0 引言

    衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)能夠支持用戶通信終端在任何地方任何時間實現(xiàn)相互通信,，它是移動通信和衛(wèi)星通信技術相互結合、促進,、發(fā)展的一個產(chǎn)物^[1],。由于陸地移動通信系統(tǒng)是不可能覆蓋到地球上所有區(qū)域的^[2]，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)以其獨特的通信方式和技術特點,，為偏遠,、人煙稀少地區(qū)用戶和應急救災通信等領域提供良好的服務。

    GEO(Geostationary Earth Orbit) Mobile Radio interface是利用地球同步軌道衛(wèi)星來完成移動衛(wèi)星服務的,。該系統(tǒng)是地面上GMS蜂窩系統(tǒng)的擴展,，能夠提供與GSM相似的服務，是地面蜂窩系統(tǒng)的補充^[3],。

    衛(wèi)星通信系統(tǒng)中常用PSK（Phase-ShiftKeying）及其改進的調制方式來提高頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率,。為了降低調制信號的峰均比，選擇在下行鏈路調制之前,用復擾碼對擴頻后基帶信號進行加擾,這種復擾碼加QPSK的調制方法被稱為CQPSK調制,。

1 常用的QPSK調制解調

    通常說的數(shù)字調相（PSK）是利用數(shù)字基帶信號來完成對載波的相位控制,，是一種恒包絡的調制方式。利用PSK調制主要是為了節(jié)省頻譜資源,，達到頻率高效利用的目的^[4],。對于一個已調波而言，其相位路徑起著決定性的作用,，決定著已調波的頻譜特性,。通過對已調波相位路徑的改善可以推動相位調制技術的不斷發(fā)展。從最初的二相相移鍵控（BPSK）到四相相移鍵控（QPSK）以及許多PSK的演進方式的出現(xiàn),，它們的目的都是為了提高信道頻帶利用率,，使高頻譜快速滾降，避免頻帶外面噪聲的干擾,。QPSK調制的實現(xiàn)方法有相位選擇和正交調制法,。

    （1）相位選擇法

    圖1是QPSK信號的產(chǎn)生原理框圖^[5]。四路載波同時送入邏輯選相電路中,，然后通過帶通濾波器輸出相應信號,。

    （2）正交調制法

    圖2是π/4-QPSK的產(chǎn)生原理框圖。其中a,、b都是單極性,，兩路脈沖信號通過極性變換，0對應1,、1對應-1,，變成雙極性二電平信號I(t)和Q(t)后進入兩個平衡調制器，同相支路和正交支路分別獨立地進行調制，然后把兩路信號加起來得到已調信號,。

2 π/4-CQPSK調制與解調原理

    為了在PSK的基礎上進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力^[6,，7]，在衛(wèi)星通信中引入π/4-CQPSK,，它采用復擾碼加擾和差分解調,。

2.1 復擾碼加擾原理

    加擾過程如圖3所示。

    根據(jù)圖3可知：

    由式(3)可得加擾電路如圖4所示,。

    由圖5,，解擾過程可以表示為：

其中I′(n)、Q′(n)分別代表解擾以后I,、Q兩路的信號,，PN_iL(n)、PN_qL(n)分別代表接收端本地產(chǎn)生的擾碼序列,，I_mr(n),、Q_mr(n)分別代表I、Q兩路的解擾器輸入信號,。由式(4)可得：

    由式(5),、式(6)可以得到復擾碼的解擾電路如圖5所示。

2.2 差分解調

    對于π/4-CQPSK,，通常采用的解調方式是相干解調,，但在復雜多變的衛(wèi)星信道下，存在各種各樣的多徑衰落和噪聲,，相干解調的性能會大大降低,。同時，相干解調搜索載波需要的時間較長,，不適用于解調效率要求高的系統(tǒng),。

    差分解調是非相干解調中的一種，在普通信道下誤碼率性能不如相干解調,，但差分解調對于衰落型信道特別適用^[8]，在衰落信道下它具有很好的抗衰落特性,，其誤碼性能反而比相干解調好很多,。差分解調能夠快速地恢復載波數(shù)據(jù)，而且實現(xiàn)簡單,，為系統(tǒng)節(jié)約了很多不必要的開銷,。

3 仿真設計與結果分析

3.1 仿真場景設置

    仿真參數(shù)如表1所示。在仿真中,，由于針對地球同步軌道衛(wèi)星,，對于相對移動速度較小的地面終端，忽略多普勒頻移的影響。

3.2 仿真結果與分析

    這里主要對比不同調制方法對系統(tǒng)誤碼率（BER）的影響大小,。因為衛(wèi)星信號在傳播過程中,，在大氣層以外的外層空間中，傳輸信道與高斯(AWGN)信道近似,，而在大氣層以內(nèi)會受到很多干擾,，所以選取衛(wèi)星信道Lutz。本文分別在AWGN信道和Lutz信道下,，對π/4-BPSK,、π/4-QPSK和π/4-CQPSK進行對比，分析出這幾種調制方式對系統(tǒng)誤碼率的影響,，解調方式采用差分解調,。

    由圖6，可以發(fā)現(xiàn)π/4-CQPSK在信號調制前加入復擾碼進行加擾之后,，解調端得到的解調信號誤碼率明顯下降,。在相同的誤碼率情況下，同π/4-QPSK相比,，π/4-CQPSK的增益為3 dB左右,。

    由圖7可以看出，在系統(tǒng)信噪比超過5.5 dB時,，π/4-CQPSK的誤碼率已經(jīng)比π/4-BPSK要小,，而且頻帶利用率是其2倍。

    圖8是在衛(wèi)星信道Lutz下對π/4-BPSK與π/4-CQPSK誤碼率進行比較,，如圖所示,，兩種調制方式的誤碼率都隨著信噪比的增大而減小，π/4-CQPSK的減小趨勢更為明顯,，在信噪比大于7 dB時,，π/4-CQPSK誤碼率性能優(yōu)于π/4-BPSK。

    最后,，在Lutz衛(wèi)星信道下,，對比π/4-QPSK與π/4-CQPSK的誤碼率性能。由圖9可以看出,，隨著信噪比的增大,，兩種調制方式的系統(tǒng)誤碼率都呈下降趨勢。信噪比較小時,，它們的誤碼率相差不大,，隨著信噪比增大，π/4-QPSK誤碼率平穩(wěn)下降,，而π/4-CQPSK下降趨勢明顯,。

4 結束語

    本文以GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)為基礎,，在高斯信道模型和衛(wèi)星信道模型Lutz下對適用于衛(wèi)星通信的調制解調方式做了仿真分析。分析表明,，π/4-cqpsk以其獨有的復擾碼加擾技術可以減小系統(tǒng)誤碼率,。

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