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隨著人們需求的不斷增加，C頻段與Ku頻段中的業務也越來越多，更高頻段衛星通信系統的使用已經迫在眉睫，因此，Ka頻段衛星通信系統應運而生，以滿足當前日益提升的應用需求。Ka頻段衛星通信有被普遍成為寬帶交互衛星與多媒體衛星，具有容量大、寬帶大、尺寸小、束波窄、抗擾強、衛星多等多方面優勢，是未來發展的必然趨勢。

1Ka頻段衛星通信系統特點

Ka頻段衛星是當前比較先進的衛星系統，能夠對DVB/IP進行支持，從而實現衛星電視與高速網絡之間的相互結合，為用戶提出更加直接的寬帶與窄帶業務，具有很多應用優勢。但與此同時，Ka頻段衛星通信系統也有一些不足之處，因為頻率相對較高，會造成其降雨衰減較大，與傳統的C頻段與Ku頻段相比，Ka頻段會受到更大的噪聲、去極化以及雨衰等因素的影響，且對相關器件與工藝的要求也相對較高。在運用Ka頻段衛星進行通信的過程中，大氣層中含有的水汽、氧氣等因素會使得衛星信號產生正常耗損以外的衰減，如果這些問題產生作用，就會對信號的幅度、極化等方面造成變化，進而使信號的錯誤率提升，影響信號質量。運用Ka頻段進行衛星通信的過程中，需要解決以下3方面的問題：（1）解決信號雨衰；（2）研制相應的星上處理器；（3）確保數據不發生過度延遲。而在降雨環境下，雨衰與信道編碼會對Ka頻段衛星信號系統的性能產生影響。

2降雨環境下雨衰對系統的影響

2.1雨衰影響在降雨環境下，電波如果通過降雨區域，會被雨區中的水滴散射與吸收，從而使電波產生衰減。在這個過程中，雨滴的大小與波長會在很大程度上對雨衰值產生影響，而降雨率則是影響雨滴大小的主要因素。因影響雨滴模型的因素較多，世界各地各不相同，因此，雨衰值在估算過程中也會受到很多因素的制約，工作內容十分復雜。相較于C頻段，Ku與Ka頻段中的雨衰主要會對衛星電視廣播產生很大程度上的影響。根據實際調查，Ka頻段在很短的時間內，其衰減數值非常高，這種衰減會造成廣播線路暫時性的中斷，所以，在對Ka頻段進行設計的過程中，需要對雨衰影響進行優先考慮。

2.2雨衰特性從Ka頻段中雨衰預測與雨衰等值等相關數據中，可以分析出我國雨衰的相關特性，具體有以下3個主要方面。

2.2.1降雨強度影響降雨的強度是對雨衰值產生影響的最主要因素，我國幅員遼闊，氣候多樣，每一個氣候區中的降雨強度都有所不同，因此，雨衰值根據地域的不同，有著鮮明的地域分布，由此可見，降雨強度對雨衰值的作用不容忽視。

2.2.2地球站天線仰角影響在地球站中，其天線的仰角在很大程度上左右著電波斜路徑長度，決定天線仰角的因素主要有衛星位置與地球站位置兩方面。對雨衰來說，衛星仰角的影響主要體現在以下2方面：（1）如果地球站海拔高度大體相同，則仰角與斜路徑長度呈現反比例關系，即仰角越大，斜路徑長度越短，從而導致雨衰減小；仰角越大，斜路徑長度越長，雨衰增大。（2）如果地球站經緯度大體相同，則仰角與斜路徑長度呈現正比例關系，即仰角越大，斜路徑長度越長，雨衰增大；仰角越小，斜路徑長度越短，雨衰減小。

2.2.3頻率影響該影響主要出現在ITU-R預報模式中，在該模式下，頻率與雨衰值呈現正比例關系。其原因在于頻率的不斷增高使其與雨滴的大小愈加接近，在很大程度上提升了雨滴吸收與散射電磁波的程度，從而使降雨衰減增大。

