卫星通信与测量系统频谱共享信号设计

范建军，李春霞，李 敏，冯晓超

(北京卫星导航中心,北京 100094)

0 引言

随着卫星频谱资源的日趋紧张，频谱共享技术已经成为解决资源供需矛盾的一种有效方式[1-4]，甚至在隐蔽通信中也有广泛应用[5]。FDMA信号是卫星通信经常使用的多址方式，但频谱利用率低，FDMA用户被分配到一个固定频段后，其他用户不能与其共用频段。而CDMA信号的一个显著特点是功率谱密度低，类似于高斯白噪声。通过将直接扩频信号叠加在卫星转发器的其他用户信号上，相当于增加了背景噪声，可以实现与FDMA信号利用相同的频率资源提高系统容量的目的[6]。文献[7]研究了直接扩频CDMA信号与窄带信号频谱共享应用技术；文献[8]分析了宽窄合用CDMA卫星移动通信系统容量，但均为通信系统，未考虑测量系统时的性能影响。随着大数据应用的发展，通信与测量系统的融合共用越来越普遍，已经成为当前研究的热点，但关注的重点还是通信性能[9-11]。2种信号始终共存的关键在于能够确保各自的用户性能，并对对方用户的干扰控制在可允许范围内。基于上述原则，本文研究一种FDMA通信用户和CDMA测量用户的共存形式，这种方式在卫星通信系统中属于下垫式(Underlay)频谱共享方式[12-15]。考虑共存信号相互干扰情况下计算不同信号条件的FDMA通信性能和FDMA测量性能，设计了2种信号共存的合理方案。

1 CDMA与FDMA相互干扰的理论分析

在有限带宽内，FDMA通信信号相对于CDMA信号来说是一个窄带信号，CDMA信号被认为是频谱扩展在整个频带内的宽带信号，因此2种信号共存时的相互影响也可以理解为宽窄带信号间的相互干扰。……