卫星通信中的调制技术探究
摘 要 随着卫星通信技术、信号处理技术和微电子技术特别是专用数字信号处理芯片技术的发展，已取得重大进展。调制的目的是把要传输的模拟信号或数子信号变换成适合信道传输的高频信号。卫星通信业务日趋增多，导致射频频谱非常拥挤，各个通信信道间的相互干扰已成为一个突出问题。传统的数字调制方式已不能满足时代的要求，只有运用数字调制解调技术，即恒包络数字调制技术，才能满足现代卫星系统对传输速率和带宽提出的新要求。本文就卫星信道对调制体制的要求以及卫星信道对调制系统的影响因素进行简要的分析，对中高速卫星通信系统具有很大的工程借鉴意义。
关键词 卫星通信；调制技术；要求；影响
1 卫星信道对于调制体制的要求
1.1 已调波的波形必须要具有良好的频谱特性
已调波的波形具有最小的功率谱占用率，即快速的高频滚降特性才能尽可能地减少调制信号的旁瓣，从而达到减少卫星通道邻里之间相互干扰的目的。此外，已调波的波形除了要求主瓣宽度比较窄之外，还要尽可能地实现比较小的旁瓣，甚至没有旁瓣，这样的信号经过滤波之后，才能使得主瓣无失真地通过。同时由于被滤除的旁瓣的功率比较小，所以输出的信号起伏也比较小，从而大大减少了AM/PM转换效率。与此同时，当然，频谱扩展现象也会得到一定程度地减少，不过仍然会保持较小功率谱占用率的特点。相反，如果对调制方式的选择不恰当，已调波的高频滚降技术就会慢下来，从而使得旁边的旁瓣得到了更多的能量，得到很多能量的旁瓣会在滤除过程中产生很大的起伏，这就会增加AM/PM转换效率，频谱扩展现象也会随之增加，从而导致整个系统的性能下降，甚至导致无法维持正常的工作的状况。同时，在调制方式的选择过程中，还应该尽量考虑到卫星频带和功率的有效利用以及带限、延迟失真等现象。针对不同的系统，应该选择不同的适当的调制方式，兼顾卫星的频带效率以及功率利用率，只有这样才能最大程度上提高整个系统的性能，促进工作效率的提高。
1.2 已调波的波形必须要具有恒包络特性
卫星通道信道具有非线性的特点，已调波的包络波动很容易引起频谱扩展以及相位失真等问题，所以调制后的波形必须要有等幅包络结构的特性。又由于一般很少采用幅度变化的数字调制，所以调制后的波形必须要具有恒定的幅度，并且以载波的相位以及频率的变化来传递信息。同时在调制技术的选择方面，应该注意到FSK技术的宽带利用效率比较低，而现在频率资源日益紧张，必须要高度重视资源的有效利用，所以FSK技术并不适用于当代的要求。另外，PSK技术比起來FSK技术来说，具有恒定的包络结构，资源利用效率也相对较高，但是PSK技术也存在着符号到符号之间不连续的相位转移，占用较宽的宽带等缺点[1]。
2 卫星信道对调制系统的影响因素
2.1 群时延对于调制系统的影响
高速卫星通信系统中，各个部分系统都有不同程度非线性相位响应。系统的相位响应几乎没有完全线性的。系统中的阻抗不匹配，经常会造成卫星通信系统中的带通滤波器、发射机以及其他通信设备中周期性的群时延失真。在整个卫星系统中，一般来说，传输效率越高，传输宽带就会变得越窄，群时延对系统的影响就会比较大。另外，随着调制方式的不同，群时延的影响也会不同。对于抛物线群时延和线性群时延来说，信号通带的边缘大小对于边缘群时延具有重要的影响，它的大小决定了系统群时延的特性。
2.2 相位噪声对调制系统产生的影响
在载波的传输过程中，本振信号的稳定与否将会直接影响到信号的调解，而本振信号的不稳定性则主要表现为相位的不稳定。由于晶振本身的不稳定性形成对正弦波的相位调制，从而使得射频源发出非零宽带的载波信号，这就是所谓的相位噪声。随着卫星通信系统越来越多地采用相位键控调制技术，系统中产生的相位噪声对线路质量的影响越日趋明显，这种情况会引起载波相位抖动，从而导致全链路性能的恶化。所以在卫星通讯技术的研究过程中，必须要高度重视相位噪声对于调控系统产生的影响，不断通过相位噪声的建模研究、仿真分析等各种手段，对相位噪声进行全面的系统的研究，从而防止相位噪声对调制系统产生的不利影响，提高调制系统的工作效率，从而提高整个卫星通信系统的工作效率[2]。
3 高效数字调制技术分析
提高传输效率是解决有限卫星传输信道的频带资源的重要措施。数字调制技术相对于模拟通信有很大的优势，已经被广泛运用。其中，多进制数字调制虽然是高效的调制技术，但是抗加性噪声能力较低，误码率较大。四相制和八相制调制方法多运用于卫星通信。高阶调制技术随着调制技术的发展，抗噪声性能的提高，接收机性能越来越稳定。
（1）卫星通信的高效调制体制选择。已调波包络、频谱特性以及频带利用率和功率利用率都是对调制解调技术进行评判的标准。在所需信噪比相等的条件下，可以获得较高的频带利用率的调制方式，就是高效的调制体制。卫星通信电波主要是在自由空间传播，穿过大气层的部分占整个路径的比例很小，信道参数比较稳定，信道的主要干扰来自加性高斯白噪声，可认为是恒参信道。选用在加性高斯白噪声信道中抗干扰能力是最强的调制方式，同时，用提高频谱利用率解决卫星通信的频带受限问题。
（2）高阶调制技术研究与设计分析。信号空间的欧式距离、误码率的解析表达式都是对调制方式性能进行分析的方法。在卫星非线性信道中，16QAM并不比16PSK以及未编码8PSK系统好，且经过非线性补偿后的QAM优化星座结构往往不适合卫星信道传输，很难满足卫星传输中包络恒定的要求。
4 结束语
卫星通信的调制技术能够提高带宽利用率与功率利用率。在卫星移动信道中，其固有的多径效应使传输的数字信号产生时延扩展，造成接收信号的前后码元交叠，产生码间串扰，导致错误判断，严重影响传输质量。多载波调制技术多应用于高速卫星通信中。卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面积广，不受地理条件限制，且可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。随着通信行业的不断发展，卫星高速数传系统成为卫星通信发展的趋势。
参考文献
[1] 张晓建，霍英杰.现代移动通信中的调制技术研究[J].无线互联科技，2015（10）：24-26.
[2] 文国军，金红军，杨成.无线通信降噪抗干扰调制技术的仿真研究[J].通信技术，2016，49（07）：817-820.