3.2.2 提高频谱利用率的低滚降设计

随着卫星通信用户数量及业务需求的增长，频谱资源使用日趋紧张。在频谱资源受限的情况下，除了可以采用高阶调制方式，还可以采用更加先进的滤波技术实现低滚降，以提高整个系统的频谱利用率，实现系统容量提升。

（1）典型宽带系统如DVB-S2X采用先进滤波技术，前向可实现滚降系数为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.35的系统设计，返向滚降系数为0.2。

（2）随着滚降系数的减小，成形滤波若要达到高滚降成形指标所需要的滤波器长度明显增加，增加了突发处理时延和突发之间对保护时间的要求，当存在较大频偏时，接收低滚降成形信号时匹配滤波损失大，同步时间长。

综合考虑TDMA系统对突发处理时延和保护时间的约束关系、频谱利用率等因素，速率低时采用低滚降意义不大，一般速率高时采用低滚降。

滚降系数越低，频谱利用率越高。目前在 MF-TDMA 系统中，采用的滚降系数有0.1、0.15、0.2、0.3。图3.3所示为滚降系数分别为0.1、0.15、0.2、0.3 时采用相同量化基准、特定滤波器长度下基于量化后滤波器系数实现的频谱特性。以滚降系数0.1为例，主瓣与第一旁瓣相差30dB时，需要成形滤波器长度为40个符号，见图3.3。建议滚降系数为0.1时，设计成形滤波器长度不小于40个符号。

图3.3 不同滚降系数特定滤波器长度下的频谱特性

无频偏时，在发端低滚降成形使用滤波器长度有保证的情况下，不同长度匹配滤波器对接收性能的影响可忽略，对解调实现复杂度无影响。

图 3.4是仿真了信号4倍采样，引入2%、10%归一化频偏情况下，通过不同滚降系数匹配滤波器接收，按照理想载波恢复完成频偏校正后的误码统计曲线。仿真表明滚降系数0.1、QPSK调制的突发信号引入2%归一化频偏后，经匹配滤波后校频接收，性能损失较小；引入10%归一化频偏时，经匹配滤波后校频接收，信噪比5dB时性能损失约有1.5dB。

图3.4 不同滚降系数、不同频偏对系统误码率性能的影响

TDMA系统引入低滚降成形，除乘法器、RAM、逻辑等资源消耗增大外，滚降系数越小成形滤波器长度越长，低速载波下由基带成形处理引入的时延会超过系统保护时间，影响前一突发（低速时尤其明显）的输出，特别是大小站混合组网中高速突发的发送，导致发送端数据丢失。

在TDMA系统设计时，具体可根据系统链路最大频偏和系统保护时间要求，合理选择滚降成形系数和支持低滚降成形的载波速率范围。