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高阶调制技术在移动基站卫星中继电骡的测试和应用.docx
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1、 高阶调制技术在移动基站卫星中继电骡的测试和应用 王继来 国家新闻出版广电总局五七二台节传机房摘 要:高阶调制技术在卫星通信中具有广泛的应用前景,同时对卫星通信网络设备等也提出了一定的要求。本文介绍了电信运营商在应急通信车采用高阶调制技术开通卫星中继的试验,验证高阶调制技术在现有设备上的可用性,实现了在保证用户感知和业务效果的情况下,可有效降低卫星转发器占用带宽,并予以全网推广应用。关键词:高阶调制;卫星通信;应急通信1 引言卫星通信具有独特的技术特点,具有不受地域限制和时间限制,通信成本不受传输距离影响等优点,电信运营商现网使用卫星通信手段进行应急通信保障。在实际运营中,卫星应用成本比较高,
2、卫星转发器的费用达到25万人民币/MHz每年,在低业务需求的情况下严重制约实际需求的释放。某电信运营商的移动网基站传输部分仍基于现有的TDM承载网来实现的,卫星中继与地面传输一样,也选用TDM传输模式,其最小传输单位为2M,然而在某些应急通信保障中实际业务量较小,若仍采用2M传输链路的话,卫星占用带宽可能远大于实际需求,从经济角度来讲,存在资源浪费问题。卫星带宽压缩技术可以有效解决卫星应用成本过高的问题,有多种卫星带宽技术,其中高阶调制技术是一种成熟技术,目前主流卫星调制解调器均支持8PSK、8QAM、16QAM等调制技术。为在有限的卫星带宽资源上更好为应急通信服务,提升应急情况下应急卫星设备
3、的能力及效率,某电信运营商对使用频次最高的应急移动通信车卫星调制解调器设备和移动主设备开展研究,采用高阶调制技术,降低转发器使用带宽。并结合各地的情况,开展测试。2高阶调制技术2.1技术原理2.1.1调制和调制阶数数字信道的信来自www.lW5u.CoM道容量可以依据奈奎斯特准则计算。奈奎斯特准则指出:带宽为BHz的信道,所能传送的信号的最高码元速率(即调制速率)为2B波特。因此,数字信道容量C可表示为C=2Blog2M(bit/s)。其中,M为码元符号所能取的离散值个数,即指M进制,也称为调制阶数。所以在C(信道容量)一定的情况下,提高M的取值,就可以减少B(带宽)的数量,也就起到了节约带宽
4、的目的。其中卫星通信中常用的调制方式包括:BPSK、QPSK、8PSK、16QAM。其中目前某电信运营商卫星通信中普遍使用的调制方式为QPSK。BPSK的M值为1,QPSK的M值为2,8PSK的M值为4,16QAM的M值为8。2.1.2前向纠错编码(FEC)前向纠错编码(Forward Error Correction简称FEC)是增加数据通讯可信度的方法。在单向通讯信道中,一旦错误被发现,其接收器将无权再请求传输。FEC是利用数据进行传输冗长信息的方法,当传输中出现错误,将允许接收器再建数据。数据发送端的编码器首先对需要发送的数据进行处理,生成一些冗余校验比特,发送的信号中包括信息比特和校验
5、比特,在接收端,重新根据信息比特计算出冗余比特,并与收到的冗余比特相比较。二者不一致时,接收端使用接收到的冗余比特的值重新生成信息比特组。前向纠错编码包括维特比编码(Viterbi)、序列编码(Sequential )、所罗门编码(Reed-Solomon)、Turbo 乘积码(Turbo Product Coding -TPC)和低密度校验码(Low-Density Parity-Check Codes -LDPC)等。目前某电信运营商卫星通信常用的纠错编码主要为Turbo 乘积码。前向纠错的码率是指码流中有用编码与全部编码的比例,以7/8码率为例,是指在一个码流中,只有7/8的内容是有用的
6、,另外1/8的内容是用于保护数据流不变异的纠错码。前向纠错码码率越低,则纠错码占据的比例越高;同样功率时,对解码的门限要求越低,要求天线口径越小,接收越容易;前向纠错码码率越高,则纠错码比例越低,解码门限值越高,天线口径要求越大,接收越困难。Eb/No为每赫兹带宽内,信号能量与噪声能量的比值;在相同的调制方式和FEC速率下,Eb/No越低,相当于所需要的载波功率越小,相当于需要对端发射的功率越低,即纠错性能越好。相当于所需要的载波功率越小,相当于需要对端发射的功率越低,即纠错性能越好。2.1.3载波间隔载波间隔是指卫星转发器上两个数据载波之间的间隔,卫星转发器上相邻的2个载波会互相产生一些“干
7、扰”,从频谱上讲,由于载波的频谱不是理想的“陡降”形状,而是有“拖尾”,所以拖尾有可能进入旁边的载波,从而对旁边载波造成影响,同理,旁边的载波也会对本载波造成影响。载波之间越近,影响越大。载波间隔系数是用于描述相邻载波间隔的参数,在卫星通信中取值为1.2至1.4。2.2卫星转发器理论占用带宽卫星转发器带宽与编码的数据速率与数据速率、前向纠错编码、调制阶数和载波间隔系数有关。卫星转发器占用带宽的公式如下:卫星转发器占用带宽(BW)= 数据速率/FEC/调制阶数*载波间隔系数其中: FEC 为前向纠错的码率调制阶数:BP S K为1,QPSK为2,8PSK/8QAM为3,16QAM为4载波间隔系数
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