2.3補償方法當前，主要的雨衰減補償方法有以下幾種：（1）位置分集。雨衰較大的地區主要存在于天線仰角低或降雨較多的地方，而空間分集是相對有效的補償方法。這種方法通過在特定位置設置地球站的方式，將雨衰較大的地區切換到雨衰較小的地球站完成通信。（2）頻率分集。由上文可知，頻率與雨衰值呈現正比例關系，而頻率分集便是利用這一特點進行數據傳輸的，運用高波段實現絕大多數業務的傳輸，低頻段則進行輔助傳輸，解決受雨衰影響且在一定門限之上的鏈路。（3）UPC。該方式主要通過上層鏈路的雨衰情況對地球站發生電平進行有針對性的調整，從而降低降雨所消耗的電波信號，確保衛星轉發器所接收到的信號與晴天時大致相同[3]。從當前情況來看，UPC是現階段最為經濟的抗雨衰方式。（4）自適應編碼。在該系統中，信號發射裝置主要由信道編碼器與速率調節器兩部分構成，需要注意的是，這2部分都是可調的。通過該技術，能夠在很大程度上改善Ka頻段衛星通信系統在降雨環境下所產生的鏈路性能惡化。

3降雨環境下信道編碼對系統的影響

在Ka頻段進行數字信號傳輸的過程中，會因為信道傳輸不好或雨衰等因素的影響，使其受到的信號發生錯誤。為了提升其通信可靠性，最大程度上降低信道中產生的干擾和噪聲，需要以一定的規律為基礎，在將要發送的信息中適當的加入一些監督碼元，在接收過程中，可以通過這些監督碼元之間存在的規律，對信號傳輸中的差錯進行及時有效的發現與糾正，從而達到提升信息傳輸的可靠性的目的。對于數字通信系統來說，其編碼技術主要有信源與信道兩種編碼技術，其中，前者能夠提升信息傳輸過程中的有效性，而后者能夠提升信息傳輸過程中的可靠性。信道編碼有被稱為差錯控制編碼，能夠通過一定規律，在一定程度上提升信號冗余度，從而讓信號具備一些錯誤檢測與糾正能力。當前主要的信道編碼技術有以下3種。

3.1檢錯重發接收端在接收信號的過程中，一旦檢測出信號碼元中存在錯誤碼，就會對發送端發出信號，讓其重新發送，直到準確接收為止。而對出錯碼的檢測，主要指的是已經明確在所有的接收碼元中，存在若干個錯誤碼元，但其具體位置無法確定。需要注意的是，運用這種方法需要具有雙向信道，接收端與發送端都能夠得到消息。

3.2向前糾錯信號接收端不僅需要及時發現接收信碼中的錯誤碼，還需要對錯誤碼進行及時糾正。在二進制系統中，一旦確定了錯誤碼的位置，就可以對其進行糾正。該方法與檢錯重發法不同，不需要具備反向信道，也避免了重復發送所造成的時間延誤，具有很好的實時性。但其缺點在于設備相對復雜。

3.3反饋校驗在接收到信號以后，還要將信碼重新返回發送端進行校驗，比較源信碼，如果在這個過程中發現差異，則需要重新發送。該方法無論從原理方面看，還是從設備方面看，都相對簡單，但與檢錯重發法一樣，都需要具有雙向信道。由于該方法每一個信碼都需要進行2次傳送，因此與向前糾錯法相比，傳輸效率相對較低。無論哪一種信道上，都會不同程度上存在各種各樣的干擾，這些干擾會使信號在傳輸中出現誤碼，進而影響數字衛星通信系統的性能，想要對這些誤碼進行檢測與糾正，就需要運用信道編碼。在Ka頻段信道中，不僅存在加性干擾，還存在乘性干擾，前者是通過白噪聲引起的，后者是通過衰落引起的。白噪聲會使傳輸信號產生隨機性錯誤，衰落會使傳輸信號產生突發性錯誤。所以在Ka頻段系統中，通過信道編碼對傳輸信號進行差錯控制是很有必要的。

4結語

隨著衛星通信技術的廣泛應用，衛星通信信道也越來越擁擠，Ka頻段是一種頻率較高的頻段，是衛星通信系統未來發展過程中的必經之路。雨衰與信道編碼都會在一定程度上對Ka頻段衛星通信系統性能產生影響，值得進行更加深入的研究。

作者：孟祥輝 單位：國家新聞出版廣電總局無線局五四二臺