[发明专利]用于双向中继转发卫星通信系统的混合信号解码方法

说明书

技术领域

本发明是一种用于双向中继转发卫星通信系统的混合信号解码方法，特别涉及一种基于双向中继转发(Bidirectional relay)卫星通信系统的混合信号解码(Mixed signal decoding)方法。

背景技术

随着卫星通信在无线通信中的广泛使用，频谱资源也日益紧张，如何提高频谱资源的利用一直是人们所追求的目标。双向中继转发卫星通信系统(Bidirectional relay Satellite communication system)是目前国际上较新的卫星通信系统，该通信系统中所有的上行通信链路采用统一的频率，所有的下行通信链路采用另一个统一的频率，实现频谱资源的复用，从而提高了频谱利用率。由于上行通信链路采用统一的频率，该通信系统中的中继卫星接收到的信号为两个地面通信站上行通信信号的混合信号。该通信系统中卫星信道的非线性特性主要受到信号幅度的影响，而双向中继转发卫星通信系统中的中继卫星所接收到的混合信号幅度是两个地面通信站上行通信信号幅度的叠加，从而加大了卫星信道的非线性干扰。此外，两个地面通信站所发射信号的异步性会增加码间干扰，从而通信系统性能大幅下降。

为了解决卫星信道的非线性干扰，一般通过将发射功率进行功率回退来处理，使星载功率放大器工作在线性区域，可使非线性干扰大幅下降。但如果只采用功率回退的方法来实现线性化输出，会导致大功率器件只能输出很小的功率，造成了功率放大器的效率较低。并且在双向中继卫星通信系统中，由于两个信号的累加，这种影响会更加明显。对于早期卫星信号的调制方式只具有BPSK和QPSK等单幅度调制的特点，信号的星座几何距离较大，可以采用最大似然概率的方法完成双向中继转发卫星通信系统的信号解码。但在新一代卫星通信标准中，多幅度多分量调制技术诸如16APSK，16QAM，32APSK等已经被提出用于卫星通信。这会导致最大似然概率的判决边界十分接近，解码误差会有明显增加。

目前主要的双向中继转发卫星通信系统的解码方法有分时多用户双向中继转发方法，双用户协作双向中继转发方法和基于栅格查找自干扰消除的双向中继转发方法。其中，多用户双向中继转发方法是通过对不同用户的信号进行分时传输，从而实现频率复用，但该方法在单一时间段内，每条链路上所传输的信号均为单用户信号，所以当频率的利用率达到饱和时，不可能再增加传输信号容量，不利于卫星频谱资源的扩展。双用户协作双向中继转发方法，通过确保地面站的传输信号在到达中继卫星时为同步信号，利用同步信号的特殊性完成信号解码。但这在实际的卫星协作通信中，由于传输距离和空间环境的不同，是非常难以实现的。并且该方法对用户数量有严格的限制。基于自干扰消除的双向中继转发方法是通过地面通信站对自身发射信号已知的特点，将自身发射信号从接收到的混合信号中消除。该方法在同步或异步条件下，均可实现高精度的信号解码。但如果采用诸如16APSK等高阶调制信号，自身发射信号的消除数组的长度会呈现指数增长并消耗过长的训练时间，从而降低了卫星通信的实际效率，这在一定程度上限制了该方法的实现和应用。

发明内容

针对双向中继转发卫星通信系统中卫星信道的非线性干扰较大问题，以及由两个地面通信站所发射信号的异步性带来的码间干扰增大的问题，本发明设计了一种用于双向中继转发卫星通信系统的混合信号解码方法，结合了双向中继转发卫星通信模型可以提高频谱资源利用率的优点和混合信号解码的解码速度快和误码率低的优点。

本方法主要包括信号调制步骤，信号混合步骤和混合信号解码步骤三个部分。信号调制步骤在地面通信站实现，主要完成信号编码并利用功率回退因子来减小一部分非线性干扰。信号混合步骤在中继卫星实现，主要完成所有地面通信站发射信号的混合。混合信号解码步骤在地面通信站实现，主要完成从所接收到的混合信号中解码出所需要的信号。由于混合信号中包含自身发射信号和所需解调的信号，自身发射信号和所需解调信号(即另一地面通信站发出的，并经过中继卫星转发的信号)的传输距离和途径的不同，很难在中继卫星接收端保持同步。所以采样时刻需要按照所需解调的信号来减小码间干扰，但这会导致自身发射信号的码间干扰增加。为了减小自身发射信号的码间干扰，本发明通过建立由多个自身发射信号和一个所需解调信号组成的混合信号解码模块对混合信号进行直接解码。该方法可以快速的消除自身发射信号所带来的干扰和由混合信号所产生的非线性干扰，并实现频谱资源复用的优点。

本发明的技术方案为：

所述一种用于双向中继转发卫星通信系统的混合信号解码方法，其特征在于：包括以下步骤：