應急衛星通信業務中天線技術的新發展

郭 飛，屈毅凡，徐寧偉，張龍劍

（空軍工程大學信息與導航學院，西安 710000）

隨著科學技術的不斷更新和當今社會信息量的逐漸上升，全球的通信事業也在不斷的迅速發展，個人用戶的移動通信也在快速普及，移動通信業務的需求量增長和有限的頻譜資源的矛盾日益變得顯著。在數幾年以后，大多數用戶的信息需求量將有可能超越現有技術所提供的很多信息資源。因此，全球用戶迫不及待的需求一種及能提高信息容量又能提高通信質量的高科技技術，這就是在應急衛星通信業務中引入的天線技術。天線技術的基本思路是利用多類用戶信號空間存在的特征，根據某一個接收準則自動調節各天線陣元的加權向量，使天線主波束對準期望用戶信號而到達方向，零陷對準干擾信號到達方向，從而達到最佳接收和發射，采用天線技術能夠有效的抑制和接收信號方向不同的多路徑干擾、同信道干擾等，提高信號的傳輸質量，提高頻譜的有效利用率，增大系統的有效容量[1]。因而，天線技術在未來的應急衛星通信系統中的應用前景十分廣泛。

1 天線技術的概述

隨著互聯網普及化的不斷推進，用戶數量與用戶的業務需求都在不斷增長，這需要更高速、更強大的無線鏈路支持互聯網技術的進一步發展。而無線鏈路的傳輸速率由信道容量決定，通過多個天線連接收發端口可以有效提升信道容量，其通訊速度容量遠超傳統的單天線系統的信息傳輸能力極限。所以多天線技術在應急通訊系統的應用具有極大的前景，應用效果極佳。因此對多天線技術的研究分析極為重要，不僅僅為多天線技術的發展帶來扎實的理論基礎，并且展示高速無線系統的廣闊應用前景[2]。

2 天線技術的國內研究現狀

天線技術在應急衛星的應用中展現了極大的潛力，我國用戶對于這一技術的重視程度不斷提高，而在歐美國家中，天線技術已經有了一個較為完善的理論研究以及一定的現場應用研究，取得了一定成果，我國雖然發展存在一定的滯后性，但是也取得了一定的成就，已經將天線技術的研究納入了我國的通訊技術主體研究中[3]。國家自然科學基金、博士點基金等也相應支持有關單位進行理論研究與技術平臺的開發，將其合理的應用在應急衛星通信業務中使其起到顯著性作用。

3 天線技術的優點

3.1 提高頻譜利用率

在傳統技術中，對于頻譜的利用率不足，因此利用通信技術提升在應急衛星通訊業務中的頻譜利用率可以在現有的信號基站基礎上增添系統容量，可以有效抑制干擾信號。

3.2 抗衰落

高頻無線通訊存在一個重大的缺陷，高頻信號易出現信號衰落，而在發生信號衰落后，信號出現較大失真，信號的真實性對于通訊系統而言是一定要保證的要素。

3.3 改善鏈路質量，增加可靠性

利用獨立衰落路徑與接收獨立的信號副本，而通過多個信號副本可以有效避免由信號衰落導致的信號波動失真，產生分集，確保有一到多個信號副本保持信號可靠性。

3.4 減小多級效應

天線技術可以進一步實現時延多級分離，從而可以更有用的減小多徑效應。

3.5 降低功率，減少成本

天線技術可以對待特定用戶的傳輸進行優化，這樣就會使發射功率降低，從而降低放大器的成本。

3.6 提高通信的安全性

對于傳統通訊技術而言，信號是公開的，無線信號的接受極為便利，而采用天線技術可以發揮波束的定向作用，將信號限制在確定的區域接受，進一步提高通訊的安全性，在信息爆炸的今天，用戶對于通訊的私密性與安全性的重視程度也在不斷增長，需要通過技術手段保證。

4 天線技術存在的問題

天線技術對碼分多址應急衛星通信系統的性能的提高和成本的降低都起到了很大的作用，但天線技術也存在一定的問題，主要是在碼分多址系統，存在的問題有天線技術的校準問題、新舊技術的結合、波束賦形的速度、設備較為復雜以及相關物理層技術等等，因此天線技術的發展需要重視暴露的問題，及時解決，不斷完善，從根本上解決上述問題，完善產品設計，推廣天線技術[4]。

5 天線技術的應用

（1）移動數字電視。

（2）無線個人通信系統。

（3）TD-SCDMA系統。

（4）應用與移動終端。

（5）用于衛星移動通信。

6 結束語

應急聯動的各個部門，對于應急衛星通訊系統的要求極高，需要多層次、立體化的指揮系統，對各部門的專網進行高效對接管理，并且可以在更高角度對各部門進行科學的統一管理與指揮，提升部門聯動效率，衛星通信的獨特優勢使這樣的通信專網具有前所未有的應急通信性，利用應急衛星通信技術，建立聯動系統涵蓋集群調度及普通語音功能，完全滿足合計聯動單位平時的集群調度需求和普通語音需求[5]。

在應急通信方面，組網已經代替了原來的臨時應急信道的概念，因此應急衛星通信業務中的天線技術已經勝任了其它天線的效果，能夠在我國區域、城市、行業、企業、社區等社會組織，特別是大型公共服務類企業的應急衛星通信體系建設中起到顯著性的作用。