随着卫星数量的不断增加，有限的频率资源变得非常紧张。本文提出一种多波束阵列复用技术以提升有限频带的利用率。首先对多波束阵列复用收发信机进行了设计，在发射端利用多波束阵列的不同波束承载信息，在接收端使用多波束阵列滤波器分离目标信号与干扰多波束阵列信号，实现频率复用；其次，针对卫星信道存在去多波束效应，设计了最优预补偿参数来克服去多波束效应，使得信道容量的最大化，提升了系统整体的吞吐量；最后，通过仿真测试和系统容量分析，证实了该技术的可行性，为缓解当前紧张的频谱资源提供了一种技术方法。

　　一、引言

　　随着卫星的数量不断增加，而可利用的频率资源又非常的有限。因此，提高频谱利用率是卫星通信中至关紧要的问题。复用技术是一种主要的提升频谱效率的手段。例如频分复用、时分复用、空分复用甚至码分复用技术等都在一定程度上提升频谱效率。

　　多波束阵列复用在卫星通信中已经被广泛使用，例如使用点波束天线和赋形波束天线以及天线阵列，在相同的频率下通过不同的波束夹角同时发射两路或者多路相互独立的电磁波，在接收端利用不同的对星角度阵列天线进行匹配接收，则两路数据或多路数据将可以进行独立的解调与译码，最终再合成发送的信息。利用相互正交的多波束复用技术在波束角度鉴别度较高的条件下，可以将频谱利用率提升两倍。

　　近些年，也有学者在地面无线网络中使用多波束阵列复用技术，也可以在一定程度上提升系统频谱效率。日本学者Yufune等人在卫星通信系统中利用多波束复用的概念进一步的提升系统频谱利用率。但现有文献中，没有考虑到多波束阵列信号在传输中的多波束阵列衰减效应，另外在接收端没有将信号分离，而是通过设计发射信号集，在接收端直接使用最大似然判决解调，其本质类似于一种三维调制，并不是严格的多波束阵列复用。由于运算量大，在较高阶数的复用中，其信号解调时延较大，不利于提升系统吞吐量。而对于窄带信道，其多波束阵列衰减效应较为简单，可以采用补偿的方式。因此，多波束阵列复用的可行性进一步得以体现。

　　本文提出的多波束阵列复用充分考虑了窄带卫星通信系统的多波束阵列特点，在发射端利用多波束阵列的不同波束承载信息，在接收端使用集成波导腔体滤波器巧妙地分离各个数据流，使得每一路数据都可以单独进行解调、译码等，而且各路并行运行可以减小解调带来的时延，从而提升系统整体的吞吐量。另外，通过设计最优的预补偿参数来克服多波束阵列衰减效应对信号以及多波束阵列滤波器的损伤，使得信道容量最大化。