引論：我們?yōu)槟砹?篇衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展以及關(guān)鍵技術(shù)分析

在通信進(jìn)入了高速傳播、大容量寬帶和多媒體個(gè)性化的移動(dòng)時(shí)代,衛(wèi)星通信成為了無(wú)線通信中最特殊的通信方式之一。但是建立在無(wú)線電微波通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)依然存在著一些技術(shù)上的開(kāi)發(fā)問(wèn)題和應(yīng)用難點(diǎn),需要在通信技術(shù)上找到關(guān)鍵的突破點(diǎn)。

1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種把衛(wèi)星作為信號(hào)中繼站來(lái)接受和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地面站之間微波信號(hào)的通信系統(tǒng)。一個(gè)完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由衛(wèi)星端、地面端和用戶端這三個(gè)部分組成的。在地球上空作業(yè)的衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過(guò)程中起的是中轉(zhuǎn)站的作用。包含了星載設(shè)備和衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體在空中接收地面站的電磁波,放大之后再發(fā)送到另一個(gè)地面站。設(shè)立在地表之上的多個(gè)地面站是連接衛(wèi)星系統(tǒng)和地面公眾網(wǎng)的固定接口和傳送點(diǎn),由地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤站、遙測(cè)站和指令站等部門(mén)構(gòu)成。人們連接網(wǎng)絡(luò)的用戶端通過(guò)地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號(hào),形成龐雜而寬泛的通信鏈接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍很廣,在衛(wèi)星信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意地點(diǎn)都能夠順利進(jìn)行通信,不會(huì)因?yàn)榫嚯x的變化而影響通訊信號(hào)的好壞。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的區(qū)域傳播,微波傳遞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。所以衛(wèi)星通信的工作頻帶寬,通信質(zhì)量好。即使部分在大氣層內(nèi)部傳播的電波會(huì)受到天氣的影響,也仍然是一種信號(hào)穩(wěn)定性和通訊性很高的通信系統(tǒng)。但是,運(yùn)行在高空軌道上的衛(wèi)星在同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸時(shí),傳遞速率會(huì)延遲到秒級(jí),電磁波的度也會(huì)有所下降,用于語(yǔ)音通話時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。衛(wèi)星在高空上的位置是按照預(yù)定軌跡運(yùn)行的,因此,衛(wèi)星始終處于一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),然而衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線路連接都是無(wú)線鏈路,管理微波接收和微波傳遞的控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜,不易操縱和操作。

2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1成本和需求之間的矛盾

現(xiàn)代的大眾通信集中體現(xiàn)為寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信。衛(wèi)星通信在寬帶領(lǐng)域中不及光纖寬帶便利迅捷,在移動(dòng)領(lǐng)域中也沒(méi)有地面蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。在移動(dòng)的長(zhǎng)途通信費(fèi)大幅下降的情況下,衛(wèi)星長(zhǎng)途通信的轉(zhuǎn)發(fā)器費(fèi)用卻沒(méi)有任何變化,大大提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這種成本高需求低的矛盾是衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的較大尷尬。

2.2寬帶IP的傳輸和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

中國(guó)當(dāng)前的寬帶IP衛(wèi)星系統(tǒng)基本上都采用的是ATM的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的性能支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)要求,實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻很困難。在衛(wèi)星ATM需要分層實(shí)現(xiàn)的說(shuō)法上有兩種不同的觀點(diǎn)就是否改變現(xiàn)有衛(wèi)星協(xié)議結(jié)構(gòu)的問(wèn)題展開(kāi)著激烈的爭(zhēng)論。含有ATM交換機(jī)的子網(wǎng)移動(dòng)性管理因?yàn)檫^(guò)于復(fù)雜,至今也還沒(méi)有找到解決的方案。

2.3數(shù)據(jù)傳遞的速度和效率問(wèn)題

信息時(shí)代最需要的就是傳遞信息的快捷方式。建立在頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)傳遞方式已經(jīng)滿足不了衛(wèi)星通信日益增長(zhǎng)的用戶需求。雖然隨后又研發(fā)出了分組交換技術(shù),但長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)的問(wèn)題還需要更加有效的技術(shù)和措施來(lái)降低傳輸延時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的影響。

3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮不僅可以節(jié)約傳輸時(shí)間和存儲(chǔ)空間,還能提高通信的便捷性和頻帶的利用率。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在處理數(shù)據(jù)的專業(yè)領(lǐng)域里已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了。不管是靜態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮還是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮都可以為衛(wèi)星通信系統(tǒng)在時(shí)間、頻帶和能量上帶來(lái)相對(duì)較高的傳輸效率。例如ISO對(duì)靜態(tài)圖像壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)和CCOTT的H.26標(biāo)準(zhǔn),以及MPEG62設(shè)計(jì)中的同步交互性和多媒體等技術(shù)都成為廣泛應(yīng)用于多媒體壓縮的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸中所使用的多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)大致可以分為連續(xù)同步和時(shí)間驅(qū)動(dòng)同步這兩類。在衛(wèi)星的多媒體通信中,可以選用緩沖法、反饋法或者時(shí)間戳法來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體準(zhǔn)信息的同步。目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的同步技術(shù)有建立在近似同步時(shí)鐘基礎(chǔ)上的“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”和以時(shí)間因果同步為特色,支持分布式協(xié)議的“多信息流會(huì)話協(xié)議”。

3.3智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)

要成功傳輸多媒體信息,對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬要求是2500MHz及以上。降雨等天氣因素和地面吸收電磁波等客觀的影響因素都會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的突發(fā)錯(cuò)誤。為了完成多波束覆蓋的范圍較大化,研究智能高性能天線的技術(shù)開(kāi)發(fā)和具體應(yīng)用是十分必要的。例如,衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在平時(shí)采用多波束快速跳變系統(tǒng),在需要完成跟蹤和同頻復(fù)用的低軌道系統(tǒng)中采用蜂窩式天線,在星上和同步軌道系統(tǒng)中采用相控陣列天線。

3.4衛(wèi)星激光通信技術(shù)

衛(wèi)星通信對(duì)傳輸速率的要求很高,就目前來(lái)說(shuō),衛(wèi)星通信系統(tǒng)的載波都是電磁性的微波。但微波天線能夠接受和傳遞的微波數(shù)量是有限的,這就需要激光通信的輔助甚至替換。激光通信技術(shù)可以在減輕衛(wèi)星密度重量和體積大小的同時(shí)增大衛(wèi)星的通信量,提高衛(wèi)星通信的保密性、性和傳輸速率。而且衛(wèi)星通信的激光傳輸之間是不會(huì)相互干擾和影響的,是衛(wèi)星通信在未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

4結(jié)束語(yǔ)

和其它通信系統(tǒng)相比,衛(wèi)星通信系統(tǒng)多具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是不可比擬的。但同時(shí)也存在著一些缺陷和不足。發(fā)展至今,衛(wèi)星通信的成本問(wèn)題、寬帶IP問(wèn)題和數(shù)據(jù)速率問(wèn)題是最主要也是最緊要的問(wèn)題難點(diǎn)。要想解決這些問(wèn)題和難點(diǎn),就要完善和開(kāi)發(fā)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信質(zhì)量和效率的有效提高。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)的OFDM同步技術(shù)及應(yīng)用

【摘要】本文介紹了寬帶衛(wèi)星通信，對(duì)OFDM系統(tǒng)的原理進(jìn)行了分析，通過(guò)仿真分析等方法，重點(diǎn)闡述了有關(guān)寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的OFDM同步技術(shù)應(yīng)用效果方面的問(wèn)題，證實(shí)了技術(shù)應(yīng)用的有效性。

【關(guān)鍵詞】寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)；OFDM同步技術(shù)；應(yīng)用

前言

寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，是通信系統(tǒng)的重要組成部分，而OFDM技術(shù)，則是確保寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)功能能夠有效實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。將該技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)中，對(duì)于系統(tǒng)通信質(zhì)量與信息傳輸速率的提高具有重要價(jià)值。

1、寬帶衛(wèi)星通信概述

1.1寬帶衛(wèi)星通信簡(jiǎn)介

寬帶衛(wèi)星通信又稱寬帶數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信，或無(wú)線多媒體通信，屬于以衛(wèi)星為中轉(zhuǎn)站，為數(shù)據(jù)及信息的傳輸與接收提供平臺(tái)的一種通信技術(shù)[1]。在寬帶微信通信的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，地球站同樣發(fā)揮著重要作用，其天線尺寸必須能夠達(dá)到要求，且需要具備覆蓋范圍廣、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。相對(duì)于其他通信方法而言，衛(wèi)星通信具有可用頻譜資源少的特點(diǎn)，為確保寬帶能夠有效建設(shè)，必須提高頻率，以滿足建設(shè)要求[3]。Ka頻段具有干擾小的特點(diǎn)，且設(shè)備占據(jù)面積小，易設(shè)置，重量輕，將其應(yīng)用到衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠有效減輕系統(tǒng)設(shè)備的重量，縮小其尺寸，與其他頻段相比，具有較高的優(yōu)越性。將Ku頻段與數(shù)字壓縮技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到衛(wèi)星通信過(guò)程中，同樣能夠達(dá)到提高通信效率的目的，但Ku頻段的應(yīng)用存在一定的劣勢(shì)，即相對(duì)擁擠，因此不建議使用。

1.2寬帶衛(wèi)星通信面臨的問(wèn)題

雨衰、Qos、信道條件差，是寬帶衛(wèi)星通信面臨的三大主要問(wèn)題，具體如下：①衛(wèi)星通信所面臨的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，由于信息以及數(shù)據(jù)需要在空間中傳播，因此受云雨等天氣的影響，通常會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，進(jìn)而影響通信質(zhì)量。目前，寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)將Ka頻段應(yīng)用到了通信過(guò)程中，該頻段頻率在18~30GHz之間，受頻段頻率范圍的影響，Ka頻段具有對(duì)雨衰敏感、受雨衰影響大的特點(diǎn)，容易對(duì)通信質(zhì)量的提高產(chǎn)生阻礙，采用相應(yīng)技術(shù)解決上述問(wèn)題十分必要。②Qos問(wèn)題：在電信網(wǎng)絡(luò)中，Qos屬于通信標(biāo)準(zhǔn)的一種，一般包括寬帶、主觀質(zhì)量等多方面內(nèi)容。為獲取期望的Qos，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督與控制十分必要，應(yīng)從協(xié)商、定義、資源預(yù)留等方向入手，首先實(shí)現(xiàn)對(duì)Qos的測(cè)量，進(jìn)而對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸納，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)控制的目的。③通信條件差的問(wèn)題，在寬帶衛(wèi)星通信過(guò)程中顯著存在，主要體現(xiàn)在延遲大、差錯(cuò)率高等方面，極大的阻礙了通信質(zhì)量的提高。OFDM屬于正交多載波傳輸方式的一種，具有較高的頻譜利用率，能夠有效克服ISI，抑制信道衰落，從理論上講，將該技術(shù)應(yīng)用到寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，能夠使通信效果得到有效改善。

2、OFDM系統(tǒng)原理

2.1OFDM符號(hào)調(diào)制及解調(diào)

OFDM的原理在于將單路串行的數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，使其成為多路并行的數(shù)據(jù)形式，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其加以調(diào)制，使其能夠在頻譜相同的不同子載波上完成傳輸過(guò)程。在此過(guò)程中，需要保障不同子載波具有兩兩相交的特點(diǎn)。在OFDM系統(tǒng)下，調(diào)制過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，只需采用一種數(shù)字調(diào)制方法，便可支持全部數(shù)據(jù)傳輸完成。

2.2循環(huán)前綴

OFDM具有對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的功能，為避免前后兩個(gè)OFDM符號(hào)之間發(fā)生ISI問(wèn)題，可通過(guò)在其中加入保護(hù)間隔的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)符號(hào)的保護(hù)。保護(hù)間隔的長(zhǎng)度一般為L(zhǎng)，L需保障能夠大于較大時(shí)延擴(kuò)展，只有這樣，才能夠有效避免信號(hào)與信號(hào)之間互相干擾的問(wèn)題發(fā)生。可以采用空符號(hào)代表保護(hù)間隔，但該種方法通常會(huì)對(duì)正交情況產(chǎn)生影響。采用循環(huán)前綴的方法，將周期擴(kuò)展插入到OFDM符號(hào)與符號(hào)之間，能夠有效解決上述問(wèn)題，使OFDM的對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展功能更好的實(shí)現(xiàn)。

2.3收發(fā)機(jī)系統(tǒng)

收發(fā)機(jī)系統(tǒng)的工作流程如下：①接受信號(hào)。②對(duì)信號(hào)進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換。③將傳輸過(guò)程中的循環(huán)前綴刪除。④對(duì)信號(hào)串聯(lián)與并聯(lián)的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。⑤對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。⑥轉(zhuǎn)換信號(hào)串并聯(lián)形式。⑦解調(diào)，得到信息接收比特流。

2.4同步誤差分析

應(yīng)從頻率偏移、符號(hào)定時(shí)偏差、采樣時(shí)鐘頻率偏移三方面，對(duì)同步誤差進(jìn)行分析。以頻率偏移為例，其所造成的同步誤差如下：頻率偏移一半在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間發(fā)生，多由子載波件的整數(shù)倍偏移以及小數(shù)倍偏移而構(gòu)成。前者不會(huì)導(dǎo)致ICI發(fā)生，而后者則會(huì)引發(fā)ICI。將子載波間隔控制在2%以內(nèi)，能夠避免上述問(wèn)題發(fā)生。

3、寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的OFDM同步技術(shù)

3.1同步算法

同步算法主要包括Schmidl&Cox算法、利用PN序列前導(dǎo)符的算法等多種。3.1.1Schmidl&Cox算法Schmidl&Cox算法主要包括小數(shù)頻偏估計(jì)算法、整數(shù)頻偏估計(jì)算法、定時(shí)估計(jì)算法三種。以小數(shù)頻偏估計(jì)算法為例，該算法在每一幀OFDM符號(hào)前，均加入了同步頭，同步頭的訓(xùn)練符號(hào)數(shù)量一般為2個(gè)，兩者均需要加入循環(huán)前綴，分別用于對(duì)不同的頻偏范圍進(jìn)行評(píng)估，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)通信情況的計(jì)算。3.1.2利用PN序列前導(dǎo)符的算法利用PN序列前導(dǎo)符的算法主要包括定時(shí)改進(jìn)算法與頻偏估計(jì)算法兩種，以定時(shí)改進(jìn)算法為例：在AWGN信道中，設(shè)置固定的子載波總數(shù)，在固定的循環(huán)前綴下完成仿真，將其與不同子載波總數(shù)及前綴的情況進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，兩者的性能各不相同，當(dāng)子載波總數(shù)較小的時(shí)候，PN序列的長(zhǎng)度必定會(huì)變短，進(jìn)而影響算法性能，必須對(duì)這一問(wèn)題加以重視。

