協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用

劉 丹（黑龍江工業(yè)學院，158100）

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協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用

劉 丹
（黑龍江工業(yè)學院，158100）

摘要：衛(wèi)星移動通信自逐漸發(fā)展以來，便因其覆蓋范圍廣、地域限制弱、信號容量大等特點被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)當中，成為全球通信網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的有效信息傳輸手段之一，在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。但由于衛(wèi)星移動通信的信道受多徑效應(yīng)、陰影效應(yīng)以及多普勒效應(yīng)的影響，嚴重的影響信號傳輸?shù)挠行裕虼吮仨毑捎孟嚓P(guān)的通信技術(shù)克服這一問題。協(xié)作通信技術(shù)作為提高通信質(zhì)量的有效手段，因此研究其在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用逐漸成為熱門話題。

關(guān)鍵詞：協(xié)作通信技術(shù)；衛(wèi)星移動通信；應(yīng)用

1 協(xié)作通信技術(shù)

1.1協(xié)作通信技術(shù)概述。協(xié)作通信技術(shù)是利用不同節(jié)點的相互協(xié)作引入空間分集優(yōu)勢，以此對抗信道中存在的多徑效應(yīng)、陰影效應(yīng)、多普勒效應(yīng)等影響通信質(zhì)量的不良因素。協(xié)作通信技術(shù)各節(jié)點在發(fā)送自己信息的同時業(yè)彼此共享自身存在的資源以協(xié)助其他節(jié)點傳輸信息，最終憑借這種相互協(xié)作的機制形成一種多入、多出的虛擬通信系統(tǒng)，也憑借這種相互協(xié)作的節(jié)點工作模式而形成的良性系統(tǒng)提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)母咝约胺€(wěn)定性。

1.2協(xié)作通信技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星移動通信中的優(yōu)勢。協(xié)作通信技術(shù)存在兩大優(yōu)勢，其一是調(diào)動并利用網(wǎng)絡(luò)中空余資源的存在，其二是對系統(tǒng)信息傳輸產(chǎn)生協(xié)作通信增益。其中協(xié)作通信增益作用對于提升衛(wèi)星移動通信信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和有效性有著至關(guān)重要的作用。協(xié)作通信增益作用主要通過空間分集增益、時分分集增益、頻分分集增益三種具體技術(shù)實現(xiàn)方式達成抑制信道受不良效應(yīng)的影響，被譽為下一代通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此研究協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用是通信技術(shù)發(fā)展的重點，也是未來通信技術(shù)未來能否實現(xiàn)跨越的關(guān)鍵所在。

2 衛(wèi)星移動通信

2.1衛(wèi)星移動通信概述。衛(wèi)星移動通信是以地球同步軌道衛(wèi)星或其余軌道衛(wèi)星為基礎(chǔ)，采用衛(wèi)星通信特有的多址信息傳輸方式為全球范圍內(nèi)的衛(wèi)星移動用戶提供服務(wù)。衛(wèi)星移動通信主要由通信衛(wèi)星、地面站、通信終端三部分組成，由通信衛(wèi)星傳遞信號保持地面通信系統(tǒng)與用戶移動終端的通信連結(jié)，再通過地面站接收終端發(fā)出的信號以及衛(wèi)星通信反饋回來的信號以此實現(xiàn)不同地域之間衛(wèi)星移動用戶之間的聯(lián)系。目前，衛(wèi)星移動通信已廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，是21世紀取得的重大科技成果之一。

2.2衛(wèi)星移動通信應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù)的必要性。衛(wèi)星移動通信按照應(yīng)用環(huán)境可分為陸地衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)（LMSS）、航空衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)（AMSS）和海事衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)（MMSS）；按照衛(wèi)星軌道分類又可分為同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)和非同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。由于所需衛(wèi)星移動通信的功能和作用各不相同，因而通信衛(wèi)星與通信衛(wèi)星之間存在信號的干擾，加之衛(wèi)星信道本身的不良效應(yīng)影響，衛(wèi)星移動通信之間若沒有協(xié)作通信技術(shù)的連接，不僅浪費了不同通信衛(wèi)星的信息資源，其傳輸信號的穩(wěn)定性和有效性也無法得到充分的保障。因此，加強協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用，是未來移動通信發(fā)展的必然趨勢和要求。

3 協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用

3.1衛(wèi)星多節(jié)點協(xié)作傳輸技術(shù)。衛(wèi)星多節(jié)點協(xié)作傳輸系統(tǒng)可以看做是各個節(jié)點之間一對多和多對一系統(tǒng)的集合，在這個節(jié)點組成的集合之間，各個節(jié)點都將參與協(xié)作傳輸。具體協(xié)作模式如下：以通信衛(wèi)星作為源節(jié)點S，以地面站或某個信關(guān)站為目的節(jié)點D，以眾多協(xié)作節(jié)點視為R（R可以為一個或多個）。其中，眾多協(xié)作節(jié)點R由于地域的分散性和獨立性，若是直接由通信衛(wèi)星S接收有可能會導(dǎo)致信號接收的差錯性，而經(jīng)過不同的節(jié)點R將信息轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點D再將這些信息進行合并則可以有效提高目的節(jié)點D的接收性能并極大程度的改善通信衛(wèi)星R的差錯性，使其有更多的鏈路余量來抵抗信道衰弱對信號傳輸?shù)挠绊?，最終提升衛(wèi)星移動通信信號的質(zhì)量和有效性。但是，需要注意的是，由于正交傳輸?shù)淖饔?，協(xié)作節(jié)點R的數(shù)量會影響協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率，因此在運用此技術(shù)的過程中需要注意節(jié)點個數(shù)的選擇。

