翟 东, 达新宇, 张 喆, 梁 源, 薛凤凤

( 1 空军工程大学信息与导航学院, 西安 710077; 2 95129部队, 河南开封 475003)

0 引言

卫星通信具有覆盖范围广，数据容量大，传输速率快等优点[1-3]，可用于多种复杂通信环境。目前频谱资源越来越紧缺，发射功率也受限，如何采用先进通信技术提高频谱利用率，增大系统容量，已经成为卫星发展的热点问题。研究表明，在移动通信系统中，多入多出(multiple input multiple output，MIMO)技术通过在发送端和接收端配备多个天线单元，可以在不增加额外发射功率和带宽的情况下，提高系统容量及频谱利用率[4]。受到MIMO技术为地面通信带来的诸多改进的启发，研究人员开始将其应用于卫星通信中，文献[5]将MIMO-OFDM应用到卫星通信中，系统抵抗多径衰落的性能更强，频谱利用率更高。

由于卫星信道具有开放性，通信信息容易泄露，抗截获性不强。因此，如何实现隐蔽通信，保证通信的安全性，逐渐成为各国关注的重点。目前，卫星隐蔽通信系统普遍使用传统的直扩、跳频等方式实现信息保护，抗截获性不强，容易造成信息泄露[6]。加权分数阶傅里叶变换(Weighted-type Fractional Fourier Transform，WFRFT)具有星座混淆特性，能够为卫星隐蔽通信的发展提供有力的技术支撑[7]。但是当调制阶数误差较小时，其解调信号误差不显著，同时，WFRFT调制只有1个调制阶数，其抗截获性差。

基于上述分析，提出多层加权分数阶傅里叶变换(Multiple Layer Weighted-type Fractional Fourier Transform，ML-WFRFT)，提高其抗截获性能，并将其与MIMO技术相结合，提高卫星通信的频谱利用率。

1 基本原理

1.1 WFRFT

1995年，SHIH在分数傅里叶变换的基础上，提出了标准加权分数阶傅里叶变换[8]。……