3.2仿真

3.2.1幀檢測(cè)采用延時(shí)和相關(guān)方法，進(jìn)行幀頭檢測(cè)，對(duì)訓(xùn)練符號(hào)syml的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)置，后開(kāi)始檢測(cè)。檢測(cè)后得出結(jié)論，當(dāng)門(mén)限值在0.3~0.4之間時(shí)，幀檢測(cè)的性能能夠達(dá)到好，當(dāng)信噪比≥5dB時(shí)，檢測(cè)成功率能夠達(dá)到。如處于多徑衰落信道環(huán)境，受多經(jīng)時(shí)延問(wèn)題的影響，幀檢測(cè)的成功率會(huì)有所下降。3.2.2符號(hào)精定時(shí)考慮幀頭捕獲算法得到的幀頭，定位會(huì)落入相關(guān)函數(shù)的附近，因此需對(duì)符號(hào)精定時(shí)進(jìn)行計(jì)算。仿真后發(fā)現(xiàn)，受循環(huán)前綴的影響，提前檢測(cè)基本不會(huì)影響解調(diào)過(guò)程，但如檢測(cè)滯后，則會(huì)導(dǎo)致ISI或ICI發(fā)生，可提前5~8個(gè)樣值，提高符號(hào)精定時(shí)效果。3.2.3偏差估計(jì)小數(shù)偏差可采用時(shí)閾相同的4段m序列方法完成估計(jì)過(guò)程，4段序列均為64樣值長(zhǎng)。通過(guò)仿真可以發(fā)現(xiàn)，在不同信噪比下，不同仿真算法對(duì)偏差估計(jì)的性能也不同，當(dāng)信噪比在10dB時(shí)，Schmidl&Cox算法中的整數(shù)頻偏估計(jì)算法性能。3.2.4相位跟蹤頻偏估計(jì)會(huì)存在殘留頻偏誤差，受其影響，系統(tǒng)性能容易下降，為解決上述問(wèn)題，必須對(duì)載波的相位進(jìn)行跟蹤。可采用導(dǎo)頻子載波完成相位的跟蹤過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)載波頻偏的補(bǔ)償。3.2.5整體同步方案將循環(huán)前綴長(zhǎng)度設(shè)置為32，子載波數(shù)設(shè)置為128，頻率偏差控制在0.3×156250=468.75kH的基礎(chǔ)上，對(duì)整體同步情況進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，在同步方案下，誤碼率性能與理想情況下的性能十分接近，表明同步情況較好。

4、結(jié)論

寬帶微信通信系統(tǒng)中，應(yīng)用OFDM同步技術(shù)，同步效果較好，表明技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，將其運(yùn)用到系統(tǒng)當(dāng)中，能夠使系統(tǒng)的同步狀態(tài)更加接近于理想狀態(tài)，對(duì)于通信效率以及通信質(zhì)量的提高具有重要意義。

作者：黨玲 單位：大連艦艇學(xué)院

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:民航TES衛(wèi)星通信系統(tǒng)功率研究

【摘要】由于民航C波段衛(wèi)星網(wǎng)的極化隔離度指標(biāo)下降，各站發(fā)射功率超標(biāo)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處于長(zhǎng)期功率飽和，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)發(fā)器工作狀況和壽命，本文研究對(duì)民航C波段衛(wèi)星網(wǎng)的功率調(diào)整的方法。及功率調(diào)整理論依據(jù)。從而改善C波段衛(wèi)星網(wǎng)工作狀況。

【關(guān)鍵詞】民航TES系統(tǒng)；衛(wèi)星通信；功率調(diào)整

1電話調(diào)整方案

首先，選擇一路具有ICM卡的CU板直接連接電話機(jī)，如無(wú)配置請(qǐng)?zhí)崆皽?zhǔn)備，并確認(rèn)電話號(hào)碼。準(zhǔn)備一根電話線與一部普通電話，將電話通過(guò)電話線與CU板“telco”相連。打開(kāi)所在的TES衛(wèi)星機(jī)箱電源，開(kāi)啟ODU電源。只開(kāi)起該CU板所在的機(jī)箱，待該CU板上線，并顯示數(shù)字“4”后，撥打網(wǎng)控衛(wèi)星電話（號(hào)碼為168（1、2）和166）。然后，由網(wǎng)控進(jìn)行發(fā)射功率比較，指導(dǎo)標(biāo)定功率。

2發(fā)射調(diào)制波方案

（1）準(zhǔn)備英文版操作系統(tǒng)的電腦筆記本和CU版監(jiān)控線。（2）具體調(diào)整方案。打開(kāi)cutunet軟件，敲擊showfolde（顯示文件夾）按鈕，選定frequency&power。（頻率和功率）。發(fā)射頻點(diǎn)是經(jīng)過(guò)聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)控制工程師獲得分派的，而后將gainsettings（發(fā)射功率）應(yīng)用默認(rèn)設(shè)置。選擇條目modula-tion&rate。Datarate選擇19.2K。Modulation選擇BPSK。FECrate選擇1/2。選中scrambler&diff.encoder。選中TXenable。選中Qinvert。敲擊OK按鈕直至CU板上呈現(xiàn)“—/E.”交替出現(xiàn)為止，調(diào)整若不成功，需多次嘗試。（CU3慢選APPLY后OK.）。

3功率調(diào)整

調(diào)整功率需要調(diào)整地球站點(diǎn)室內(nèi)和室外設(shè)立的衰減器，正常先調(diào)整室外ODU，而后微調(diào)各機(jī)架的室內(nèi)衰減器。調(diào)整室內(nèi)衰減器：地球站需要對(duì)每一組衰減器所屬的機(jī)箱進(jìn)行調(diào)整，衰減增大減小功率，衰減減小增大功率。調(diào)整室外衰減器：3.1agilisodu上下行衰減值的調(diào)動(dòng)（1）AGILIS監(jiān)控電纜的制作；（2）AGILISODU監(jiān)控顯示。3.2efdataODU的上行鏈路和下行鏈路的衰減值調(diào)整（1）制作efdataODU監(jiān)控電纜；（2）設(shè)置通信參數(shù)；（3）監(jiān)控顯示。3.3vitacomODU的上行鏈路和下行鏈路的衰減值調(diào)整（1）制作vitacomodu監(jiān)控電纜；（2）啟動(dòng)超級(jí)終端；（3）VITACOM超級(jí)終端的通信參數(shù)設(shè)置。終端仿真：DECVT-100。速率：9600bps。停止位：1。數(shù)據(jù)位：8。奇偶校驗(yàn)：無(wú)。流量控制：關(guān)閉。（4）VITACOMODU監(jiān)控顯示3.4V2ODU監(jiān)控界面VSATUUtility———RFM———ConfigureRFM———RFM。

4接收功率調(diào)整

調(diào)整完發(fā)射功率后，需要對(duì)地球站的接收電平進(jìn)行標(biāo)較。以下方法對(duì)地球站接收電平的調(diào)整。首先，地面站把機(jī)箱的接收中頻電纜連接到頻譜分析儀，在頻譜分析儀上電自檢完成以后，頻譜分析儀參數(shù)設(shè)置為以下：70.125MHz的中心頻率，跨度SPAN為300kHz，RBW為3kHz，VBW為300Hz，而后調(diào)整接收到的信號(hào)電平衰減器在近68dBm。

5調(diào)整結(jié)果功率調(diào)整的理論研究

5.1衛(wèi)星通訊體系中的功率控制原理

衛(wèi)星通信體系中的功率控制，是在用戶通訊質(zhì)量被保障的前提下，將發(fā)射功率降低，以削減系統(tǒng)干擾，提升系統(tǒng)容量。它是先對(duì)接收端的接收信號(hào)強(qiáng)度和信噪比等指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后改動(dòng)發(fā)射功率來(lái)抵償無(wú)線信道中的途徑消耗和衰敗，實(shí)現(xiàn)既保障通訊質(zhì)量，又不會(huì)對(duì)衛(wèi)星通信體系中的別的用戶發(fā)生分外的影響。衛(wèi)星通訊體系是一個(gè)功率受限體系的典范，用體系功率控制來(lái)保障衛(wèi)星通訊體系正常工作，提升衛(wèi)星通訊體系通訊容量，節(jié)約衛(wèi)星通訊體系資源。功率控制算法主要從兩個(gè)層次分析和研究。全局層次和局部層次。可以將功率控制分成不同的類型。根據(jù)功率控制在衛(wèi)星系統(tǒng)中的鏈路方向不同分為：上行功率控制和下行功率控制。根據(jù)功率控制信息的獲取方式分為：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、外環(huán)。其中閉環(huán)又稱為快速內(nèi)環(huán)。開(kāi)環(huán)功率控制是指發(fā)射端根據(jù)自身測(cè)量得到的信息對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制。不需要接收端的反饋。開(kāi)環(huán)功率控制控制在TD-LTE系統(tǒng)中主要用于隨機(jī)接入過(guò)程。由于系統(tǒng)上下行鏈路在一個(gè)載頻上傳送，通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)的路徑損耗估計(jì)。接收端可以對(duì)發(fā)送信號(hào)的路徑進(jìn)行估計(jì)。相應(yīng)調(diào)整發(fā)送功率。開(kāi)環(huán)功率控制的基本原理可描述為：Pnest（dBm）=Ploss（dB）+Pdes（dBm）其中Pnest（dBm）為開(kāi)環(huán)功率控制調(diào)整后的終端發(fā)射功率。Ploss（dB）為測(cè)量得到的鏈路路徑損耗。Pdes（dBm）為基站期望收到的目標(biāo)功率。開(kāi)環(huán)功率控制不需要反饋信道。算法相對(duì)于閉環(huán)功率控制反應(yīng)更靈敏。它可對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率的調(diào)整一步到位。即信道衰落多少節(jié)補(bǔ)償多少。但是在深衰落的信道環(huán)境中，開(kāi)環(huán)會(huì)使功率幅度調(diào)節(jié)過(guò)大產(chǎn)生誤調(diào)。惡化系統(tǒng)性能。所以開(kāi)環(huán)功率控制在目前的標(biāo)準(zhǔn)中僅在無(wú)線鏈路建立時(shí)使用。閉環(huán)功率控制是指需要發(fā)射端根據(jù)接收端送來(lái)的反饋信息對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行控制的過(guò)程。它分為功率調(diào)節(jié)和功率判決兩個(gè)部分。因此，功率調(diào)整的延遲較大。

5.2上行鏈路功率控制

鏈路上行FDMA在云，雨，雪和霧影響的氣候前提下，衛(wèi)星接納端的信號(hào)接納電平具有很大變化，對(duì)上行信號(hào)的接收有很大影響。功率控制調(diào)整，由地球站和網(wǎng)控完成。網(wǎng)絡(luò)控制檢驗(yàn)上行信號(hào)的Eb/N0（信噪比），并且用專項(xiàng)使用信元方法及時(shí)向各個(gè)地球站廣播，網(wǎng)絡(luò)控制判斷是否上行信號(hào)的接受Eb/N0（信噪比）高出閾值：閾值是一個(gè)窗口，確保接受Eb/N0（信噪比）在固定范圍內(nèi)的上行鏈路信號(hào)。如果接收Eb/N0值大于設(shè)定的（Eb/N0）max則適當(dāng)減小其發(fā)射功率；如果Eb/N0值不大于設(shè)定的（Eb/N0）max則判斷其是否小于（Eb/N0）min，如果Eb/N0值小于設(shè)定的（Eb/N0）min，則適當(dāng)增加其發(fā)射功率，如果接收值在（Eb/N0）max和（Eb/N0）min之間就不對(duì)其發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整。

作者：唐秋紅 單位：民航東北空管局

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)分析

在通信進(jìn)入了高速傳播、大容量寬帶和多媒體個(gè)性化的移動(dòng)時(shí)代，衛(wèi)星通信成為了無(wú)線通信中最特殊的通信方式之一。但是建立在無(wú)線電微波通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上的衛(wèi)星通信系統(tǒng)依然存在著一些技術(shù)上的開(kāi)發(fā)問(wèn)題和應(yīng)用難點(diǎn)，需要在通信技術(shù)上找到關(guān)鍵的突破點(diǎn)。

1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種把衛(wèi)星作為信號(hào)中繼站來(lái)接受和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地面站之間微波信號(hào)的通信系統(tǒng)。一個(gè)完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由衛(wèi)星端、地面端和用戶端這三個(gè)部分組成的。在地球上空作業(yè)的衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過(guò)程中起的是中轉(zhuǎn)站的作用。包含了星載設(shè)備和衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體在空中接收地面站的電磁波，放大之后再發(fā)送到另一個(gè)地面站。設(shè)立在地表之上的多個(gè)地面站是連接衛(wèi)星系統(tǒng)和地面公眾網(wǎng)的固定接口和傳送點(diǎn)，由地面衛(wèi)星控制中心、跟蹤站、遙測(cè)站和指令站等部門(mén)構(gòu)成。人們連接網(wǎng)絡(luò)的用戶端通過(guò)地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號(hào)，形成龐雜而寬泛的通信鏈接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍很廣，在衛(wèi)星信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任意地點(diǎn)都能夠順利進(jìn)行通信，不會(huì)因?yàn)榫嚯x的變化而影響通訊信號(hào)的好壞。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的區(qū)域傳播，微波傳遞的性質(zhì)較為穩(wěn)定。所以衛(wèi)星通信的工作頻帶寬，通信質(zhì)量好。即使部分在大氣層內(nèi)部傳播的電波會(huì)受到天氣的影響，也仍然是一種信號(hào)穩(wěn)定性和通訊性很高的通信系統(tǒng)。但是，運(yùn)行在高空軌道上的衛(wèi)星在同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸時(shí)，傳遞速率會(huì)延遲到秒級(jí)，電磁波的度也會(huì)有所下降，用于語(yǔ)音通話時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。衛(wèi)星在高空上的位置是按照預(yù)定軌跡運(yùn)行的，因此，衛(wèi)星始終處于一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然而衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線路連接都是無(wú)線鏈路，管理微波接收和微波傳遞的控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，不易操縱和操作。

