协作通信技术在卫星移动通信中的应用

刘 丹（黑龙江工业学院，158100）



协作通信技术在卫星移动通信中的应用

刘 丹
（黑龙江工业学院，158100）

摘要：卫星移动通信自逐渐发展以来，便因其覆盖范围广、地域限制弱、信号容量大等特点被广泛应用于通信网络当中，成为全球通信网络中不可或缺的有效信息传输手段之一，在军用领域和民用领域发挥着重要作用。但由于卫星移动通信的信道受多径效应、阴影效应以及多普勒效应的影响，严重的影响信号传输的有效性，因此必须采用相关的通信技术克服这一问题。协作通信技术作为提高通信质量的有效手段，因此研究其在卫星移动通信中的应用逐渐成为热门话题。

关键词：协作通信技术；卫星移动通信；应用

1 协作通信技术

1.1协作通信技术概述。协作通信技术是利用不同节点的相互协作引入空间分集优势，以此对抗信道中存在的多径效应、阴影效应、多普勒效应等影响通信质量的不良因素。协作通信技术各节点在发送自己信息的同时业彼此共享自身存在的资源以协助其他节点传输信息，最终凭借这种相互协作的机制形成一种多入、多出的虚拟通信系统，也凭借这种相互协作的节点工作模式而形成的良性系统提高系统信息传输的高效性及稳定性。

1.2协作通信技术应用于卫星移动通信中的优势。协作通信技术存在两大优势，其一是调动并利用网络中空余资源的存在，其二是对系统信息传输产生协作通信增益。其中协作通信增益作用对于提升卫星移动通信信号传输的稳定性和有效性有着至关重要的作用。协作通信增益作用主要通过空间分集增益、时分分集增益、频分分集增益三种具体技术实现方式达成抑制信道受不良效应的影响，被誉为下一代通信系统的关键技术之一，因此研究协作通信技术在卫星移动通信中的应用是通信技术发展的重点，也是未来通信技术未来能否实现跨越的关键所在。

2 卫星移动通信

2.1卫星移动通信概述。卫星移动通信是以地球同步轨道卫星或其余轨道卫星为基础，采用卫星通信特有的多址信息传输方式为全球范围内的卫星移动用户提供服务。卫星移动通信主要由通信卫星、地面站、通信终端三部分组成，由通信卫星传递信号保持地面通信系统与用户移动终端的通信连结，再通过地面站接收终端发出的信号以及卫星通信反馈回来的信号以此实现不同地域之间卫星移动用户之间的联系。目前，卫星移动通信已广泛应用于军事和民用领域，是21世纪取得的重大科技成果之一。

2.2卫星移动通信应用协作通信技术的必要性。卫星移动通信按照应用环境可分为陆地卫星移动通信系统（LMSS）、航空卫星移动通信系统（AMSS）和海事卫星移动通信系统（MMSS）；按照卫星轨道分类又可分为同步轨道卫星系统和非同步轨道卫星系统。由于所需卫星移动通信的功能和作用各不相同，因而通信卫星与通信卫星之间存在信号的干扰，加之卫星信道本身的不良效应影响，卫星移动通信之间若没有协作通信技术的连接，不仅浪费了不同通信卫星的信息资源，其传输信号的稳定性和有效性也无法得到充分的保障。因此，加强协作通信技术在卫星移动通信中的应用，是未来移动通信发展的必然趋势和要求。

3 协作通信技术在卫星移动通信中的应用

3.1卫星多节点协作传输技术。卫星多节点协作传输系统可以看做是各个节点之间一对多和多对一系统的集合，在这个节点组成的集合之间，各个节点都将参与协作传输。具体协作模式如下：以通信卫星作为源节点S，以地面站或某个信关站为目的节点D，以众多协作节点视为R（R可以为一个或多个）。其中，众多协作节点R由于地域的分散性和独立性，若是直接由通信卫星S接收有可能会导致信号接收的差错性，而经过不同的节点R将信息转发到目的节点D再将这些信息进行合并则可以有效提高目的节点D的接收性能并极大程度的改善通信卫星R的差错性，使其有更多的链路余量来抵抗信道衰弱对信号传输的影响，最终提升卫星移动通信信号的质量和有效性。但是，需要注意的是，由于正交传输的作用，协作节点R的数量会影响协作传输系统的频谱效率，因此在运用此技术的过程中需要注意节点个数的选择。

3.2卫星协作节点选择技术。协作节点R的数量会影响协作传输系统的频谱效率的问题，卫星协作节点选择技术可以根据协作节点的信道强弱来进行区分和筛选，选择最合适的协作节点R来进行协作传输，即将目的节点D与协作节点R之间一对多的集合调整为一对一或一对有限的节点R的集合，借此合理利用系统资源，有效改善卫星多节点协作传输系统的频谱效率性能。同时，通过卫星协作节点选择技术可以根据因地形、建筑物遮挡、传输距离等因素导致的协作节点信道衰落成都的不同而优化不同节点之间的功率分配，减少不同协作节点之间的能耗，延长协作节点的使用寿命，从而降低卫星移动通信的损耗成本，将更多的资金投入到应用在卫星移动通信中的协作移动通信技术的优化和研发之中，促进卫星移动通信技术的发展。

3.3卫星混合协作传输技术。在卫星协作传输系统中，协作节点可以采用AF和DF两种不同的工作模式，这两种工作模式各有其利弊。AF工作模式不需要协作节点进行信息的解调、译码等处理，可以有效降低鞋店工作的复杂程度，简单易行，但也会由于在引入信号的同时放大引入时的噪声，因此存在噪声放大效应这一不良影响；DF工作模式会将协作节点进行解调、译码等处理，确保系统获得良好的性能，但也由于程序的复杂性，存在错误传播的可能，影响系统的分集效果。因此，将这两种工作模式进行协调处理可以实现卫星通信技术的最优化。卫星混合协作传输技术便是将两种工作模式进行混合，根据译码情况采用AF或DF方式转发源节点信息并合并检测，使系统获得最好的差错性能，借以提升系统的传输能力。此外，或和写作传输技术还可以结合以上提到的两种技术来进一步改善卫星混合协作传输系统的性能。

4 结束语

总而言之，加强协作通信技术在卫星移动通信中的应用研究，可以不断丰富卫星移动通信领域的技术成果，为卫星移动通信的发展以及提高卫星通信系统信息的传输性能提供良好的发展思路和技术支撑，助力卫星移动通信的进一步发展。本文仅是将协作通信技术在卫星移动通信中的应用思路及方式方法做出了简单阐述，提出了属于自己的一些浅显思考和建议，希望能对后续的研究者起到一定的启发作用，为进一步研究提升协作通信技术在卫星移动通信中的应用提供解决思路。

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作者简介

刘丹，女，1983年生人，中共党员，讲师，回族，黑龙江省鸡西市人，2006年7月毕业于黑龙江科技学院，获工学学士学位，2010年1月获辽工大工程硕士学位，黑龙江工业学院电气与信息工程系教师，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