衛星信道

指地球站與通信衛星之間的通信路徑衛星信道。衛星通信信道是衛星信道與移動通信信道的融合體。衛星通信信道的傳輸特性是可用頻帶非常寬，頻寬要求較低，同時衛星信道的近乎缺點的其他傳輸特性是功率受限、干擾較大、信噪比較低。

中文名稱	衛星信道
英文名稱	satellite channel
定　　義	地球站與通信衛星之間的通信路徑。
套用學科	通信科技（一級學科），衛星通信（二級學科）

基本介紹

• 中文名：衛星信道
• 外文名：satellite channel
• 套用學科：通信科技

衛星信道的傳輸特性

衛星通信的信道既不同於普通的移動信道又有別於普通的衛星與地面站的信道。衛星通信信道是衛星信道與移動通信信道的融合體。衛星通信信道的傳輸特性是可用頻帶非常寬，頻寬要求較低，同時衛星信道的近乎缺點的其他傳輸特性是功率受限、干擾較大、信噪比較低。因此，衛星通信對於信號調製方式與糾錯能力有較強的要求，要求採用較為可靠的信號調製方式以及極強的信號糾錯能力才能實現完美的衛星通信。目前較為可靠的調製與糾錯方式主要有DVB-S採用的前向糾錯(FEC)與正交移相鍵控等信道調控方式。由於在衛星通信中信號的傳輸距離超遠，一般在數萬公里，所以信號衰減是一個較為嚴重的問題，這就使得可靠性問題變成為了決定衛星通信的命運的一個生死攸關的大問題。值得慶幸的是，QPSK(正交相移鍵控)的出現使得衛星通信的可靠性得到極大的保證。這種數位訊號調製方式目前在較多的衛星信道中使用，其在電路實現上也相對較為簡單。目前我國許多使用微波天線直接接收衛星電視的接收裝置採用的絕大多數都是這種信道調製方式。

衛星信道的參考模型

為了更好的研究衛星信道傳播特性，必須很好的研究衛星信道的模型。儘管研究信道傳播特性對衛星移動通信系統可靠性和有效性影響的最好辦法是在實際的通信環境下對信道進行測試和分析，要隨時隨地的對實際的衛星移動通信信道進行測試常常是很難實現的，所以採用能夠很好反映衛星移動通信信道傳播特性的信道模型是通常使用的解決方法。

目前國內外常用的衛星移動通信信道傳播特性的機率分布模型有：C.Loo模型、Corazza模型和Lutz模型。這三個典型的機率分布模型都是根據信號在傳播路徑上受到的遮蔽情況來對衛星移動通信信道的傳播特性進行建模的。其中，C.Loo 模型假設接收信號中只有直射信號分量受到陰影遮蔽的作用而多徑信號分量不受陰影遮蔽的作用，因此該模型又稱為部分陰影信道模型。Corazza模型假設接收信號中的直射信號分量和多徑信號分量同時都受到陰影遮蔽的作用，因此該模型又稱為全陰影信道模型。Lutz模型假設接收信號中只有多經信號受陰影遮蔽而直射信號不受陰影遮蔽的作用。

當然除了上述模型外，還提出了很多模型，Rician-K模型、分數布朗運動（FBM，Fractal Brownian Motion）、LMS模型等等。

衛星信道編碼技術

卷積碼

卷積碼由Elias 於1955 年提出，是繼分組碼之後提出的簡單、高效編碼方式，上世紀七十年代， Viterbi 軟判決解碼算法迅速發展促使卷積碼被廣泛套用於各種衛星通信系統以及深空探測裝置。相對於未編碼的情況Viterbi 算法可以得到7 dB 的編碼增益，相對於硬判決解碼，Viterbi 軟解碼有2 dB 的額外增益，解碼性能還與選取的編碼速率、編碼器的截短長度和整體約束長度v 等因素有關。

級聯編碼

Forney 於1966 年提出利用短分量碼構造較長好碼的串列級聯編碼技術，它以非二進制、較長碼作為外碼，以二進制、較短碼作為內碼，內、外碼之間通過串列方式級聯，接收端套用軟判決解碼算法和代數解碼方法分別對內、外碼進行解碼，在獲得較高的誤碼特性同時解碼複雜度也在可以接受的範圍。

另外，通過把多個內碼和外碼級聯可以形成多級級聯碼，解碼時對級聯碼進行碼分解和多階段解碼，既可以獲得較好的誤碼性能又大大減小了解碼複雜程度，對於不同的通信系統環境提供了很大的靈活性。

Turbo 碼

1993年C.Berrou和R.Pyndian提出“並行級聯”形式的Turbo碼。Turbo碼特別適合在中等誤碼率需求、長信息分組情況下使用，通過適當的疊代解碼算法，在不增加設備複雜性的條件下可以獲得幾個分貝的編碼增益。

LDPC（Low Density Parity Check）碼

LDPC 碼由Gallager 於19 世紀60 年代首次提出，它是一種線性分組碼，當分組長度很大的情況下LDPC 碼性能接近香農極限。90 年代初學者對疊代解碼算法的研究讓LDPC的實際套用成為現實，並且發現了LDPC 碼具有比Turbo 碼更優良的誤碼性能。LDPC 碼的編碼效率接近香農極限、編解碼簡單、時延小等特點非常適合高速信息傳輸系統，是未來衛星通信系統的首選信道編碼方案。

編碼調製技術

編碼調製(coded modulation)把調製與差錯控制技術相結合，通過增加調製信號空間點數來抵消由差錯控制編碼引起的頻譜展寬，獲得編碼增益的同時也提供了很高的頻帶利用率，同時兼顧通信的可靠性和有效性，非常適合於衛星通信系統這樣的頻寬受限信道。

噴泉編碼

噴泉編碼的典型實例是1998 年由美國學者Luby 提出的LT碼，LT碼是一種通用的噴泉碼，編碼的基本思想是通過噴泉編碼器的有限輸入與無限輸出的映射特性生成數據包，當接收方收到一定數量的數據包時就可以恢覆信息，以此來保證數據傳輸的可靠性，噴泉碼很適合於廣播形式的刪除信道。

衛星信道按需分配

在現有的若干衛星通信系統中，衛星信道( 頻率) 資源的單路單載波(SCPC) 套用十分普遍。根據系統對用戶通信時信道的套用， 可劃分為三種分配方式：固定預分配、半按需分配和全按需分配。這三種分配方式，依次對系統設備的智慧型化要求逐步提高， 但衛星信道的使用效率更高、用戶的使用功能更強大。由於計算機技術的迅速發展，採用全按需分配方式的衛星通信系統， 已比較成熟。一個SCPC、信道全按需分配的衛星通信系統，網管中心需要處理以下矛盾的幾方面：

1、減少用戶撥號後的等待時間。

2、支持由於不同通信業務使用不同的信道頻寬。

3、 衛星信道按“ 馬鞍型” 排列。