2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1成本和需求之間的矛盾

現(xiàn)代的大眾通信集中體現(xiàn)為寬帶互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信。衛(wèi)星通信在寬帶領(lǐng)域中不及光纖寬帶便利迅捷，在移動(dòng)領(lǐng)域中也沒(méi)有地面蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。在移動(dòng)的長(zhǎng)途通信費(fèi)大幅下降的情況下，衛(wèi)星長(zhǎng)途通信的轉(zhuǎn)發(fā)器費(fèi)用卻沒(méi)有任何變化，大大提高了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這種成本高需求低的矛盾是衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨的較大尷尬。

2.2寬帶IP的傳輸和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

中國(guó)當(dāng)前的寬帶IP衛(wèi)星系統(tǒng)基本上都采用的是ATM的傳輸技術(shù)。這種技術(shù)的性能支持衛(wèi)星通信系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻很困難。在衛(wèi)星ATM需要分層實(shí)現(xiàn)的說(shuō)法上有兩種不同的觀點(diǎn)就是否改變現(xiàn)有衛(wèi)星協(xié)議結(jié)構(gòu)的問(wèn)題展開(kāi)著激烈的爭(zhēng)論。含有ATM交換機(jī)的子網(wǎng)移動(dòng)性管理因?yàn)檫^(guò)于復(fù)雜，至今也還沒(méi)有找到解決的方案。

2.3數(shù)據(jù)傳遞的速度和效率問(wèn)題

信息時(shí)代最需要的就是傳遞信息的快捷方式。建立在頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)傳遞方式已經(jīng)滿足不了衛(wèi)星通信日益增長(zhǎng)的用戶需求。雖然隨后又研發(fā)出了分組交換技術(shù)，但長(zhǎng)距離傳輸延時(shí)的問(wèn)題還需要更加有效的技術(shù)和措施來(lái)降低傳輸延時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的影響。

3衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮不僅可以節(jié)約傳輸時(shí)間和存儲(chǔ)空間，還能提高通信的便捷性和頻帶的利用率。數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)在處理數(shù)據(jù)的專業(yè)領(lǐng)域里已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟了。不管是靜態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮還是動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)壓縮都可以為衛(wèi)星通信系統(tǒng)在時(shí)間、頻帶和能量上帶來(lái)相對(duì)較高的傳輸效率。例如ISO對(duì)靜態(tài)圖像壓縮編碼的標(biāo)準(zhǔn)和CCOTT的H.26標(biāo)準(zhǔn)，以及MPEG62設(shè)計(jì)中的同步交互性和多媒體等技術(shù)都成為廣泛應(yīng)用于多媒體壓縮的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸中所使用的多媒體準(zhǔn)信息同步技術(shù)大致可以分為連續(xù)同步和時(shí)間驅(qū)動(dòng)同步這兩類。在衛(wèi)星的多媒體通信中，可以選用緩沖法、反饋法或者時(shí)間戳法來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體準(zhǔn)信息的同步。目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的同步技術(shù)有建立在近似同步時(shí)鐘基礎(chǔ)上的“多業(yè)務(wù)流同步協(xié)議”和以時(shí)間因果同步為特色，支持分布式協(xié)議的“多信息流會(huì)話協(xié)議”。

3.3智能衛(wèi)星天線系統(tǒng)

要成功傳輸多媒體信息，對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬要求是2500MHz及以上。降雨等天氣因素和地面吸收電磁波等客觀的影響因素都會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的突發(fā)錯(cuò)誤。為了完成多波束覆蓋的范圍較大化，研究智能高性能天線的技術(shù)開(kāi)發(fā)和具體應(yīng)用是十分必要的。例如，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以在平時(shí)采用多波束快速跳變系統(tǒng)，在需要完成跟蹤和同頻復(fù)用的低軌道系統(tǒng)中采用蜂窩式天線，在星上和同步軌道系統(tǒng)中采用相控陣列天線。

3.4衛(wèi)星激光通信技術(shù)

衛(wèi)星通信對(duì)傳輸速率的要求很高，就目前來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的載波都是電磁性的微波。但微波天線能夠接受和傳遞的微波數(shù)量是有限的，這就需要激光通信的輔助甚至替換。激光通信技術(shù)可以在減輕衛(wèi)星密度重量和體積大小的同時(shí)增大衛(wèi)星的通信量，提高衛(wèi)星通信的保密性、性和傳輸速率。而且衛(wèi)星通信的激光傳輸之間是不會(huì)相互干擾和影響的，是衛(wèi)星通信在未來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

4結(jié)束語(yǔ)

和其它通信系統(tǒng)相比，衛(wèi)星通信系統(tǒng)多具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)是不可比擬的。但同時(shí)也存在著一些缺陷和不足。發(fā)展至今，衛(wèi)星通信的成本問(wèn)題、寬帶IP問(wèn)題和數(shù)據(jù)速率問(wèn)題是最主要也是最緊要的問(wèn)題難點(diǎn)。要想解決這些問(wèn)題和難點(diǎn)，就要完善和開(kāi)發(fā)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信質(zhì)量和效率的有效提高。

作者：蔡宗元 單位：大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司信息中心

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

一、OFDM在移動(dòng)衛(wèi)星通信中的應(yīng)用

OFDM技術(shù)最早起源于二十世紀(jì)50年代中期，在60年代OFDM技術(shù)就已經(jīng)被應(yīng)用到多種軍事系統(tǒng)中，但受限于當(dāng)時(shí)的器件水平，使得OFDM技術(shù)應(yīng)用受到很大限制。直到70年代，多載波傳輸技術(shù)可以通過(guò)快速離散傅立葉變換(FFT)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，OFDM技術(shù)也逐漸開(kāi)始走向?qū)嵱没Ｔ诙兰o(jì)80年代，F(xiàn)FT技術(shù)可以通過(guò)大規(guī)模集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，OFDM技術(shù)獲得了突破性進(jìn)展，開(kāi)始逐步大規(guī)模應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中。OFDM作為4G通信的核心技術(shù)之一，在移動(dòng)通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在衛(wèi)星通信領(lǐng)域近年也逐步開(kāi)展相關(guān)研究。衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)相比地面移動(dòng)系統(tǒng)，主要有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)，一是衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)多采用L或S頻段，L或S頻段的信號(hào)具有繞射性，用戶終端也可以做到小型化、低功耗;二是系統(tǒng)支持速率多為幾kbps到幾十kbps的窄帶業(yè)務(wù)，其中LEO(LowEarthOrbit低地球軌道)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)都采用自己的通信體制，而部分GEO(GeostationaryEarthOrbit相對(duì)地球靜止軌道)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)則考慮與地面移動(dòng)通信中的通信體制相兼容，并逐步提供幾百kbps的寬帶接入業(yè)務(wù);三是多采用具有星上處理的有效載荷，對(duì)用戶上行鏈路信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)處理，這樣能夠滿足系統(tǒng)性能要求和用戶需求。考慮到衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面無(wú)線/移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合趨勢(shì)，如果新一代衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中也采用OFDM技術(shù)，即采用與地面下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)相兼容的傳輸體制和空中接口，這將非常有利于衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面無(wú)線/移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的融合。同時(shí)如果在衛(wèi)星星上采用具有靈活性和適應(yīng)性的數(shù)字信道化技術(shù)或者基于OFDM子載波交換的星上交換(OBS，On-boardSwitch)技術(shù)，星上處理不依賴于業(yè)務(wù)傳輸時(shí)的通信體制，這樣會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面無(wú)線/移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之間的融合，同時(shí)也能保障地面終端設(shè)備的靈活性和業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性。因此，基于OFDM的GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)具有很好的研究?jī)r(jià)值和發(fā)展前景。如上所述，OFDM系統(tǒng)通過(guò)技術(shù)手段的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)不可再生頻譜資源利用率的提高、用戶體驗(yàn)的提升等，同時(shí)符合移動(dòng)通信的發(fā)展方向。

二、基于OFDM的衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成

基于上文所述衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和地面無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)、OFDM技術(shù)在地面下一代無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)中的核心地位以及OFDM在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的逐步應(yīng)用，研究基于OFDM的GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的系統(tǒng)組成。目前衛(wèi)星載荷以透明轉(zhuǎn)發(fā)器居多且性較高，下文介紹的是基于透明轉(zhuǎn)發(fā)的組網(wǎng)工作方式，但該種方式難以利用OFDM所帶來(lái)的效益，一個(gè)簡(jiǎn)單的基于透明轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)中衛(wèi)星到用戶端間業(yè)務(wù)鏈路采用L或S頻段，以獲得良好的移動(dòng)通信性能，衛(wèi)星到網(wǎng)關(guān)站間的饋電鏈路可采用Ku或Ka頻段，頻率資源豐富。業(yè)務(wù)呼叫時(shí)，由網(wǎng)關(guān)站分配兩方通信頻點(diǎn)的和雙方所需的OFDM正交碼，雙方收到后按頻點(diǎn)和正交碼進(jìn)行通信。此種方式業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)單，可以認(rèn)為是MCPC方式的變形，但將高速載波以O(shè)FDM的方式進(jìn)行了分割，獲得了相對(duì)較高的頻譜利用率，按照OFDM理論較高效率可達(dá)FDM方式的2倍，但實(shí)際中由于邊帶信息的傳輸、循環(huán)前綴的添加等實(shí)際效率將小于理論值。該方式對(duì)星上幾乎沒(méi)有過(guò)高要求，透明轉(zhuǎn)發(fā)器均可使用，系統(tǒng)所有的管理、控制、資源調(diào)配均在網(wǎng)關(guān)站完成，但在存在通信延時(shí)大、星上峰均比過(guò)高導(dǎo)致下行鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器功率回退等問(wèn)題，同時(shí)為了能夠進(jìn)行信道估計(jì)還需傳輸較多的邊帶信息。該種方法可基于現(xiàn)有衛(wèi)星系統(tǒng)快速實(shí)現(xiàn)，作為OFDM在衛(wèi)星通信中應(yīng)用的參考，驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)的可行性，但依舊屬于傳統(tǒng)電路域的交互，無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)整帶寬，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)傳輸，并不是理想的OFDM在衛(wèi)星的使用方式。基于星上子載波交換方式的轉(zhuǎn)發(fā)器擁有更好的使用特性，具有頻譜利用靈活、交換粒度較小、可擴(kuò)展性好等特點(diǎn)，但需要較為強(qiáng)大的星上處理功能。系統(tǒng)基于具有多波束、高增益天線的GEO衛(wèi)星，基于OFDM的移動(dòng)通信系統(tǒng)可以將每個(gè)點(diǎn)波束內(nèi)的整個(gè)傳輸頻帶劃分為多個(gè)正交的子載波，每個(gè)OFDM子載波都可以單獨(dú)使用，若在點(diǎn)波束范圍內(nèi)星地上下行鏈路中的各傳輸業(yè)務(wù)與相互正交的各個(gè)子載波之間建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系，則可以實(shí)現(xiàn)OFDM子載波的交換。星上系統(tǒng)包括OFDM信號(hào)接收和子載波分離子系統(tǒng)、子載波交換子系統(tǒng)和子載波合成子系統(tǒng)三個(gè)大的部分。針對(duì)具有K個(gè)點(diǎn)波束的衛(wèi)星系統(tǒng)，每個(gè)點(diǎn)波束都有其對(duì)應(yīng)的OFDM信號(hào)接收和子載波分離子系統(tǒng)以及子載波合成子系統(tǒng)。每個(gè)OFDM信號(hào)接收和子載波分離子系統(tǒng)把分離得到的各子載波信號(hào)以及相應(yīng)的交換控制參數(shù)輸入到子載波交換子系統(tǒng)當(dāng)中，子載波交換子系統(tǒng)則根據(jù)交換控制參數(shù)把各個(gè)點(diǎn)波束星地上行鏈路的OFDM子載波信號(hào)中屬于同一個(gè)點(diǎn)波束星地下行鏈路傳輸業(yè)務(wù)的子載波信號(hào)抽取出來(lái)，交換到相應(yīng)的點(diǎn)波束子載波合成子系統(tǒng)中。每個(gè)點(diǎn)波束的子載波合成子系統(tǒng)把屬于同一個(gè)點(diǎn)波束下行鏈路的各個(gè)OFDM子載波信號(hào)合成一個(gè)為完整的OFDM信號(hào)再傳輸?shù)较鄳?yīng)的地面終端設(shè)備。點(diǎn)波束星地上行鏈路信號(hào)在衛(wèi)星接收中首先經(jīng)過(guò)符號(hào)同步得到OFDM符號(hào)的起始位置，通過(guò)頻偏估計(jì)和校正去除由于傳輸過(guò)程中多普勒頻移和本地接收頻率不同造成的頻差，去掉循環(huán)前綴，經(jīng)FFT將各個(gè)子載波信號(hào)抽取出來(lái)，同時(shí)根據(jù)導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和信道預(yù)測(cè)，估計(jì)得到的信道狀態(tài)信息用于各個(gè)子載波信號(hào)的均衡，通過(guò)較大似然檢測(cè)得到各個(gè)分離的子載波信號(hào)。這里通過(guò)信道估計(jì)和信道預(yù)測(cè)得到的未來(lái)信道狀態(tài)信息可以為子載波自適應(yīng)分配、系統(tǒng)自適應(yīng)傳輸所使用。點(diǎn)波束星地下行鏈路OFDM信號(hào)合成發(fā)送時(shí)將來(lái)自子載波交換模塊的屬于該點(diǎn)波束的業(yè)務(wù)比特流根據(jù)其所分配的調(diào)制信息和子載波分配信息進(jìn)行符號(hào)映射和子載波位置映射，然后經(jīng)N點(diǎn)IFFT進(jìn)行OFDM調(diào)制，加循環(huán)前綴后進(jìn)入點(diǎn)波束星地下行鏈路信道進(jìn)行發(fā)送。這里需要注意的星地下行鏈路的OFDM符號(hào)具有高PAPR問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行抑制。星上處理中可根據(jù)信道預(yù)測(cè)的狀況，根據(jù)業(yè)務(wù)需求與業(yè)務(wù)等級(jí)自適應(yīng)調(diào)整載波的分配，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)能力的動(dòng)態(tài)調(diào)整。基于OFDM的GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)總體方案的功能框圖。系統(tǒng)包括地面部分和星上部分。地面部分包括地面移動(dòng)終端設(shè)備和地面網(wǎng)關(guān)站。地面移動(dòng)終端設(shè)備向衛(wèi)星發(fā)送業(yè)務(wù)呼叫請(qǐng)求，在業(yè)務(wù)呼叫請(qǐng)求被接納后按照分配的子載波資源信息、調(diào)制編碼方式組織傳輸業(yè)務(wù)，通過(guò)星地上行鏈路發(fā)送給衛(wèi)星;接收來(lái)自星地下行鏈路的傳輸業(yè)務(wù)。地面網(wǎng)關(guān)站通過(guò)收發(fā)系統(tǒng)和天線及射頻設(shè)備向衛(wèi)星發(fā)送與用戶有關(guān)的移動(dòng)性管理信息，接收和發(fā)送衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)與地面其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通時(shí)的數(shù)據(jù)和控制信息;地面網(wǎng)關(guān)站中的用戶數(shù)據(jù)中心維持近期的用戶數(shù)據(jù)，包括用戶地理位置和環(huán)境信息、地面其它網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息以及計(jì)費(fèi)相關(guān)的信息等;與地面其它網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的業(yè)務(wù)收發(fā)由業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)、交換分系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)單元來(lái)完成;網(wǎng)關(guān)站管理中心負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)關(guān)站的運(yùn)行管理。這里需要注意，地面網(wǎng)關(guān)站負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理方面?zhèn)浞莨δ埽苿?dòng)性管理通過(guò)星上來(lái)完成，這樣可以減小由于信息傳輸帶來(lái)的時(shí)延，更方便星上對(duì)業(yè)務(wù)呼叫請(qǐng)求的接納控制以及為地面終端設(shè)備和傳輸業(yè)務(wù)進(jìn)行自適應(yīng)分配OFDM子載波資源。基于上述衛(wèi)星網(wǎng)管設(shè)計(jì)，相比現(xiàn)有衛(wèi)星通信中常見(jiàn)的FDMA\TDMA\CDMA，將OFDM技術(shù)應(yīng)用到衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):1.OFDM技術(shù)具有良好的頻譜效率和抗多徑能力OFDM理論上可較高提供2倍于傳統(tǒng)多址接入方式的頻譜利用率，對(duì)頻譜資源十分有限的中低頻段移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)有巨大的吸引力。對(duì)提升通信速率有很大幫助。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常在較高仰角使用條件下，可認(rèn)為多徑分量較少。但在沙漠、大洋使用環(huán)境或較低仰角條件下，多徑效應(yīng)依然是不可忽略的因素之一。OFDM提供了良好的抵抗多徑的能力，采用OFDM傳輸技術(shù)時(shí)，高速串行數(shù)據(jù)被并行分配到各個(gè)子載波上進(jìn)行傳輸，子載波的數(shù)據(jù)速率降低，可以有效提高抗無(wú)線信道多徑效應(yīng)的能力。2.OFDM技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬具有很好的可擴(kuò)展性支持，可支持非對(duì)稱的高速業(yè)務(wù)OFDM系統(tǒng)中信號(hào)的帶寬由其所使用的子載波數(shù)量來(lái)決定，系統(tǒng)可以很容易地通過(guò)使用不同數(shù)量的子信道來(lái)實(shí)現(xiàn)上行和下行鏈路中不同的傳輸速率，實(shí)現(xiàn)良好的寬帶業(yè)務(wù)，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器中某些收到干擾的通信頻點(diǎn)可以有效規(guī)避。3.衛(wèi)星使用環(huán)境下多普勒頻移遠(yuǎn)小于地面無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)OFDM技術(shù)區(qū)分各個(gè)子信道的方法是利用各個(gè)子載波之間嚴(yán)格的正交性，對(duì)頻偏比較敏感。而無(wú)線信道的傳輸過(guò)程中很容易受到各種干擾而使得這種正交性遭到破壞。實(shí)際證明，僅僅1%的頻偏就會(huì)使信噪比下降30dB。衛(wèi)星環(huán)境下相比地面移動(dòng)系統(tǒng)，地球站仰角較高時(shí)，GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中的較大多普勒頻移的影響要小遠(yuǎn)于地面無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)，有利于在衛(wèi)星系統(tǒng)中該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。4.有利于衛(wèi)星通信系統(tǒng)與下一代地面無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合OFDM同樣作為4G技術(shù)的核心，通過(guò)在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用，在今后的發(fā)展中十分有利于與下一代地面無(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合，包括偏遠(yuǎn)地區(qū)、海面、山區(qū)、森林以及南北極在內(nèi)的各類地面用戶終端可直接接入衛(wèi)星系統(tǒng)中，真正實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，符合現(xiàn)代通信發(fā)展的趨勢(shì)。

