卫星宽带移动通信系统自适应编码调制技术研究

李林郁

摘要：随着互联网技术的飞速发展，人们对通信带宽的要求逐渐增高。在宽带通信中，卫星宽带移动通信能够为互联网提供覆盖更广、无缝的通信方式。目前，卫星宽带移动通信的传输正面临着天气、用户数量剧增等因素的挑战，因此，需要将自适应编码调制技术应用到卫星宽带移动通信系统中。本文对卫星宽带移动通信系统的自适应编码调制技术进行研究。

关键词：卫星宽带移动通信系统 自适应编码调制技术 研究

中图分类号：TN 927+.21 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0037-01

可以将卫星宽带移动通信看成是对地面通信的延伸和补充。卫星宽带移动通信系统具有能够有效抵抗自然灾害、覆盖范围更加广泛等优点，但由于卫星宽带移动通信系统的信道条件是开放的，降雨引发的雨衰及降雪引发的雪衰等天气因素会对卫星宽带移动通信系统产生一定的影响，因此需要运用自适应编码调制技术对其进行解决。

1 卫星移动通信系统的发展历程

卫星移动通信系统的发展经历了从窄带到宽带的转变。卫星窄带移动通信系统可以为移动用户提供GPS、语音以及文字等业务。可以将Inmarsat-4卫星看作是真正意义上的首个宽带移动卫星，该卫星可以为用户提供与3G兼容的宽带数据传输服务。随着技术水平的提升，逐渐出现了Inmarsat-5卫星以及休斯网络公司的Spaceway系统等不同的卫星宽带移动通信系统，这些卫星宽带移动通信系统都是在ka频段进行工作的。随着卫星宽带移动通信系统的不断发展，人们对通信宽带的要求越来越高，卫星频谱资源变得越来越紧张。为了保证系统的容量能够更好地满足人们的需求，新型的卫星宽带移动通信系统将工作频段提升至ka频段及ka频段以上。这种做法能够减少信号对卫星宽带移动通信系统的干扰，并且能够有效地提升频带的利用率。但天气会对处于ka及ka以上频段的卫星宽带通信系统产生影响。对于处于ka及ka以上频段的卫星宽带移动通信系统而言，恶劣的天气（如雪衰、雨衰等）对卫星宽带移动通信系统的损耗程度较大，天气因素处于变化状态，运用链路余量设置对其进行补偿时，为了保证补偿效果，需要设置较高的链路余量，在补偿过程中，无法保证所有的链路余量都会被卫星宽带移动通信系统利用，这种情况造成了链路资源的浪费。除了天气因素之外，卫星与地面移动终端之间的阴影衰落和多径效应，也会对卫星宽带移动通信系统产生不良影响，与天气因素对卫星宽带移动通信技术的影响相同，如果通过链路余量的设置对卫星宽带移动通信系统进行补偿，阴影衰落和多径效应的变化和差别同样会引发链路资源的浪费[1]。

2 卫星宽带移动通信系统自适应编码调制技术

2.1 自适应编码调制技术

自适应编码调制技术最早出现在20世纪90年代初，B.Vucetic首先提出将自适应编码调制技术应用于时变信道中，并对编码速率作出改变。在卫星宽带移动通信系统的应用中，为了运用固定调制编码方式的DVB-S标准性能的提升，有研究者提出了DVB-S2标准，该标准主要应用与点对点波束系统中。M.Park等人在2013年提出了跨层数据包分配策略，这种策略具有一定的公平性。

2.2 自适应编码调制系统模型

卫星宽带移动通信ACM系统的接收机是由译码、信噪比估计以及解调这三个模块组成的，卫星宽带移动通信ACM系统的发射机则是由具有自适应调整功能的调制和编码两个模块组成的。当ACM系统的发射机将信号发射出去之后，信号会通过卫星宽带移动通信的信道传达至接收机中，这时，接收机会估计出发射机所发射信号的信噪比，信号经由反向链路传到发射端。发射端会运用调制与编码策略的切换算法，结合接收机估计出的信噪比信息，选出最适宜的调制与编码策略，并根据选择出的调制与编码策略对后续收到的信号进行相应的调制和编码[2]。

2.3 调制与编码策略的选择

在选择适宜的调制与编码策略时，要考虑调制与编码策略的综合效率，以及不同调制与编码策略之间的切换门限差值。在选择过程中，要保证不同调制与编码策略之间的切换门限差值不能过小，否则会使卫星宽带移动通信的信道状态发生改变，进而增加卫星宽带移动通信系统的负荷[3]。

2.4 零误码率

从理论上讲，无论是哪一种调制与编码策略，调制与编码策略中的误码率都会随着信噪比的增加而降低，当信噪比逐渐增大时，误码率会越来越小，直至趋近于0，但不会变成0。在进行仿真时，会出现误码率为0的现象，KRONE公司将这一现象称为零误码率。

2.5 目标误码率

目标误码率是指卫星宽带移动通信系统允许范围内误码率的最大值，也就是通信系统对最坏情况时误码率数值的规定。它在无线通信传输技术的研究中常常被提及。当目标误码率高于系统的实际误码率时，系统网络的性能不会降低，换句话说，这种误码率不会对卫星宽带移动通信系统的传输功能产生影响[4]。

3 结语

随着移动互联网的普及，卫星宽带移动通信系统变得越来越重要。卫星宽带移动通信系统中能够使用的链路资源是有限的，为了保证卫星宽带移动通信系统的传输效率和传输质量，需要对链路资源的合理、高效利用进行研究。自适应编码调制技术会对卫星宽带移动通信系统的传输性能产生直接的影响，因此，对自适应编码调制技术的研究具有极其重要的意义。

参考文献

[1]陈天双.卫星宽带移动通信系统自适应编码调制技术研究[D].北京邮电大学，2015.

[2]李智信.卫星自适应传输中的关键技术研究[D].北京理工大学，2014.

[3]田清华.基于OFDM的高速移动无线通信系统及宽带卫星通信系统关键技术研究[D].北京邮电大学，2013.

[4]周沅宁.卫星通信中的自适应编码调制技术研究[D].北京邮电大学，2014.