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提高卫星通信系统容量的一种新技术PCMA

关键词：卫星通信，对称载波复用，系统容量

[摘要]本文介绍了在双向卫星通信领域的一种崭新的技术即对称载波复用（PCMA

PairedCarrierMultiPleAcces）技术。对称载波复用是一种全新的卫星系统

的频率复用方式，利用它可将现有的卫星通信系统的容量提高1倍。文章分析了

PCMA的基本原理，实现方案，最后给出了性能分析以及应用前景。

一、引言

美国ViaSat公司的MarkDankberg在1998年提出了用于双向卫星通信的一种

崭新的技术对称载波复用（PCMAPairedCarrierMultipleAccess）技术。PC

MA是一种全新的卫星通信系统的频率复用方式，它允许2个不同的卫星地面站同

时使用完全相同的频率、时隙或扩频码字。因此，在采用了PCMA技术后，可将现

有的卫星系统的吞吐量提高1倍，而对系统的误码率性能仅有极小的影响。PCMA

技术可以与各种不同类型多址接入方式（CDMA、FDMA、TDMA或是混合接入方式）

结合使用，而且还可以适用于各种不同的错路调制与编码方案。PCMA本身不能替

代任何一种编码、调制与多址技术，而必须结合各类错路调制、编码方案与各类

多址技术来使用。如果能够合理使用，PCMA可以将现有的固定卫星地面站卫星服

务系统的容量提高1倍。

二、PCMA技术的基本原理

迄今为止，所有的卫星链路都是通过通常的多址接入技术（如TDMA、FDMA或

CDMA）实现2路上行信号的分离。例如，FDMA技术是通过不同的载波频率实现上

行信号的分离；而在TDMA接入方式中，2路上行信号利用不同的时隙来划分信道；

对于CDMA接入方式，信号占用相同的频带和时隙，但可以通过其特定的CDMA扩频

码实现区分。混合系统（例如多载波TDMA系统）将不同的多址接入技术混合使用，

接收机通过不同终端的上行信号在频率、时间和码字各方面的不同特性将信号检

测出来。PCMA则是通过充分利用卫星通信的独有特点，使相互双向通信的2个终

端之间进行频率重用，以此来实现系统容量加倍。

在采用PCMA技术的系统中，首先需要对卫星错路作以下的假设：

（1）卫星系统中的任何一个终端发出的信号可以被包括它本身的任何一个终

端接收到；

（2）卫星采用透明转发器。也就是说，卫星转发器只对上行信号进行带通滤

波、频率转换和信号放大，然后转发至各地面站。

对大多数现有的以及计划中行将建设的固定卫星地面站系统而言，都符合该

假设。反之若系统不满足以上假设，则不可以使用PCMA技术。

在使用PCMA技术的卫星系统中，将系统中处于相互通信的终端两两分组，对

同一组内的个不同终端使用完全相同的上、下行链路。也就是说，这2个终端可以

同时使用完全相同的频率、时隙或扩频码字。而利用卫星传输中的自发自收特性

（即任何一个卫星终端发出的信号均可被包括它本身的任何一个卫星终端接收到），

每个终端都可以非常可靠地将该组另一个终端的信号从混合的下行信号中分离。

由于卫星系统中每个终端都可以确切地知道该终端本身所发射的上行信号，

而且也确切地知道该信号在卫星转发器中经过的处理过程。因此，该终端完全可

以对其上行信号经卫星转发后的下行信号进行估计。

三、PCMA技术中的信号抑制技术

由上述讨论可以看出，在使用PCMA技术的卫星通信系统中，每个终端都接收

到一个复合的下行链路信号。由于将正在相互通信的2个终端分为一组，占用同一

信道：根据系统多址方式的不同，可能是同一频段（FDMA）或同一时隙（TDM）或

同一扩频码（CDMA），因此对这2个终端而言，该复合信号内既包括有用信号，也

包括该终端本身上行信号经过卫星转发后的下行信号（对该终端而言