三、OFDM衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能分析

OFDM系統(tǒng)由于采用了正交多載波技術(shù)，不可避免的存在技術(shù)難點(diǎn)，下文針對(duì)較為突出的兩點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析:1.功率峰值與均值比(PAPR)大與單載波系統(tǒng)相比，由于OFDM信號(hào)是由多個(gè)獨(dú)立的經(jīng)過(guò)調(diào)制的子載波信號(hào)相加而成的，這樣的合成信號(hào)就有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，也就會(huì)帶來(lái)較大的峰值均值功率比，簡(jiǎn)稱峰均值比。對(duì)于包含N個(gè)子信道的OFDM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)N個(gè)子信道都以相同的相位求和時(shí)，所得到的峰值功率就是均值功率的N倍。當(dāng)然這是一種非常極端的情況，通常OFDM系統(tǒng)內(nèi)的峰均值不會(huì)達(dá)到這樣高的程度。高峰均值比會(huì)增大對(duì)射頻放大器的要求，導(dǎo)致射頻信號(hào)放大器的功率效率降低，這對(duì)于功率資源嚴(yán)格受限的衛(wèi)星通信系統(tǒng)十分關(guān)鍵，因此對(duì)OFDM衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，必須要抑制OFDM信號(hào)的峰均比。抑制方法通常包括有損的信號(hào)畸變類和無(wú)損的編碼類、信號(hào)變換類:無(wú)損抑制對(duì)信息序列在頻域?qū)?shù)據(jù)的進(jìn)行處理，這類方法不會(huì)對(duì)OFDM信號(hào)本身造成物理?yè)p傷，不影響信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。采用基于部分傳輸序列的方式工作時(shí)，發(fā)送端需以額外邊帶信息的方式將線性變換的方法告知接收端，帶來(lái)了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，并隨著序列分塊數(shù)目和旋轉(zhuǎn)相位因子取值空間的增加，計(jì)算量呈指數(shù)的形式增加。采用編碼類方式工作時(shí)，可通過(guò)分組編碼、格雷互補(bǔ)序列和Reed-Muller碼等，在信息比特進(jìn)行編碼過(guò)程中，選擇生成低峰均比OFDM信號(hào)的編碼圖案進(jìn)行傳輸，但是編碼和譯碼過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜，當(dāng)OFDM子載波數(shù)目較多時(shí)，編碼和選擇編碼序列的計(jì)算量和時(shí)延較大。有損抑制主要包括信號(hào)畸變類方法，是對(duì)合成后的時(shí)域OFDM信號(hào)進(jìn)行處理，該方法處理時(shí)延較小，簡(jiǎn)便易行，依據(jù)不同的信號(hào)峰值門(mén)限或壓縮擴(kuò)展特性可以達(dá)到較好的峰均比抑制性能，但是處理過(guò)程中由于對(duì)信號(hào)本身的非線性變換使得OFDM信號(hào)受到了物理?yè)p傷，影響了端到端信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。實(shí)際使用中可以多種方式相結(jié)合使用，可先采用無(wú)損方式的進(jìn)行預(yù)處理，然后針對(duì)處理后信號(hào)中超限的部分進(jìn)行信號(hào)畸變類措施以達(dá)到合理的峰均比值，將硬件復(fù)雜度與系統(tǒng)傳輸質(zhì)量做到平衡。2.信道估計(jì)與預(yù)測(cè)問(wèn)題OFDM衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)將點(diǎn)波束范圍內(nèi)的整個(gè)頻帶劃分為多個(gè)正交的子載波，由于衛(wèi)星移動(dòng)信道的多徑效應(yīng)造成頻率選擇性衰落，多普勒頻移效應(yīng)會(huì)造成時(shí)間選擇性衰落，從發(fā)射天線到接收天線間無(wú)線信道的頻率響應(yīng)經(jīng)過(guò)傳輸信道的衰落已經(jīng)發(fā)生了變化，需要對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)與跟蹤;同時(shí)傳輸過(guò)程中各子載波處于不同的信道狀態(tài)，依據(jù)未來(lái)的信道狀態(tài)信息進(jìn)行自適應(yīng)傳輸可以大大提高系統(tǒng)的資源利用效率和系統(tǒng)的吞吐量，就需要對(duì)信道進(jìn)行預(yù)測(cè)。OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法可以劃分為兩類:一是盲信道估計(jì)方法，該方法計(jì)算復(fù)雜度高，收斂速度慢，很難滿足通信中的突發(fā)需求，且在時(shí)變信道下獲得的信道狀態(tài)信息并不;二是基于導(dǎo)頻信號(hào)的信道估計(jì)方法，實(shí)際應(yīng)用中基于導(dǎo)頻信號(hào)的方法估計(jì)、速度快，適合于星上處理。基于導(dǎo)頻信號(hào)的信道估計(jì)方法首先要在發(fā)送端OFDM信號(hào)中合適的子載波位置插入導(dǎo)頻信號(hào)，在接收端利用導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)計(jì)算出導(dǎo)頻位置處的信道狀態(tài)信息，然后采用插值濾波等方法估計(jì)得到各個(gè)子載波位置處的信道狀態(tài)信息。但也由于導(dǎo)頻信號(hào)的插入降低了系統(tǒng)頻譜利用率。一般來(lái)說(shuō)，信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展和多普勒頻移越大，信道狀態(tài)信息的估計(jì)所需要的導(dǎo)頻數(shù)目越多，相應(yīng)的系統(tǒng)頻譜利用率也會(huì)降低。因此基于導(dǎo)頻信道的信道估計(jì)方法要求在信道估計(jì)精度和系統(tǒng)頻譜利用率之間進(jìn)行折衷。如系統(tǒng)需采用自適應(yīng)傳輸或上下行鏈路分配子載波資源策略更合理，還需采用信道預(yù)測(cè)的手段。現(xiàn)有地面系統(tǒng)中一般所采用的長(zhǎng)期信道預(yù)測(cè)方法采用線性回歸預(yù)測(cè)器，能夠預(yù)測(cè)地面無(wú)線信道10ms之內(nèi)的信道狀態(tài)信息，但衛(wèi)星信道相比地面系統(tǒng)具有的長(zhǎng)延時(shí)特性，一般單跳延時(shí)在270ms，端到端延時(shí)在540ms量級(jí)，地面系統(tǒng)中的手段顯然不適用，不能沿用地面系統(tǒng)中的方法。

四、結(jié)束語(yǔ)

地面移動(dòng)通信的快速發(fā)展帶來(lái)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過(guò)OFDM技術(shù)的使用可以有效提高頻譜的使用效率，也有利于今后的網(wǎng)絡(luò)融合，但需要面對(duì)并克服一些技術(shù)問(wèn)題。本文基于透明轉(zhuǎn)發(fā)與基于子載波交換兩類衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器給出兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型，并以此為參考闡述了在實(shí)施中所帶來(lái)的效益和所需面對(duì)的問(wèn)題，并進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，可作為后續(xù)工程實(shí)施的參考。

作者：夏融 董云剛 陳濤

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)架構(gòu)研究

1第五代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

INMARSAT第五代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用Ka頻段，為全球范圍內(nèi)的海事、陸地和航空用戶提供超高速移動(dòng)寬帶通信服務(wù)，系統(tǒng)由四部分組成：空間段、關(guān)口站、衛(wèi)星終端和地面接續(xù)站。

1.1空間段

按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，第五代海事衛(wèi)星空間段包括3顆主用靜止軌道衛(wèi)星及1顆備用衛(wèi)星，主用衛(wèi)星分別是印度洋衛(wèi)星，太平洋衛(wèi)星和大西洋衛(wèi)星，目前印度洋衛(wèi)星已于2013年12月8日成功入軌，大西洋衛(wèi)星已于2015年2月1日成功發(fā)射，太平洋衛(wèi)星原計(jì)劃2015年4月或5月發(fā)射，目前因故推遲，擇機(jī)發(fā)射。第四顆備用星將于2016年第二季制造完成并交付，2016年底投入運(yùn)行。GlobalXpress衛(wèi)星采用采用波音公司成熟的702HP衛(wèi)星平臺(tái)，將在地球同步軌道運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)對(duì)全球南、北緯78°以內(nèi)區(qū)域的覆蓋。該衛(wèi)星采用全球轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)，高性能彎管設(shè)計(jì)，包括前向和反向轉(zhuǎn)發(fā)器，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器將業(yè)務(wù)落地到SAS站，由其分發(fā)業(yè)務(wù)。每顆衛(wèi)星設(shè)計(jì)有89個(gè)KA轉(zhuǎn)發(fā)器，額定功率15KW，其中72個(gè)為激活的信道，累計(jì)帶寬5GHz。每顆星下設(shè)計(jì)有6個(gè)可移動(dòng)的高容量波束（HCO），這一靈活設(shè)計(jì)使得GlobalXpress可以滿足長(zhǎng)期熱點(diǎn)和突發(fā)事件的需求。GlobalXpress衛(wèi)星的設(shè)計(jì)依照VSAT模式，上行和下行在同一波束內(nèi)，可以將高容量波束（HCO）設(shè)置為關(guān)口站波束服務(wù)其他HCO波束，交叉鏈接容許高容量波束（HCO）到關(guān)口站（SAS）的通信。在實(shí)際使用中，全球波束下用戶終端可達(dá)上行帶寬29.5-30.0GHz，下行帶寬19.7-20.2GHz；在大容量波束下用戶終端可達(dá)上行帶寬29.0-29.5GHz，下行帶寬19-19.7GHz。

1.2關(guān)口站

關(guān)口站是衛(wèi)星和陸地側(cè)網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)處理用戶終端的業(yè)務(wù)申請(qǐng)交換和分配用戶資源容量，為用戶提供電路交換和分組交換業(yè)務(wù)。目前第五代海事衛(wèi)星全球共設(shè)立主備兼顧的6個(gè)地面站關(guān)口站，分別部署在歐洲、美洲和亞洲。每顆主用衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的洋區(qū)下設(shè)有主備兩個(gè)關(guān)口站。其中位于希臘的Nemea關(guān)口站和意大利的Fucino關(guān)口站將承擔(dān)印度洋衛(wèi)星的業(yè)務(wù)，位于美國(guó)的LinoLakes和加拿大的Win-nipeg將負(fù)責(zé)大西洋衛(wèi)星的業(yè)務(wù)接續(xù)，位于新西蘭的War-kworth和Auckland負(fù)責(zé)太平洋衛(wèi)星的業(yè)務(wù)。這六個(gè)關(guān)口站由3個(gè)分別部署在紐約、悉尼和阿姆斯特丹的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心（MMP）接入海事衛(wèi)星全球網(wǎng)絡(luò)。全球MMP之間采用專線互聯(lián)呈環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，且各MMP分別與所在區(qū)域關(guān)口站之間采用專線互聯(lián)。Ka頻段衛(wèi)星通信鏈路面臨著非常嚴(yán)重的雨衰問(wèn)題，GlobalXpress作為Ka頻段的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)，即使采用了先進(jìn)的調(diào)制編碼技術(shù)，隨著雨水密度的增加，數(shù)據(jù)下載速率將會(huì)顯著下降。GlobalXpress選擇在每個(gè)洋區(qū)下距離數(shù)百英里的兩個(gè)地方建立地面關(guān)口站，使得主備關(guān)口站物理分離，遇到極端天氣影響或故障時(shí)刻自動(dòng)切換，較大限度地消除了地面關(guān)口站業(yè)務(wù)中斷的可能性。

