劉 丹（黑龍江工業(yè)學(xué)院，158100）

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

劉 丹
（黑龍江工業(yè)學(xué)院，158100）

摘要：衛(wèi)星移動(dòng)通信自逐漸發(fā)展以來(lái)，便因其覆蓋范圍廣、地域限制弱、信號(hào)容量大等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)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(dòng)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(yán)重的影響信號(hào)傳輸?shù)挠行?，因此必須采用相關(guān)的通信技術(shù)克服這一問(wèn)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)的相互協(xié)作引入空間分集優(yōu)勢(shì)，以此對(duì)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(diǎn)在發(fā)送自己信息的同時(shí)業(yè)彼此共享自身存在的資源以協(xié)助其他節(jié)點(diǎn)傳輸信息，最終憑借這種相互協(xié)作的機(jī)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(diǎn)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(dòng)通信中的優(yōu)勢(shì)。協(xié)作通信技術(shù)存在兩大優(yōu)勢(shì)，其一是調(diào)動(dòng)并利用網(wǎng)絡(luò)中空余資源的存在，其二是對(duì)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(duì)于提升衛(wèi)星移動(dòng)通信信號(hào)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(guò)空間分集增益、時(shí)分分集增益、頻分分集增益三種具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式達(dá)成抑制信道受不良效應(yīng)的影響，被譽(yù)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(dòng)通信中的應(yīng)用是通信技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，也是未來(lái)通信技術(shù)未來(lái)能否實(shí)現(xiàn)跨越的關(guān)鍵所在。

2 衛(wèi)星移動(dòng)通信

2.1衛(wèi)星移動(dòng)通信概述。衛(wèi)星移動(dòng)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(dòng)用戶提供服務(wù)。衛(wèi)星移動(dòng)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(hào)保持地面通信系統(tǒng)與用戶移動(dòng)終端的通信連結(jié)，再通過(guò)地面站接收終端發(fā)出的信號(hào)以及衛(wèi)星通信反饋回來(lái)的信號(hào)以此實(shí)現(xiàn)不同地域之間衛(wèi)星移動(dòng)用戶之間的聯(lián)系。目前，衛(wèi)星移動(dòng)通信已廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域，是21世紀(jì)取得的重大科技成果之一。

2.2衛(wèi)星移動(dòng)通信應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù)的必要性。衛(wèi)星移動(dòng)通信按照應(yīng)用環(huán)境可分為陸地衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（LMSS）、航空衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（AMSS）和海事衛(wèi)星移動(dòng)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(dòng)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(hào)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(dòng)通信之間若沒(méi)有協(xié)作通信技術(shù)的連接，不僅浪費(fèi)了不同通信衛(wèi)星的信息資源，其傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性和有效性也無(wú)法得到充分的保障。因此，加強(qiáng)協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用，是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的必然趨勢(shì)和要求。

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

3.1衛(wèi)星多節(jié)點(diǎn)協(xié)作傳輸技術(shù)。衛(wèi)星多節(jié)點(diǎn)協(xié)作傳輸系統(tǒng)可以看做是各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間一對(duì)多和多對(duì)一系統(tǒng)的集合，在這個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的集合之間，各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)S，以地面站或某個(gè)信關(guān)站為目的節(jié)點(diǎn)D，以眾多協(xié)作節(jié)點(diǎn)視為R（R可以為一個(gè)或多個(gè)）。其中，眾多協(xié)作節(jié)點(diǎn)R由于地域的分散性和獨(dú)立性，若是直接由通信衛(wèi)星S接收有可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)接收的差錯(cuò)性，而經(jīng)過(guò)不同的節(jié)點(diǎn)R將信息轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)D再將這些信息進(jìn)行合并則可以有效提高目的節(jié)點(diǎn)D的接收性能并極大程度的改善通信衛(wèi)星R的差錯(cuò)性，使其有更多的鏈路余量來(lái)抵抗信道衰弱對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，最終提升衛(wèi)星移動(dòng)通信信號(hào)的質(zhì)量和有效性。但是，需要注意的是，由于正交傳輸?shù)淖饔茫瑓f(xié)作節(jié)點(diǎn)R的數(shù)量會(huì)影響協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率，因此在運(yùn)用此技術(shù)的過(guò)程中需要注意節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的選擇。

3.2衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)。協(xié)作節(jié)點(diǎn)R的數(shù)量會(huì)影響協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率的問(wèn)題，衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)可以根據(jù)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的信道強(qiáng)弱來(lái)進(jìn)行區(qū)分和篩選，選擇最合適的協(xié)作節(jié)點(diǎn)R來(lái)進(jìn)行協(xié)作傳輸，即將目的節(jié)點(diǎn)D與協(xié)作節(jié)點(diǎn)R之間一對(duì)多的集合調(diào)整為一對(duì)一或一對(duì)有限的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)協(xié)作傳輸系統(tǒng)的頻譜效率性能。同時(shí)，通過(guò)衛(wèi)星協(xié)作節(jié)點(diǎn)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(diǎn)信道衰落成都的不同而優(yōu)化不同節(jié)點(diǎn)之間的功率分配，減少不同協(xié)作節(jié)點(diǎn)之間的能耗，延長(zhǎng)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的使用壽命，從而降低衛(wèi)星移動(dòng)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(dòng)通信中的協(xié)作移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)化和研發(fā)之中，促進(jìn)衛(wèi)星移動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)進(jìn)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(jiǎn)單易行，但也會(huì)由于在引入信號(hào)的同時(shí)放大引入時(shí)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(huì)將協(xié)作節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(cuò)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(jìn)行協(xié)調(diào)處理可以實(shí)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(jìn)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(diǎn)信息并合并檢測(cè)，使系統(tǒng)獲得最好的差錯(cuò)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(lái)進(jìn)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(yǔ)

總而言之，加強(qiáng)協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用研究，可以不斷豐富衛(wèi)星移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)成果，為衛(wèi)星移動(dòng)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(dòng)通信的進(jìn)一步發(fā)展。本文僅是將協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用思路及方式方法做出了簡(jiǎn)單闡述，提出了屬于自己的一些淺顯思考和建議，希望能對(duì)后續(xù)的研究者起到一定的啟發(fā)作用，為進(jìn)一步研究提升協(xié)作通信技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用提供解決思路。

參考文獻(xiàn)

［1］李國(guó)彥，張有光.飛行器進(jìn)近中的自適應(yīng)協(xié)同傳輸與節(jié)點(diǎn)選擇［J］.航空學(xué)報(bào)，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(dòng)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(dòng)通信的軍事應(yīng)用［M］.中國(guó)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(guó)珍.低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中譯碼前協(xié)作策略的性能研究［J］.信號(hào)處理，2011，27（03）：362-368.

作者簡(jiǎn)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(xué)院，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，2010年1月獲遼工大工程碩士學(xué)位，黑龍江工業(yè)學(xué)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