3.2衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點選擇技術(shù)。協(xié)作節(jié)點R的數(shù)量會影響協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率的問題，衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點選擇技術(shù)可以根據(jù)協(xié)作節(jié)點的信道強弱來進行區(qū)分和篩選，選擇最合適的協(xié)作節(jié)點R來進行協(xié)作傳輸，即將目的節(jié)點D與協(xié)作節(jié)點R之間一對多的集合調(diào)整為一對一或一對有限的節(jié)點R的集合，借此合理利用系統(tǒng)資源，有效改善衛(wèi)星多節(jié)點協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率性能。同時，通過衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點選擇技術(shù)可以根據(jù)因地形、建筑物遮擋、傳輸距離等因素導(dǎo)致的協(xié)作節(jié)點信道衰落成都的不同而優(yōu)化不同節(jié)點之間的功率分配，減少不同協(xié)作節(jié)點之間的能耗，延長協(xié)作節(jié)點的使用壽命，從而降低衛(wèi)星移動通信的損耗成本，將更多的資金投入到應(yīng)用在衛(wèi)星移動通信中的協(xié)作移動通信技術(shù)的優(yōu)化和研發(fā)之中，促進衛(wèi)星移動通信技術(shù)的發(fā)展。

3.3衛(wèi)星混合協(xié)作傳輸技術(shù)。在衛(wèi)星協(xié)作傳輸系統(tǒng)中，協(xié)作節(jié)點可以采用AF和DF兩種不同的工作模式，這兩種工作模式各有其利弊。AF工作模式不需要協(xié)作節(jié)點進行信息的解調(diào)、譯碼等處理，可以有效降低鞋店工作的復(fù)雜程度，簡單易行，但也會由于在引入信號的同時放大引入時的噪聲，因此存在噪聲放大效應(yīng)這一不良影響；DF工作模式會將協(xié)作節(jié)點進行解調(diào)、譯碼等處理，確保系統(tǒng)獲得良好的性能，但也由于程序的復(fù)雜性，存在錯誤傳播的可能，影響系統(tǒng)的分集效果。因此，將這兩種工作模式進行協(xié)調(diào)處理可以實現(xiàn)衛(wèi)星通信技術(shù)的最優(yōu)化。衛(wèi)星混合協(xié)作傳輸技術(shù)便是將兩種工作模式進行混合，根據(jù)譯碼情況采用AF或DF方式轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點信息并合并檢測，使系統(tǒng)獲得最好的差錯性能，借以提升系統(tǒng)的傳輸能力。此外，或和寫作傳輸技術(shù)還可以結(jié)合以上提到的兩種技術(shù)來進一步改善衛(wèi)星混合協(xié)作傳輸系統(tǒng)的性能。

4 結(jié)束語

總而言之，加強協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用研究，可以不斷豐富衛(wèi)星移動通信領(lǐng)域的技術(shù)成果，為衛(wèi)星移動通信的發(fā)展以及提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)信息的傳輸性能提供良好的發(fā)展思路和技術(shù)支撐，助力衛(wèi)星移動通信的進一步發(fā)展。本文僅是將協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用思路及方式方法做出了簡單闡述，提出了屬于自己的一些淺顯思考和建議，希望能對后續(xù)的研究者起到一定的啟發(fā)作用，為進一步研究提升協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動通信中的應(yīng)用提供解決思路。

參考文獻

［1］李國彥，張有光.飛行器進近中的自適應(yīng)協(xié)同傳輸與節(jié)點選擇［J］.航空學報，2011，32（11）：2083-2095.

［2］劉振華，侯嘉.多中繼協(xié)作通信系統(tǒng)的中斷概率分析［J］.通信技術(shù)，2012，45（01）：72-74.

［3］張乃通，張中兆，李英濤.衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)［J］.電子工業(yè)出版社，2010.

［4］方秀花等.衛(wèi)星移動通信的軍事應(yīng)用［M］.中國航天，2005 （1）.

［5］杜偉華，劉紫燕.兩跳中繼協(xié)作通信技術(shù)的研究與仿真［J］.通信技術(shù)，2013，46（2）：70-72.

［6］張更新，臧國珍.低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中譯碼前協(xié)作策略的性能研究［J］.信號處理，2011，27（03）：362-368.

作者簡介

劉丹，女，1983年生人，中共黨員，講師，回族，黑龍江省雞西市人，2006年7月畢業(yè)于黑龍江科技學院，獲工學學士學位，2010年1月獲遼工大工程碩士學位，黑龍江工業(yè)學院電氣與信息工程系教師，研究方向：通信工程。

Application of cooperative communication technology in satellite mobile communication

Liu Dan
（Heilongjiang Institute of technology， 158100）

Abstract：Satellite mobile communication since gradually since the development，because of its cover a wide range，weak geographical restrictions，signal capacity and is widely used in communication network，has become one of the global communications network is an effective means of information transmission，in the military field and civilian field plays an important role. But because of the influence of satellite mobile communication channels affected by multi-path effect and shadow effect and Doppler effect，the effectiveness of the serious influence on the transmission of the signal.Therefore，it is necessary to use related communications technologies to overcome this problem. Cooperative communication technology，as an effective way to improve the quality of communication.Therefore， the study of its application in satellite mobile communication has gradually become the hot topic.

Keywords：cooperative communication technology；satellite mobile communication；application