1.3地面接續(xù)站

地面接續(xù)站（POP）是海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在全球的延伸。IN-MARSAT的商用合作伙伴可以建設(shè)自己的POP站，通過(guò)專線將POP站與INMARSAT全球網(wǎng)絡(luò)各大洲的匯接中心（MMP）連接，進(jìn)而接入各個(gè)地面關(guān)口站。同時(shí)在另一個(gè)方向，地面接續(xù)站與所在國(guó)家的電信運(yùn)行商互聯(lián)網(wǎng)連接，提供本地的便捷網(wǎng)絡(luò)接入，另外，還能通過(guò)專線接入相關(guān)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，提供更好的鏈路質(zhì)量。一個(gè)第五代海事衛(wèi)星GX系統(tǒng)的地面接續(xù)站包括強(qiáng)制路由子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)等，其功能如下：強(qiáng)制路由子系統(tǒng)：通過(guò)衛(wèi)星關(guān)口站內(nèi)部的位置服務(wù)器、強(qiáng)制路由模塊與北京陸地接續(xù)系統(tǒng)之間建立的通用路由封裝隧道，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)海事衛(wèi)星業(yè)務(wù)與我國(guó)陸地公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的有效接續(xù)。數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織規(guī)定的認(rèn)證功能，包括五代星終端到北京陸地接續(xù)系統(tǒng)的注冊(cè)、資源分配、數(shù)據(jù)通信建立等。業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)：主要為用戶提供VOIP、預(yù)付費(fèi)節(jié)點(diǎn)、視頻會(huì)議、FTP、傳真、郵件等業(yè)務(wù)應(yīng)用。運(yùn)行支撐系統(tǒng)（OSS）：包括網(wǎng)元管理模塊、專業(yè)網(wǎng)管模塊、信息匯聚模塊、運(yùn)維支持模塊和運(yùn)維分析模塊，以滿足對(duì)五代星北京陸地接續(xù)站網(wǎng)元設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)管理。業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（BSS）并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，包括客戶關(guān)系子系統(tǒng)、賬務(wù)處理子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)、網(wǎng)上營(yíng)業(yè)廳自助服務(wù)子系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)及其綜合結(jié)算子系統(tǒng)等。

1.4衛(wèi)星終端

INMARSAT五代星系統(tǒng)采用了頻道更寬的Ka波段，衛(wèi)星終端更小、更先進(jìn)、更標(biāo)準(zhǔn)化，天線口徑可小至20cm，從而大大減小終端設(shè)備的體積和重量，而且終端的數(shù)據(jù)傳輸速率大幅提高。海用終端分為60厘米口徑和1米口徑固定通信平臺(tái)，在惡劣天氣下，可以實(shí)現(xiàn)與海上寬帶FBB互為備份。航空終端需在通用飛機(jī)機(jī)身安裝天線，口徑約50厘米，商務(wù)機(jī)機(jī)尾安裝天線約30厘米。陸用終端口徑從60厘米米至2.4米天線不等。INMARSAT五代星系統(tǒng)支持的終端接入帶寬與移動(dòng)通信電信運(yùn)營(yíng)商正在建設(shè)的4G網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)，可滿足用戶對(duì)寬帶視頻等多媒體應(yīng)用的需求，如視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等，為行業(yè)用戶衛(wèi)星通信的應(yīng)用廣度及深度拓展提供更大的空間。INMARSAT五代星系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)IP業(yè)務(wù)以及基于IP的流媒體業(yè)務(wù)等。支持的應(yīng)用主要有：電話、傳真、短信、語(yǔ)音郵箱、連接互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、連接專用網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸和視頻傳輸?shù)取Ｏ滦袀鬏斔俾瘦^高可達(dá)50Mbps，上行傳輸速率較高可達(dá)5Mbps。

2第五代海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能研究

2.1五代星系統(tǒng)與四代星系統(tǒng)互為補(bǔ)充

隨著3G移動(dòng)通信技術(shù)的不斷完善以及4G移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，Inmarsat衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為陸地網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的延伸和補(bǔ)充，需要與陸地網(wǎng)絡(luò)保持一致，以滿足國(guó)內(nèi)外以及各行業(yè)對(duì)視頻業(yè)務(wù)的需求。INMARSAT從四代星系統(tǒng)發(fā)展到五代星系統(tǒng)，屬于移動(dòng)衛(wèi)星通信領(lǐng)域的重大技術(shù)革新。INMARSAT四代星系統(tǒng)支持的帶寬與目前傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商的3G網(wǎng)絡(luò)帶寬處于同一水平，滿足行業(yè)用戶對(duì)話音及數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕拘枨蟆NMAR-SAT五代星系統(tǒng)支持的帶寬將與電信運(yùn)營(yíng)商正在建設(shè)的4G網(wǎng)絡(luò)帶寬相當(dāng)，一方面可以應(yīng)對(duì)海上突發(fā)事件，為遇險(xiǎn)船舶提供實(shí)時(shí)、有效、高質(zhì)量的視頻圖像，保障海上航行安全以及搜救工作的順利進(jìn)行提供更完善的通信保障；另一方面，還可以滿足由多媒體應(yīng)用引發(fā)的大量視頻業(yè)務(wù)的需求，支持行業(yè)用戶的視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等應(yīng)用，為行業(yè)用戶衛(wèi)星通信的應(yīng)用廣度及深度拓展更大的空間。由于INMARSAT四代星系統(tǒng)基于L波段，通信質(zhì)量不受惡劣氣候的影響，因此基于Ka波段的INMARSAT五代星系統(tǒng)業(yè)務(wù)，在受到雨雪天氣影響的情況下，業(yè)務(wù)將切換至四代星系統(tǒng)承載，待五代星系統(tǒng)信號(hào)恢復(fù)后，業(yè)務(wù)將自動(dòng)再切換至五代星系統(tǒng)承載。負(fù)責(zé)進(jìn)行業(yè)務(wù)切換的設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)切換控制器（NetworkSer-viceDevice，NSD）。就像3G和4G移動(dòng)通信業(yè)務(wù)互為補(bǔ)充一樣，未來(lái)INMAR-SAT五代星系統(tǒng)業(yè)務(wù)也將與INMARSAT四代星系統(tǒng)業(yè)務(wù)并網(wǎng)運(yùn)營(yíng)10年以上的時(shí)間，兩代衛(wèi)星系統(tǒng)各自的明確定位及相互補(bǔ)充，將給行業(yè)用戶帶來(lái)更多的業(yè)務(wù)選擇。

2.2五代星系統(tǒng)與VSAT系統(tǒng)性能比較

VSAT通信業(yè)務(wù)是指利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，通過(guò)VSAT通信系統(tǒng)中心站的管理和控制，在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)VSAT中心站與終端用戶之間以及VSAT終端用戶之間的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等傳送業(yè)務(wù)，屬于按照增值電信業(yè)務(wù)管理的第二類基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)。我國(guó)VSAT衛(wèi)星通信技術(shù)起步于上世紀(jì)80年代末，至今已有二十多年。隨著電信市場(chǎng)向民營(yíng)企業(yè)逐步放開(kāi)，目前國(guó)內(nèi)VSAT市場(chǎng)用戶以行業(yè)用戶為主，主要分布的行業(yè)包括教育、金融、能源、交通、電信、新聞媒體、水利氣象、地質(zhì)物探、軍隊(duì)公安及大型企業(yè)。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)較Inmarsat三代星和四代星系統(tǒng)相比主要具有高帶寬的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)作為國(guó)家有線通信網(wǎng)的備用和補(bǔ)充，常被應(yīng)用于海上或者偏遠(yuǎn)山區(qū)、林區(qū)等陸地通信不暢的地區(qū)。但由于其點(diǎn)波束的覆蓋有限，在通信過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)盲區(qū)。特別是在交通行業(yè)，在應(yīng)對(duì)我國(guó)深遠(yuǎn)海應(yīng)急通信保障中凸顯能力不足，已不能適應(yīng)和滿足行業(yè)發(fā)展的需求。

3結(jié)語(yǔ)

GX業(yè)務(wù)在覆蓋范圍、帶寬水平及吞吐能力等方面的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)業(yè)上游的地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及終端設(shè)備廠家提出了更高的要求，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在配合GX業(yè)務(wù)推廣的同時(shí)，可從中借鑒先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提高自身的研發(fā)水平；產(chǎn)業(yè)下游的行業(yè)用戶在得到GX業(yè)務(wù)更佳服務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)，將提升本行業(yè)衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用及信息化建設(shè)的水平。海事衛(wèi)星通信技術(shù)的逐代演進(jìn)，船岸通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、船岸通信方式與陸地網(wǎng)絡(luò)一體化成為必然趨勢(shì)。

作者：陳銳 邵珍珍 陳侃 柳曉月 李振 單位：中國(guó)交通通信信息中心

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)資源動(dòng)態(tài)分配研究

1多波束衛(wèi)星通信信道的基本概述

多波束衛(wèi)星通信信道往往具有一定的空間傳播特性，其具體表現(xiàn)為電離層吸收損耗、大氣吸收損耗、自由空間傳播損耗、云霧損耗以及降雨損耗等方面。其中信號(hào)傳播過(guò)程中受影響嚴(yán)重的多來(lái)源于降雨，因此對(duì)多波束衛(wèi)星通信信道分析過(guò)程中需構(gòu)建ITU-R雨衰模型，并通過(guò)降雨衰減進(jìn)行仿真分析與計(jì)算，以此獲取不同片段下降雨雨水量的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)分配。另外，多波束衛(wèi)星通信信道在進(jìn)行電磁波傳輸過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)信號(hào)受傳輸路徑與媒介影響發(fā)生變化的情況，此過(guò)程稱之為信道衰落。可將其具體分為多徑衰落與陰影衰落兩方面。其中多徑衰落主要指在電磁波形成散射、反射等情況下，天線接收到的信號(hào)將由不同路徑下的信號(hào)共同組成，而陰影衰落具體指在障礙物影響下，電磁波傳播中因陰影的產(chǎn)生出現(xiàn)損耗的情況。在分析空間傳播特性與信道衰落的基礎(chǔ)上構(gòu)建多波束信道波形與多徑萊斯信道[2]。

2多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配的方式分析

2.1常見(jiàn)的資源分配方式

多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行資源分配主要集中在功率資源以及子載波資源兩方面。而實(shí)現(xiàn)分配的方式主要包括固定分配與動(dòng)態(tài)分配兩種方式。在固定分配方式中，各波束中的資源會(huì)進(jìn)行預(yù)先分配，而且資源的使用僅局限在波束內(nèi)用戶中。這種固定分配方式的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)施較為簡(jiǎn)單，不需選擇信道，但其信道資源浪費(fèi)情況比較嚴(yán)重。在動(dòng)態(tài)分配方式中，波束用戶可使用所有信道資源，而且還將信道增益信息融入其中，使信道的利用率及信道資源的靈活分配得以保障。特別在通信業(yè)務(wù)的未來(lái)逐漸呈多樣性特征，且無(wú)線信道在具有時(shí)變特性影響下，動(dòng)態(tài)分配方式更能滿足其發(fā)展需求。

2.2自適應(yīng)資源分配的基本原理分析

自適應(yīng)資源分配過(guò)程中主要對(duì)子載波與功率進(jìn)行分配。在分配子載波過(guò)程中，需對(duì)用戶通信數(shù)據(jù)源以及子載波信道的實(shí)際狀況進(jìn)行分析，確保子載波的數(shù)量以及資源的分配能夠?qū)崿F(xiàn)化。由于用戶信道信息在多波束衛(wèi)星通信系統(tǒng)中各有不同，因此實(shí)際向用戶分配時(shí)還需對(duì)用戶間信道特征作出具體分析。另外，在分配功率過(guò)程中，主要將子載波分配為基礎(chǔ)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试诳偣β氏拗葡聦?shí)現(xiàn)較大化，其實(shí)質(zhì)在于從高斯信道中進(jìn)行較大信道容量的獲取。通常要求在通信服務(wù)質(zhì)量得以保障的情況下，為使SINR最小化且避免信號(hào)受其他因素干擾，應(yīng)對(duì)用戶發(fā)射信號(hào)，功率逐漸減少。

2.3速率自適應(yīng)算法存在的問(wèn)題與改進(jìn)策略分析

速率自適應(yīng)的提出主要針對(duì)誤碼率限制以及總功率限制的情況下，以用戶信息狀態(tài)為依據(jù)，進(jìn)行功率的動(dòng)態(tài)分配與調(diào)整，從而使信道容量實(shí)現(xiàn)較大化。目前所采用的方式主要為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、容量較大化算法、最小容量較大化算法以及基于比例數(shù)據(jù)傳輸速率限制的容量較大化算法等。但實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，容量較大化的方式很可能產(chǎn)生子載波與功率分配不均的情況，最小容量較大化的方式又忽視了數(shù)據(jù)傳輸速率方面用戶所表現(xiàn)的不同，而基于比例數(shù)據(jù)傳輸速率限制的容量較大化算法所涉及的功率分配計(jì)算又較為困難。對(duì)此現(xiàn)狀需構(gòu)建系統(tǒng)模型，在優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行功率自適應(yīng)分配與仿真分析，并綜合考慮載波與功率的聯(lián)合分配，使資源分配方式更加合理[3]。

3結(jié)語(yǔ)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)行資源動(dòng)態(tài)分配是未來(lái)解決有限頻譜資源難題的重要途徑。但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需對(duì)多波束衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的原理與相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，選擇滿足動(dòng)態(tài)分配方式的具體算法，這樣才可充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

