传输技术在卫星通信中的应用范文

作为当前数字通信领域中的一个重要突破，MIMO技术可以在不增加带宽使用情况下得到较高的数据速率，他利用多个发送天和多个接收天线同时进行信号传输，信道自由度得到充分利用，从而得到较大的空间分集合空间复用增益，以达到提高功率效率和频谱效率的目的。

1MIMO技术的发展

MIMO技术是1908年由美国科学家麦克卡尼提出来的，主要思想是在带宽和发射功率一定的前提下，依靠开发空间资源，使用若干天线多发多收的目的，达到成倍提高信道容量的目的。信道容量的与天线数量呈线性关系，因此在MIMO技术增加信道容量的同时，也可以提高信道传输可靠性，大幅降低误码率等。美国贝尔实验室在随后对MIMO技术进行了长期的研究，为MIMO的发展做出了重大贡献，主要成果是证明了在白高斯信道下，多天线可以有效提高信道容量，并由此发展处分层空时编码技术，将信号源数据划分为一系列的子数据，子数据独立编码和调制，可以达到40bps/Hz的频谱效率，但是该技术不适合移动通信环境。为了更好的应用于移动通信，一种发送分集方式应运而生，即信源经过编码映射，使用多个天线同时发送，接收端根据信道传输特性，只需要简单的信号处理，就能获得与同等数量天线分集接收相同的效果。

在地面移动通信中取得的巨大成功，使得MIMO技术在卫星移动通信上被赋予了极大的期望。随着业务急剧增长，卫星通信的频谱和带宽都变得非常不足，又由于轨道位置和卫星负载的有限性，卫星平台功率和带宽转发器收到了很大的限制，MIMO技术仅需要增加接收与发送天线数量，对提高卫星移动通信容量具有非常大的应用价值。目前MIMO技术已经成为IEEE802.11n和IEEE802.16标准，并在DARS、Sirius和XMSR等系统中成功应用。

2卫星MIMO技术的分类

2.1按载荷方式分类卫星MIMO技术按载荷方式可以分为两类，一类是针对卫星上处理再生载荷技术，另一类是针对卫星上透明载荷技术。在卫星处理再生载荷的情况下，可以认为卫星上下行信道都是独立的端到端链路，分别应用MIMO技术可以得到不同的两个信道容量，在系统总体容量优化时，必须将上下行链路统筹考虑。在卫星透明载荷情况下，卫星信号中继器对信号只有相位偏移和功率放大的功能，上下行链路可以看做一个，主要研究工作是发射和接收天线匹配问题。

2.2按传输构建方式分类卫星MIMO技术按传输构建方式可以分为三类。一类是多极化方式，这种方式下通信系统由一颗卫星和一个地面站组成，卫星和地面站都装载两副不同计划化方式的天线，其优点是复杂度较低，缺点是MIMO技术复用和分集增益也有限，原因是为了确保天线极化方式的正交性，收发天线数量参数只能都取2。另一类是多地面站方式，这种方式下通信系统由一颗卫星和多个地面站组成，每个地面站安装一副天线，对应卫星上为每个地面站装载一副天线。为了MIMO复用和分集增益最大化，地面站之间的距离要足够大，一般距离几十公里。还有一类是多颗卫星方式，这种方式下通信系统由多颗卫星和多个地面站组成，卫星之间的距离要求足够大，相对地面站之间的距离可以缩短，在获得最大容量增益的同时，由于卫星数量增加导致经济成本剧增。

当前卫星MIMO技术还需要解决很多关键性技术，比如①信号同步技术，包括多颗卫星与多个地面站之间信号同步问题;②分集合并接收信号处理技术;③MIMO传输系统容量分析技术等。

3结语

本文讨论了MIMO技术在卫星移动通信系统中的应用方法和前景，分析了该领域的研究现状。目前MIMO技术的三种传输方式中，多极化构建方式最简单但性能最有限;单卫星多地面站方式性能有很大提高，应用前景比较广阔;多卫星多地面方式性能最佳，但实现代价也最高。

作者：邢剑锋 王鹏飞 赵伟东 单位：海军蚌埠士官学校有线通信教研室