术的原理如下图所示：

图中，S是源节点，D是接收节点，R是协助节点，首先由S节点发出信号，R和D共同接信号，R接收到信号之后，经过特殊处理再发送给D节点，D节点收到R和S的信号后，经过整合后进行检测，最终达到增益的目的。

2、协作策略协议。协作策略是中继节点和源节点的协作，是信息经过中继节点转发的一种方式。解码转发、编码转发和放大转发是中继节点处理信息的方式。解码转发要求中继节点的性能较高，需要对收到的信息进行破译、对比，然后发给接收节点。编码转发是指将收到的信息重新编码然后发送到接收源点。放大转发是指中继节点把收到的信息经过放大处理，然后发送到接收源点。固定中继、选择中继和增量中继是源节点和中继节点的协作方式。固定中继是指中继节点始终参与协作，这种协作方式的缺点是当信号较差时，中继信号可能会经过错误的转发，这样接受节点收到的信息就是错误的。选择中继是指信号传输很好的时候中继节点才会协作转发，当信号较差时，中继节点不会进行协作。增量中继是指中继节点可以收到目的节点发来的反馈信息，只有当目的节点接收不到信息时，中继节点才会协助运行。增量中继是目前最好的协作通信方式。

二、卫星协作通信技术

1、卫星相互协作。目前，卫星移动通信系统的卫星数目较多，方便覆盖较多的区域，卫星之间的相互协作就会进行信息的多元化传输，这样可以节省很多资源，又可以达到信息传输的多样性。例如卫星一只接收地球的信息反馈，把收到的信息发给接收终端，这样终端收到的信息就只来源于卫星一，接收单一很可能造成收到的信息错误，或者信号弱，甚至中断。然而，卫星一要是和监测另一区域的卫星二协作，由卫星一收到信息反馈发给终端和卫星二，卫星二经过对信息的处理再发给终端，这样终端收到的信息就可以进行分集，整合。达到信息正确稳定的传输。经过简单的例子不难看出，单一的卫星信号很差，但经过卫星合作而处理后的信号稳定而准确，突显了合作化的重要性，这是卫星发展的重要一步。

2、用户相互协作。卫星通过天线发出信号时，覆盖的地方会有很多车载站和手持站收到信息，用户会对这些信号进行审查，若是自己的就进行接收，若不是就丢弃。这样的做法会使一些车载站和手持站处于空闲状态，造成很大的浪费，一些用户也会因为信号弱而苦恼，这就需要用户之间的相互协作，达到互利共赢的局面。例如卫星将一段信号发给了手持站1，手持站1由于地理位置问题信号不好，接收不到，然而此时，手持站2和车载站一收到了这段信息，卫星和手持站1有合作关系，把这段信号经过整合放大发给手持站1，手持站1就可以收到这些信号，在经过特殊处理，就可以完整的收到这些信息。由此不难看出，用户之间的相互合作，不仅可以节省资源的空闲，还可以保证用户接收信息的及时性和准确性。

结语：卫星信号传输的衰落性严重的影响着信号的传输，协作通信技术有效的补充了MIMO技术，应用于卫星技术之后，抵抗了卫星通信技术的衰落性，有效的降低了中断率，提高了通信系统的性能。所以我们要努力发展协作通信技术在卫星通信技术中的应用，让我们的通信质量上升一个台阶。