作者：楊澄雄 徐智超 單位：中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)問(wèn)題及措施

摘要：我國(guó)的消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)以統(tǒng)一管理和規(guī)劃的方式為主，網(wǎng)絡(luò)覆蓋各大小總隊(duì)和支隊(duì)，能夠?qū)ν话l(fā)事故和災(zāi)害進(jìn)行有效的指揮，為消防工作提供的技術(shù)支持。為了讓衛(wèi)星通信系統(tǒng)的作用得到充分的發(fā)揮，本文對(duì)消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)注意問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要分析了消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概況，闡述了消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)中的注意問(wèn)題，總結(jié)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：消防部隊(duì)；衛(wèi)星通信系統(tǒng)；問(wèn)題

一、消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)概況

（一）VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)的基本情況

根據(jù)我國(guó)的消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)總體要求中的規(guī)定，當(dāng)前全國(guó)的消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)均為VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)，其具有統(tǒng)一的管理中心，對(duì)全國(guó)各地加入了通信系統(tǒng)的消防部隊(duì)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和管理。該衛(wèi)星通信系統(tǒng)的全國(guó)通信網(wǎng)是全國(guó)同一頻率進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)，該通信網(wǎng)由多個(gè)地球站共同構(gòu)成。另外，消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要綜合考慮各種應(yīng)用的需求，從而實(shí)現(xiàn)各種不同的組網(wǎng)模式，如網(wǎng)狀單跳網(wǎng)絡(luò)、星狀網(wǎng)絡(luò)。將省作為一個(gè)整體來(lái)看，消防衛(wèi)星系統(tǒng)則包括省總隊(duì)分中心站、移動(dòng)站、部局中心站三個(gè)內(nèi)容，而移動(dòng)站中又分為便攜站、靜中通和動(dòng)中通，一般來(lái)說(shuō)，省總隊(duì)分中心站和部局中心站主要用于收集信息。省公安消防部隊(duì)在進(jìn)行衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)，通常更強(qiáng)調(diào)移動(dòng)站的應(yīng)用，因此本文所討論的建設(shè)問(wèn)題主要圍繞移動(dòng)站的建設(shè)所展開(kāi)。

（二）公安消防移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)分類

公安消防移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)分為靜中通、動(dòng)中通和便攜站。及時(shí)，靜中通。靜中通由衛(wèi)星通信設(shè)備、靜中通天線以及業(yè)務(wù)終端設(shè)備等構(gòu)成，是一種能夠進(jìn)行移動(dòng)的衛(wèi)星通信地球站，雖然具有操作便捷、成本不高等優(yōu)勢(shì)，但其機(jī)動(dòng)性能并不好，因此常用于消防支隊(duì)或中隊(duì)；第二，動(dòng)中通。由衛(wèi)星通信設(shè)備、動(dòng)中通天線、業(yè)務(wù)終端設(shè)備等構(gòu)成，其優(yōu)勢(shì)類似于靜中通，但是機(jī)動(dòng)性能更好，能夠?qū)崿F(xiàn)任何狀況的衛(wèi)星業(yè)務(wù)，但成本偏高，因此適用于條件較好的消防支隊(duì)和總隊(duì)；第三，便攜站。便攜站的載體為一種便于攜帶的箱體，主要由衛(wèi)星通信設(shè)備、便攜式衛(wèi)星天線、供電設(shè)備以及終端設(shè)備等構(gòu)成，是一種能夠進(jìn)行移動(dòng)的衛(wèi)星通信地球站。便攜站的操作方式簡(jiǎn)單便捷、成本不高、易攜帶，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于其受到氣候影響，機(jī)動(dòng)性能較差，常用于縣區(qū)的消防部隊(duì)。

二、消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)注意問(wèn)題

（一）動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)的表現(xiàn)

1.消防通信車

消防通信車的作用在于在最短時(shí)間內(nèi)到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，然后經(jīng)由通信車將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像、視頻等傳輸?shù)街笓]中心，讓指揮中心的負(fù)責(zé)人迅速的了解到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，便于做出的應(yīng)急對(duì)策。消防通信車的信號(hào)收集和傳輸是最為關(guān)鍵的問(wèn)題，因此要充分考慮到車輛在道路中的暢通性以及信息的收集能力，通常在較小的事故中應(yīng)用較多。所以往往采用機(jī)動(dòng)性能較高的車作為底盤(pán)，然后安裝動(dòng)中通天線，其等效口徑在80cm以上，形成消防信號(hào)的采集車系統(tǒng)。

2.消防指揮車

消防指揮車的作用是在應(yīng)對(duì)突發(fā)事故時(shí)，將指揮人員送到事故現(xiàn)場(chǎng)附近，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)事故處理的指揮，為了方便指揮車與指揮中心的視訊效果，消防指揮車中還包括單兵圖傳、集群電臺(tái)、公網(wǎng)通信等系統(tǒng)。另外指揮車還能夠?qū)⑹鹿尸F(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)街笓]中心，常常用于對(duì)大型的事故的現(xiàn)場(chǎng)處理。一般來(lái)說(shuō)，消防指揮車強(qiáng)調(diào)車輛的指揮效果，因此往往采用口徑較大的靜中通天線或者動(dòng)中通天線構(gòu)成指揮系統(tǒng)。

3.消防綜合保障車

消防綜合保障車不僅能夠進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的收集，而且能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的指揮工作，兼顧消防指揮車和通信車的功能。通常用于小型或者中型事故的處理，消防綜合保障車的設(shè)置更加注重指揮效果和通信效果的綜合性，因此一般采用90cm左右的動(dòng)中通天線構(gòu)成消防通信系統(tǒng)。

（二）確定動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)象

1.完整模式

動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)的完整模式為消防通信車+消防指揮車，也就是常說(shuō)的大車加小車的模式。完成系統(tǒng)建設(shè)后，如果發(fā)生重大的自然災(zāi)害和突發(fā)事件，則需要領(lǐng)導(dǎo)前往進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮，消防指揮車恰好能夠發(fā)揮其作用，便于領(lǐng)導(dǎo)利用消防指揮車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的指揮工作。而一般性的事故則常利用消防通信車，在最短時(shí)間內(nèi)抵達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行相關(guān)的信息收集，從而為指揮中心的指揮工作提供依據(jù)。

2.實(shí)用模式

消防綜合保障車作為一種實(shí)用的衛(wèi)星通信模式，能夠?qū)⒅笓]人員送到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指揮的同時(shí)，也能夠進(jìn)行相關(guān)信息的采集并傳輸至指揮中心，為事故現(xiàn)場(chǎng)的指揮工作提供條件。需要注意的是消防綜合保障車的功能有限，僅僅能夠確保少部分人的現(xiàn)場(chǎng)指揮工作，其道路的通過(guò)性與消防通信車相比而言較差，但由于消防綜合保障車具有通信車和指揮車的雙重功能，因此應(yīng)用也較為廣泛。

（三）消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)單位選擇

1.衛(wèi)星天線供貨商

一般供貨商都有相應(yīng)的產(chǎn)品或者產(chǎn)品，其商家需要具備專業(yè)的通信技術(shù)，能夠提供售前的技術(shù)支持、售后的服務(wù)等，若車載站的建設(shè)以衛(wèi)星天線的供貨商為主導(dǎo)，則需要廠家配合完成車改的設(shè)計(jì)以及改裝的具體工作，后續(xù)的故障維修也應(yīng)該有該廠商負(fù)責(zé)。

2.終端設(shè)備集成商

終端設(shè)備的集成商的技術(shù)人員專業(yè)性強(qiáng)，熟悉當(dāng)前的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的操作，對(duì)于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的售前技術(shù)提供、系統(tǒng)的故障探測(cè)以及售后服務(wù)等較為熟悉，因此若車載站的建設(shè)以終端設(shè)備集成商為主導(dǎo)，則衛(wèi)星天線的安裝調(diào)試等需要與廠家相配合，且系統(tǒng)的售后服務(wù)也應(yīng)該由廠家來(lái)負(fù)責(zé)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于消防衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有較大優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于各消防部隊(duì)中，消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須具有完善的業(yè)務(wù)通信功能、較好的實(shí)用性能，才能夠更好的處理突發(fā)事件。其應(yīng)用能夠有效的減少人們的經(jīng)濟(jì)損失，維護(hù)人們的生命安全，有利于構(gòu)建和諧社會(huì)，因此要加強(qiáng)對(duì)消防部隊(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)，從而為廣大群眾提供品質(zhì)的服務(wù)。

作者：劉夢(mèng)茜 單位：鄭州市消防支隊(duì)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)

【摘要】

小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有研發(fā)費(fèi)用少，重量輕，性能穩(wěn)定，信號(hào)覆蓋范圍廣以及不受地域條件限制等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)Ξ?dāng)前大型同步軌道的衛(wèi)星通信進(jìn)行補(bǔ)充作用，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)也受到了眾多研究機(jī)構(gòu)的重視，因此對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行研究同時(shí)具有實(shí)踐意義和理論意義。

【關(guān)鍵詞】

小衛(wèi)星；通信系統(tǒng)；作用；研究；意義

衛(wèi)星通信技術(shù)在軍事、政治、工業(yè)、生活等方面均具發(fā)揮著重要作用，而相比之下，小衛(wèi)星則更具有大型同步衛(wèi)星所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的眾多優(yōu)勢(shì)而受到國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的重視，同時(shí)，衛(wèi)星向小型化趨勢(shì)發(fā)展也是全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。我國(guó)從本世紀(jì)初期開(kāi)始著手小衛(wèi)星的相關(guān)研制和發(fā)射工作。

1小衛(wèi)星的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1.1荷載較少小衛(wèi)星在每次的的任務(wù)中一般僅需要裝載一種特殊設(shè)備，進(jìn)而很好地避免了大型衛(wèi)星中出現(xiàn)的荷載間復(fù)雜配比問(wèn)題。

1.2研制時(shí)間短、費(fèi)用低小衛(wèi)星的研制一般只需經(jīng)過(guò)一到兩年，同時(shí)相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)也相比大型衛(wèi)星明顯降低，因此更具有經(jīng)濟(jì)性，更體現(xiàn)其實(shí)踐意義。

1.3重量輕小衛(wèi)星的重量一般較小，就當(dāng)前國(guó)際情況來(lái)看，最微型的小衛(wèi)星的質(zhì)量?jī)H有幾百克，體積也很小，因此功能密度大，模塊可多次利用。

1.4信號(hào)覆蓋范圍廣由于小衛(wèi)星具有較強(qiáng)的組網(wǎng)能力，因此能夠形成精度較高，功能強(qiáng)大而且信號(hào)覆蓋范圍廣的星座系統(tǒng)，進(jìn)而具有易于補(bǔ)網(wǎng)和星座功能穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。1.5減緩頻率壓力小衛(wèi)星的星座中包括多顆衛(wèi)星，可以頻率復(fù)用，因此具有減小空間任務(wù)所具有的頻率壓力。

2小衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要技術(shù)簡(jiǎn)介

衛(wèi)星在通信中起著中轉(zhuǎn)作用，即將地球站傳送來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻和放大轉(zhuǎn)送到另一端的地球站，地球站是衛(wèi)星與地面信息系統(tǒng)的鏈接點(diǎn)，用戶通過(guò)地球站途徑進(jìn)入衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，形成鏈接的電路信號(hào)鏈；為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行正常，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須和地面的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)想鏈接,測(cè)控系統(tǒng)能夠?qū)νㄐ判l(wèi)星運(yùn)行的軌道進(jìn)行檢測(cè)和控制，以保障地面檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)πl(wèi)星所傳送的通信信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，保障系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的運(yùn)行。小衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)主要有通信系統(tǒng)的鏈路預(yù)算以及接收機(jī)參數(shù)估計(jì)技術(shù)和同步技術(shù)等，其中鏈路預(yù)算技術(shù)是設(shè)計(jì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要計(jì)算方法和參考依據(jù)，的鏈路預(yù)算能夠確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，通信系統(tǒng)接收技術(shù)和相應(yīng)的算法逐漸由信號(hào)模擬技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)變；由于衛(wèi)星通信整體碼速率有所提升因此對(duì)接收機(jī)的信息處理速度以及算法的復(fù)雜度、同步速度和穩(wěn)定性也提出了更高的要求；信息傳輸量的大幅增加使得遙測(cè)領(lǐng)域中逐漸采用比特傳輸速率更高的調(diào)制方式；由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)在數(shù)字通信過(guò)程中的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的晶振不同，以及移動(dòng)平臺(tái)引起的多普勒效應(yīng)，造成發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之問(wèn)會(huì)產(chǎn)生相位和頻率的偏移，這種多普勒頻移一般較高，即便在頻偏較大時(shí)，接受同步技術(shù)也應(yīng)能夠正常工作，即捕獲帶寬較大。

3小衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1鏈路預(yù)算技術(shù)

（鏈路預(yù)算），即對(duì)一通信系統(tǒng)中發(fā)射設(shè)備，傳送信道以及接收設(shè)備的通信鏈路的變化情況進(jìn)行的核算，是對(duì)小衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)，具體而言是從發(fā)射端的信源起始，通過(guò)編碼、調(diào)制、變頻等多項(xiàng)操作，將信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射出去，再由信道進(jìn)行傳輸，到達(dá)接收天線處由接收機(jī)進(jìn)行信息處理，解調(diào)所需信息。其重要性在于：

（1）可確定系統(tǒng)工作是否滿足系統(tǒng)實(shí)際需要；

（2）通過(guò)計(jì)算鏈路余量檢查系統(tǒng)能否滿足設(shè)計(jì)要求；

（3）驗(yàn)證在部分設(shè)備具有硬件限制的情況下鏈路其他部分能否進(jìn)行彌補(bǔ)。對(duì)于模擬電路來(lái)說(shuō)，該性能指標(biāo)是基帶信道的信噪比；對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，其性能指標(biāo)是基帶信道上測(cè)得的誤碼率；衛(wèi)星鏈路分為兩種信號(hào)路徑：由地面站到衛(wèi)星的上行鏈路和從衛(wèi)星到地面站的下行鏈路，其中上行鏈路的信號(hào)發(fā)射過(guò)程包括編碼調(diào)頻上變頻放大功率等操作，信號(hào)從天線傳送到小衛(wèi)星的接收端，而下行鏈路則包括低噪聲放大下變頻解調(diào)解碼等操作，是地面站對(duì)接收信號(hào)的處理操作。與通信系統(tǒng)鏈路預(yù)算有關(guān)的數(shù)據(jù)因素有天線特性，傳輸距離較大值，信號(hào)發(fā)射/接受功率，熱噪聲，信噪比以及接收系統(tǒng)的質(zhì)量。

