隨著衛(wèi)星數(shù)量的不斷增加，有限的頻率資源變得非常緊張。本文提出一種多波束陣列復用技術以提升有限頻帶的利用率。首先對多波束陣列復用收發(fā)信機進行了設計，在發(fā)射端利用多波束陣列的不同波束承載信息，在接收端使用多波束陣列濾波器分離目標信號與干擾多波束陣列信號，實現(xiàn)頻率復用；其次，針對衛(wèi)星信道存在去多波束效應，設計了最優(yōu)預補償參數(shù)來克服去多波束效應，使得信道容量的最大化，提升了系統(tǒng)整體的吞吐量；最后，通過仿真測試和系統(tǒng)容量分析，證實了該技術的可行性，為緩解當前緊張的頻譜資源提供了一種技術方法。

　　一、引言

　　隨著衛(wèi)星的數(shù)量不斷增加，而可利用的頻率資源又非常的有限。因此，提高頻譜利用率是衛(wèi)星通信中至關緊要的問題。復用技術是一種主要的提升頻譜效率的手段。例如頻分復用、時分復用、空分復用甚至碼分復用技術等都在一定程度上提升頻譜效率。

　　多波束陣列復用在衛(wèi)星通信中已經(jīng)被廣泛使用，例如使用點波束天線和賦形波束天線以及天線陣列，在相同的頻率下通過不同的波束夾角同時發(fā)射兩路或者多路相互獨立的電磁波，在接收端利用不同的對星角度陣列天線進行匹配接收，則兩路數(shù)據(jù)或多路數(shù)據(jù)將可以進行獨立的解調(diào)與譯碼，最終再合成發(fā)送的信息。利用相互正交的多波束復用技術在波束角度鑒別度較高的條件下，可以將頻譜利用率提升兩倍。

　　近些年，也有學者在地面無線網(wǎng)絡中使用多波束陣列復用技術，也可以在一定程度上提升系統(tǒng)頻譜效率。日本學者Yufune等人在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中利用多波束復用的概念進一步的提升系統(tǒng)頻譜利用率。但現(xiàn)有文獻中，沒有考慮到多波束陣列信號在傳輸中的多波束陣列衰減效應，另外在接收端沒有將信號分離，而是通過設計發(fā)射信號集，在接收端直接使用最大似然判決解調(diào)，其本質(zhì)類似于一種三維調(diào)制，并不是嚴格的多波束陣列復用。由于運算量大，在較高階數(shù)的復用中，其信號解調(diào)時延較大，不利于提升系統(tǒng)吞吐量。而對于窄帶信道，其多波束陣列衰減效應較為簡單，可以采用補償?shù)姆绞健Ｒ虼?，多波束陣列復用的可行性進一步得以體現(xiàn)。

　　本文提出的多波束陣列復用充分考慮了窄帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的多波束陣列特點，在發(fā)射端利用多波束陣列的不同波束承載信息，在接收端使用集成波導腔體濾波器巧妙地分離各個數(shù)據(jù)流，使得每一路數(shù)據(jù)都可以單獨進行解調(diào)、譯碼等，而且各路并行運行可以減小解調(diào)帶來的時延，從而提升系統(tǒng)整體的吞吐量。另外，通過設計最優(yōu)的預補償參數(shù)來克服多波束陣列衰減效應對信號以及多波束陣列濾波器的損傷，使得信道容量最大化。