3.2同步算法

無(wú)論是接受哪種形式的調(diào)制信號(hào)，接收機(jī)同發(fā)射機(jī)都必須保持同步，對(duì)于數(shù)字調(diào)頻技術(shù)而言，有載波同步和碼元同步兩種基本同步模式，前者是對(duì)載波頻率以及相位進(jìn)行估計(jì)，后者則是對(duì)定時(shí)抽樣時(shí)鐘進(jìn)行估計(jì)。由于發(fā)射信號(hào)在衛(wèi)星通信的傳輸過(guò)程中必然存在一定延遲，因此產(chǎn)生了載波相位的偏移，同時(shí)由于其在傳播過(guò)程中受到噪聲干擾和多普勒效應(yīng)影響，還會(huì)產(chǎn)生頻率偏移，因此同步技術(shù)是數(shù)字通信中的關(guān)鍵技術(shù)，研究調(diào)制信號(hào)的載波同步和碼元同步技術(shù)能夠保障衛(wèi)星通信系統(tǒng)、有效、快速的運(yùn)行。由于載波同步算法利用的是判決反饋環(huán)路的模型，是在時(shí)鐘已同步的基礎(chǔ)之上才能進(jìn)行，因此載波同步應(yīng)位于碼元同步滯后才可工作。下面以先碼元同步再載波同步的模式為例，如圖1所示，模擬信號(hào)被天線接收后，由ADC（analog-to-digitalconverter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再將頻帶信號(hào)通過(guò)下變頻轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐盘?hào)，之后通過(guò)碼元同步和載波同步對(duì)有載波偏差以及時(shí)鐘偏差的信號(hào)進(jìn)行估計(jì)，解調(diào)輸出，碼元同步位于載波同步前，以碼元時(shí)間為基本數(shù)據(jù)處理周期，對(duì)相關(guān)硬件的要求較低，同步性能較好。

3.3型號(hào)參數(shù)盲

估計(jì)衛(wèi)星通信信號(hào)的參數(shù)估計(jì)是重要的非合作通信接收技術(shù)，因?yàn)閷?duì)信號(hào)的頻率和調(diào)制方法等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和估測(cè)是保障解調(diào)和達(dá)到監(jiān)視、截獲信息的目的的重要方法，以便為偵察系統(tǒng)的工作打好基礎(chǔ)。小衛(wèi)星通信系統(tǒng)的常用解調(diào)方式有BPSK解調(diào)，QPSK解調(diào)，CPM解調(diào)，SOQPSK解調(diào)等。一般情況下，欲通過(guò)衛(wèi)星通信捕捉信號(hào)，接收系統(tǒng)的帶寬需遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬，解應(yīng)使用寬帶接收機(jī)。

4結(jié)語(yǔ)

小衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有的多重優(yōu)勢(shì)使其在當(dāng)今世界范圍內(nèi)的衛(wèi)星通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，吸引了眾多研究學(xué)者，本文針對(duì)其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明。衛(wèi)星通信的作用范圍廣，涉及的技術(shù)種類眾多而且較為復(fù)雜，需要我們不斷進(jìn)行深入研究和實(shí)踐，進(jìn)而推進(jìn)衛(wèi)星通信向小型化方向發(fā)展。

作者：亢超 單位：河北諾亞人力資源開(kāi)發(fā)有限公司

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層帶寬分配研究

作為通信領(lǐng)域的主要構(gòu)成部分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)近年來(lái)逐漸傾向于高頻率、高速率以及大帶寬等特征，以寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目標(biāo)。但因其自身仍以Ku頻段為主提供系統(tǒng)容量，很難使用用戶的業(yè)務(wù)需要，要求做好跨層帶寬分配工作，并將更多多媒體通信技術(shù)引入其中，使衛(wèi)星通信系統(tǒng)適用性更強(qiáng)。因此，對(duì)跨層技術(shù)與多媒體通信技術(shù)在系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析具有十分重要的意義。

1跨層技術(shù)的相關(guān)概述

關(guān)于跨層技術(shù)，根據(jù)以往學(xué)者研究，其在寬帶衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)中主要體現(xiàn)在：及時(shí)，返向信道協(xié)議，其將系統(tǒng)中的多址接入方式、物理層定義、交互式模型以及管理模塊等進(jìn)行明確。第二，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中更傾向于將MAC/SLC層定義、物理層定義等融入其中，并考慮在鏈接控制、衛(wèi)星鏈路控制等方面制定標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。第三，跨層技術(shù)內(nèi)容，主要包括QoS結(jié)構(gòu)、TCP加強(qiáng)技術(shù)等。事實(shí)上，跨層技術(shù)在通信系統(tǒng)中側(cè)重于Qos結(jié)構(gòu)、MAC層以及物理層等方面，通過(guò)設(shè)計(jì)完善有利于通信系統(tǒng)整體容量提升，而且在抵抗雨衰方面的能力得以提高。

2跨層系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)

2.1跨層系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其存在較為明顯信道條件差、系統(tǒng)時(shí)延大等特征，無(wú)法符合QoS要求與交互式業(yè)務(wù)需求，需要通過(guò)跨層設(shè)計(jì)使系統(tǒng)整體性能得以優(yōu)化。模型構(gòu)建中首先需從應(yīng)用層設(shè)計(jì)著手，一般應(yīng)用層是用戶業(yè)務(wù)屬性的具體表現(xiàn)，若底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議較為單一，其將難以滿足用戶業(yè)務(wù)需求。因此，將跨層技術(shù)應(yīng)用其中，主要需結(jié)合業(yè)務(wù)時(shí)延、QoS要求、數(shù)據(jù)速率特征等相關(guān)要求，確保相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議得以優(yōu)化。其次，從傳輸層設(shè)計(jì)角度，其主要用于連接端與端，相關(guān)的如吞吐量、擁塞窗口以及往返時(shí)間等都可作為設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。以其中擁塞窗口為例，一旦系統(tǒng)因無(wú)線信道條件過(guò)差而發(fā)生數(shù)據(jù)丟失情況，此時(shí)系統(tǒng)傳輸效率將受到影響，對(duì)此便需明確擁塞窗口的相關(guān)參數(shù)。再次，網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)，該部分設(shè)計(jì)的目的主要在于做好IP數(shù)據(jù)包尋址、路由選擇等控制，將跨層技術(shù)的引入其中可保障數(shù)據(jù)包的發(fā)送更為便捷，如應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層間，跨層技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在利用應(yīng)用層相關(guān)QoS信息、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)等使網(wǎng)絡(luò)層路由策略被合理優(yōu)化，這樣數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)可自動(dòng)進(jìn)行尋址。，數(shù)據(jù)鏈路層，該部分功能側(cè)重于合理分配時(shí)隙資源，將跨層技術(shù)引入其中，主要使鏈路傳輸?shù)男缘靡员Ｕ稀＠纾瑢?duì)于不同應(yīng)用層業(yè)務(wù)，在數(shù)據(jù)幀處理過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)不同時(shí)延要求、性要求進(jìn)行采取不同的跨層設(shè)計(jì)方式，如數(shù)據(jù)幀要求具有較高的性，應(yīng)注重通過(guò)ARQ層跨層設(shè)計(jì)使該問(wèn)題得以解決，而對(duì)于數(shù)據(jù)幀具有低時(shí)延要求問(wèn)題，要求進(jìn)行優(yōu)先處理。除此之外，模型設(shè)計(jì)過(guò)程中還需考慮到物理層設(shè)計(jì)內(nèi)容，其功能在于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，能夠使數(shù)據(jù)控制在相應(yīng)的誤碼率范圍。將跨層技術(shù)引入其中，如編譯碼技術(shù)，其便是對(duì)應(yīng)用層、物理層進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)的重要方式。

2.2跨層帶寬分配設(shè)計(jì)在帶寬分配設(shè)計(jì)中，首先需進(jìn)行分配框架的構(gòu)建，主要以應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層、物理層為主。其中應(yīng)用層框架內(nèi)，QoS相關(guān)參數(shù)主要表現(xiàn)在響應(yīng)時(shí)間、優(yōu)先級(jí)等方面；傳輸層中的QoS參數(shù)以時(shí)延為主；網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)包括帶寬要求、丟包率以及時(shí)延等；物理層側(cè)重于符號(hào)速率以及誤碼率；而MAC層注重對(duì)預(yù)留寬帶、可持續(xù)速率等參數(shù)進(jìn)行分析。其次，需做好分配約束條件的設(shè)計(jì)。以MF-TDMA接入方式為例，其是現(xiàn)代大多通信系統(tǒng)中常用的多址接入方式，其在約束條件上主要表現(xiàn)為：對(duì)于不同衛(wèi)星終端避免應(yīng)用同一時(shí)隙資源、帶寬分配中避免存在時(shí)間重疊問(wèn)題、帶寬分配上限以一個(gè)載波容量為主。

3多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用

單純依托于跨層設(shè)計(jì)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在通信功能上將無(wú)法得到較大程度的發(fā)揮，需將多媒體通信技術(shù)引入其中，這樣在系統(tǒng)應(yīng)用下用戶之間可實(shí)時(shí)交換信息。具體技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)在H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的制定、視頻誤碼控制以及去塊濾波器等方面。其中在標(biāo)準(zhǔn)制定中，率對(duì)數(shù)字視頻引入相應(yīng)的編解碼標(biāo)準(zhǔn)，即H.264，其又可叫做AVC，利用其對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解碼，可使解碼效率得以提高，而從壓縮圖像方面看，該標(biāo)準(zhǔn)在保持較高數(shù)據(jù)壓縮率的同時(shí)不會(huì)過(guò)多占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠較大程度的節(jié)約帶寬資源。在誤碼控制方面，以視頻信號(hào)為例，系統(tǒng)傳輸信號(hào)過(guò)程中往往存在中斷、延遲等問(wèn)題，容易出現(xiàn)丟包或誤碼現(xiàn)象，所以需引入誤碼掩碼技術(shù)，可通過(guò)有效的解碼形式對(duì)接收端信息進(jìn)行分析，若存在數(shù)據(jù)丟失情況可直接進(jìn)行恢復(fù)。另外，去塊濾波器方面，其作用在于將解碼塊效應(yīng)進(jìn)行解決，通常解碼完成后很可能存在虛假邊界現(xiàn)象，特別引入H.264/AVC，這種現(xiàn)象更為明顯，所以需通過(guò)去塊濾波器使視頻質(zhì)量得到提升。

4結(jié)語(yǔ)

跨層技術(shù)與多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用是提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體性能的重要途徑。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)正視跨層技術(shù)的基本內(nèi)涵，做好跨層模型的設(shè)計(jì)，同時(shí)還需考慮將去塊濾波器、誤碼掩碼技術(shù)以及H.264標(biāo)準(zhǔn)引入其中，使體統(tǒng)應(yīng)用能力得以提升，更好地為其所在行業(yè)領(lǐng)域服務(wù)。

作者：孟祥輝 單位：國(guó)家新聞出版廣電總局無(wú)線局五四二臺(tái)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能研究

隨著人們需求的不斷增加，C頻段與Ku頻段中的業(yè)務(wù)也越來(lái)越多，更高頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)的使用已經(jīng)迫在眉睫，因此，Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，以滿足當(dāng)前日益提升的應(yīng)用需求。Ka頻段衛(wèi)星通信有被普遍成為寬帶交互衛(wèi)星與多媒體衛(wèi)星，具有容量大、寬帶大、尺寸小、束波窄、抗擾強(qiáng)、衛(wèi)星多等多方面優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)特點(diǎn)

Ka頻段衛(wèi)星是當(dāng)前比較先進(jìn)的衛(wèi)星系統(tǒng)，能夠?qū)VB/IP進(jìn)行支持，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星電視與高速網(wǎng)絡(luò)之間的相互結(jié)合，為用戶提出更加直接的寬帶與窄帶業(yè)務(wù)，具有很多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但與此同時(shí)，Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)也有一些不足之處，因?yàn)轭l率相對(duì)較高，會(huì)造成其降雨衰減較大，與傳統(tǒng)的C頻段與Ku頻段相比，Ka頻段會(huì)受到更大的噪聲、去極化以及雨衰等因素的影響，且對(duì)相關(guān)器件與工藝的要求也相對(duì)較高。在運(yùn)用Ka頻段衛(wèi)星進(jìn)行通信的過(guò)程中，大氣層中含有的水汽、氧氣等因素會(huì)使得衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生正常耗損以外的衰減，如果這些問(wèn)題產(chǎn)生作用，就會(huì)對(duì)信號(hào)的幅度、極化等方面造成變化，進(jìn)而使信號(hào)的錯(cuò)誤率提升，影響信號(hào)質(zhì)量。運(yùn)用Ka頻段進(jìn)行衛(wèi)星通信的過(guò)程中，需要解決以下3方面的問(wèn)題：（1）解決信號(hào)雨衰；（2）研制相應(yīng)的星上處理器；（3）確保數(shù)據(jù)不發(fā)生過(guò)度延遲。而在降雨環(huán)境下，雨衰與信道編碼會(huì)對(duì)Ka頻段衛(wèi)星信號(hào)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。

2降雨環(huán)境下雨衰對(duì)系統(tǒng)的影響

2.1雨衰影響在降雨環(huán)境下，電波如果通過(guò)降雨區(qū)域，會(huì)被雨區(qū)中的水滴散射與吸收，從而使電波產(chǎn)生衰減。在這個(gè)過(guò)程中，雨滴的大小與波長(zhǎng)會(huì)在很大程度上對(duì)雨衰值產(chǎn)生影響，而降雨率則是影響雨滴大小的主要因素。因影響雨滴模型的因素較多，世界各地各不相同，因此，雨衰值在估算過(guò)程中也會(huì)受到很多因素的制約，工作內(nèi)容十分復(fù)雜。相較于C頻段，Ku與Ka頻段中的雨衰主要會(huì)對(duì)衛(wèi)星電視廣播產(chǎn)生很大程度上的影響。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，Ka頻段在很短的時(shí)間內(nèi)，其衰減數(shù)值非常高，這種衰減會(huì)造成廣播線路暫時(shí)性的中斷，所以，在對(duì)Ka頻段進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)雨衰影響進(jìn)行優(yōu)先考慮。

2.2雨衰特性從Ka頻段中雨衰預(yù)測(cè)與雨衰等值等相關(guān)數(shù)據(jù)中，可以分析出我國(guó)雨衰的相關(guān)特性，具體有以下3個(gè)主要方面。

2.2.1降雨強(qiáng)度影響降雨的強(qiáng)度是對(duì)雨衰值產(chǎn)生影響的最主要因素，我國(guó)幅員遼闊，氣候多樣，每一個(gè)氣候區(qū)中的降雨強(qiáng)度都有所不同，因此，雨衰值根據(jù)地域的不同，有著鮮明的地域分布，由此可見(jiàn)，降雨強(qiáng)度對(duì)雨衰值的作用不容忽視。

2.2.2地球站天線仰角影響在地球站中，其天線的仰角在很大程度上左右著電波斜路徑長(zhǎng)度，決定天線仰角的因素主要有衛(wèi)星位置與地球站位置兩方面。對(duì)雨衰來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星仰角的影響主要體現(xiàn)在以下2方面：（1）如果地球站海拔高度大體相同，則仰角與斜路徑長(zhǎng)度呈現(xiàn)反比例關(guān)系，即仰角越大，斜路徑長(zhǎng)度越短，從而導(dǎo)致雨衰減小；仰角越大，斜路徑長(zhǎng)度越長(zhǎng)，雨衰增大。（2）如果地球站經(jīng)緯度大體相同，則仰角與斜路徑長(zhǎng)度呈現(xiàn)正比例關(guān)系，即仰角越大，斜路徑長(zhǎng)度越長(zhǎng)，雨衰增大；仰角越小，斜路徑長(zhǎng)度越短，雨衰減小。

2.2.3頻率影響該影響主要出現(xiàn)在ITU-R預(yù)報(bào)模式中，在該模式下，頻率與雨衰值呈現(xiàn)正比例關(guān)系。其原因在于頻率的不斷增高使其與雨滴的大小愈加接近，在很大程度上提升了雨滴吸收與散射電磁波的程度，從而使降雨衰減增大。

2.3補(bǔ)償方法當(dāng)前，主要的雨衰減補(bǔ)償方法有以下幾種：（1）位置分集。雨衰較大的地區(qū)主要存在于天線仰角低或降雨較多的地方，而空間分集是相對(duì)有效的補(bǔ)償方法。這種方法通過(guò)在特定位置設(shè)置地球站的方式，將雨衰較大的地區(qū)切換到雨衰較小的地球站完成通信。（2）頻率分集。由上文可知，頻率與雨衰值呈現(xiàn)正比例關(guān)系，而頻率分集便是利用這一特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模\(yùn)用高波段實(shí)現(xiàn)絕大多數(shù)業(yè)務(wù)的傳輸，低頻段則進(jìn)行輔助傳輸，解決受雨衰影響且在一定門(mén)限之上的鏈路。（3）UPC。該方式主要通過(guò)上層鏈路的雨衰情況對(duì)地球站發(fā)生電平進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，從而降低降雨所消耗的電波信號(hào)，確保衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器所接收到的信號(hào)與晴天時(shí)大致相同[3]。從當(dāng)前情況來(lái)看，UPC是現(xiàn)階段最為經(jīng)濟(jì)的抗雨衰方式。（4）自適應(yīng)編碼。在該系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)射裝置主要由信道編碼器與速率調(diào)節(jié)器兩部分構(gòu)成，需要注意的是，這2部分都是可調(diào)的。通過(guò)該技術(shù)，能夠在很大程度上改善Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)在降雨環(huán)境下所產(chǎn)生的鏈路性能惡化。

3降雨環(huán)境下信道編碼對(duì)系統(tǒng)的影響

在Ka頻段進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，會(huì)因?yàn)樾诺纻鬏敳缓没蛴晁サ纫蛩氐挠绊懀蛊涫艿降男盘?hào)發(fā)生錯(cuò)誤。為了提升其通信性，較大程度上降低信道中產(chǎn)生的干擾和噪聲，需要以一定的規(guī)律為基礎(chǔ)，在將要發(fā)送的信息中適當(dāng)?shù)募尤胍恍┍O(jiān)督碼元，在接收過(guò)程中，可以通過(guò)這些監(jiān)督碼元之間存在的規(guī)律，對(duì)信號(hào)傳輸中的差錯(cuò)進(jìn)行及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)與糾正，從而達(dá)到提升信息傳輸?shù)男缘哪康摹?duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其編碼技術(shù)主要有信源與信道兩種編碼技術(shù)，其中，前者能夠提升信息傳輸過(guò)程中的有效性，而后者能夠提升信息傳輸過(guò)程中的性。信道編碼有被稱為差錯(cuò)控制編碼，能夠通過(guò)一定規(guī)律，在一定程度上提升信號(hào)冗余度，從而讓信號(hào)具備一些錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正能力。當(dāng)前主要的信道編碼技術(shù)有以下3種。

3.1檢錯(cuò)重發(fā)接收端在接收信號(hào)的過(guò)程中，一旦檢測(cè)出信號(hào)碼元中存在錯(cuò)誤碼，就會(huì)對(duì)發(fā)送端發(fā)出信號(hào)，讓其重新發(fā)送，直到接收為止。而對(duì)出錯(cuò)碼的檢測(cè)，主要指的是已經(jīng)明確在所有的接收碼元中，存在若干個(gè)錯(cuò)誤碼元，但其具體位置無(wú)法確定。需要注意的是，運(yùn)用這種方法需要具有雙向信道，接收端與發(fā)送端都能夠得到消息。

3.2向前糾錯(cuò)信號(hào)接收端不僅需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)接收信碼中的錯(cuò)誤碼，還需要對(duì)錯(cuò)誤碼進(jìn)行及時(shí)糾正。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，一旦確定了錯(cuò)誤碼的位置，就可以對(duì)其進(jìn)行糾正。該方法與檢錯(cuò)重發(fā)法不同，不需要具備反向信道，也避免了重復(fù)發(fā)送所造成的時(shí)間延誤，具有很好的實(shí)時(shí)性。但其缺點(diǎn)在于設(shè)備相對(duì)復(fù)雜。

3.3反饋校驗(yàn)在接收到信號(hào)以后，還要將信碼重新返回發(fā)送端進(jìn)行校驗(yàn)，比較源信碼，如果在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)差異，則需要重新發(fā)送。該方法無(wú)論從原理方面看，還是從設(shè)備方面看，都相對(duì)簡(jiǎn)單，但與檢錯(cuò)重發(fā)法一樣，都需要具有雙向信道。由于該方法每一個(gè)信碼都需要進(jìn)行2次傳送，因此與向前糾錯(cuò)法相比，傳輸效率相對(duì)較低。無(wú)論哪一種信道上，都會(huì)不同程度上存在各種各樣的干擾，這些干擾會(huì)使信號(hào)在傳輸中出現(xiàn)誤碼，進(jìn)而影響數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能，想要對(duì)這些誤碼進(jìn)行檢測(cè)與糾正，就需要運(yùn)用信道編碼。在Ka頻段信道中，不僅存在加性干擾，還存在乘性干擾，前者是通過(guò)白噪聲引起的，后者是通過(guò)衰落引起的。白噪聲會(huì)使傳輸信號(hào)產(chǎn)生隨機(jī)性錯(cuò)誤，衰落會(huì)使傳輸信號(hào)產(chǎn)生突發(fā)性錯(cuò)誤。所以在Ka頻段系統(tǒng)中，通過(guò)信道編碼對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行差錯(cuò)控制是很有必要的。

4結(jié)語(yǔ)

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，衛(wèi)星通信信道也越來(lái)越擁擠，Ka頻段是一種頻率較高的頻段，是衛(wèi)星通信系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的必經(jīng)之路。雨衰與信道編碼都會(huì)在一定程度上對(duì)Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響，值得進(jìn)行更加深入的研究。

作者：孟祥輝 單位：國(guó)家新聞出版廣電總局無(wú)線局五四二臺(tái)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道研究

1概述

衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡和趨勢(shì)稱為衛(wèi)星運(yùn)行軌道，其軌道近似于橢圓或者圓形，地球就處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)或圓心上。衛(wèi)星軌道類型是根據(jù)其需要完成的任務(wù)決定的，同時(shí)衛(wèi)星軌道的特性也決定了其任務(wù)特性。

2按軌道形狀分類

可分為圓形軌道和橢圓軌道。圓形軌道上的衛(wèi)星圍繞地球勻速運(yùn)動(dòng)，通信衛(wèi)星最常用該軌道；橢圓軌道在近地點(diǎn)運(yùn)行速度快，在遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行速度慢，可利用在遠(yuǎn)地點(diǎn)速度慢這一特點(diǎn)來(lái)滿足特定區(qū)域，特別是調(diào)整軌道參數(shù)滿足地球高緯度區(qū)域的通信需要。

3按軌道高度分類

可分為中軌（MEO）、低軌（LEO）和高軌（HEO）。中軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度為8000～20000km，兼有低軌和高軌系統(tǒng)的折中性能，中軌衛(wèi)星組成的星座能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，信號(hào)傳播衰減、延時(shí)和系統(tǒng)復(fù)雜度等均介于低軌和高軌系統(tǒng)之間。低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度為700～2000km，衛(wèi)星對(duì)地球的覆蓋范圍很小，可用于特種通信或由多顆衛(wèi)星組成星座，衛(wèi)星之間由星際鏈路連接，實(shí)現(xiàn)全球的無(wú)縫覆蓋通信。例如，銥星系統(tǒng)是軌道高度為780km，由66顆衛(wèi)星（另13顆備份）組成的星座通信系統(tǒng)。低軌系統(tǒng)具有信號(hào)傳播衰減小、延時(shí)短、可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)成本高。此外，隨著軌道的降低，大氣阻力成為影響衛(wèi)星軌道參數(shù)的重要因素。一般來(lái)講，當(dāng)衛(wèi)星軌道高度低于700km時(shí)，大氣阻力對(duì)軌道參數(shù)的影響比較嚴(yán)重，修正軌道參數(shù)會(huì)影響衛(wèi)星的壽命。當(dāng)軌道高度高于1000km時(shí)，大氣阻力的影響可以忽略。高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)軌道高度在35786km的地球同步軌道（GSO），衛(wèi)星位于最常用的赤道平面。高軌系統(tǒng)單顆衛(wèi)星覆蓋范圍大，傳播信道穩(wěn)定，理論上3顆衛(wèi)星便可覆蓋兩極之外的所有地區(qū)。但高軌系統(tǒng)傳播信號(hào)衰減大、延時(shí)長(zhǎng)，只有一個(gè)軌道平面，因而容納的衛(wèi)星數(shù)量有限。目前運(yùn)營(yíng)中的IntelSat、InmarSat、Thuraya等系統(tǒng)都是高軌系統(tǒng)。大橢圓軌道可為高緯度地區(qū)提供高仰角通信，對(duì)地理上處于高緯度的地區(qū)是很好的選擇。

4按軌道傾角分類

可分為赤道軌道、極軌道和傾斜軌道。赤道軌道的傾角為0o，當(dāng)軌道高度為35786km時(shí)，衛(wèi)星運(yùn)行速度與地球的自轉(zhuǎn)速度相同，從地球看上去，衛(wèi)星處于“靜止”狀態(tài)，這也是通常所講的靜止軌道。當(dāng)衛(wèi)星軌道傾角與赤道成90o時(shí)，衛(wèi)星穿越兩極，因此也叫極軌道。當(dāng)衛(wèi)星軌道傾角不是0o或90o時(shí)，稱為傾斜軌道。不過(guò)，一般而言，通信衛(wèi)星都是采用順行軌道。

5按星下點(diǎn)軌跡分類

如果在衛(wèi)星和地心之間做一條連線，該連線與地面的交點(diǎn)就叫做星下點(diǎn)，在這些星下點(diǎn)連接起來(lái)就是星下點(diǎn)軌跡。由于在衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，地球本身也在自轉(zhuǎn)，所以衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的星下點(diǎn)軌跡不一定每一圈都是重復(fù)的。將星下點(diǎn)軌跡在M個(gè)恒星日繞地球N圈后重復(fù)的軌道叫做回歸/準(zhǔn)回歸軌道（這里M、N是整數(shù)），其余的軌道叫做非回歸軌道。M=1叫回歸軌道；M＞1叫準(zhǔn)回歸軌道。軌道類型之間一般還會(huì)有混合交叉，所以分類只是對(duì)衛(wèi)星軌道觀察角度的不同。

6對(duì)比分析

篇幅所限，現(xiàn)僅就按軌道高度分類的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，給出如下分析：

6.1低軌（LEO）傳輸延時(shí)和功耗都較小，但每顆星的覆蓋范圍也較小，典型系統(tǒng)如銥星系統(tǒng)。支持多跳衛(wèi)星通信，鏈路損耗較小，因而對(duì)衛(wèi)星及其用戶終端的要求不高，微型或者小型衛(wèi)星和用戶終端就方便使用。低軌的代價(jià)是構(gòu)成全球系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量高達(dá)數(shù)十顆，如銥星系統(tǒng)有66顆衛(wèi)星、Teledisc有288顆衛(wèi)星、Globalstar有48顆衛(wèi)星。由于低軌衛(wèi)星運(yùn)行速度比較快，對(duì)于某一特定的終端用戶來(lái)說(shuō)，從地平線升起至落到地平線之下衛(wèi)星暴露在視野中的時(shí)間短，載波和衛(wèi)星之間的切換比較頻繁，因此，低軌系統(tǒng)組成和控制技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)大、建設(shè)成本高。

6.2中軌（MEO）傳輸延時(shí)要大于低軌衛(wèi)星，但覆蓋范圍也更大。中軌系統(tǒng)是同步衛(wèi)星系統(tǒng)和低軌系統(tǒng)的折衷，兼有兩者優(yōu)點(diǎn)，又克服兩者不足，仍可采用簡(jiǎn)單的小型衛(wèi)星。若均采用星際鏈路傳輸信號(hào)，遠(yuǎn)距離通信時(shí)，中軌系統(tǒng)在星際鏈路上的延時(shí)會(huì)比低軌系統(tǒng)的低。而且由于中軌系統(tǒng)軌道比低軌系統(tǒng)軌道高很多，單顆衛(wèi)星覆蓋的范圍遠(yuǎn)高于低軌系統(tǒng)，當(dāng)軌道高度達(dá)到10000km時(shí)，單顆衛(wèi)星可覆蓋23.5%地球表面，因而只需要少數(shù)幾顆衛(wèi)星就可以達(dá)到全球覆蓋。十幾顆衛(wèi)星就能提供對(duì)全球絕大部分地區(qū)的雙重覆蓋，系統(tǒng)的性可以通過(guò)分集接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)成本也要低于低軌系統(tǒng)。因此，中軌系統(tǒng)在建立全球覆蓋方面是較為優(yōu)越的方案。不過(guò)如果地面終端需要寬帶業(yè)務(wù)，此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上會(huì)有一定困難，低軌系統(tǒng)寬帶業(yè)務(wù)方面較中軌系統(tǒng)優(yōu)越。

6.3高軌（HEO）即地球同步靜止軌道。3顆高軌道衛(wèi)星就基本可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。傳統(tǒng)的同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)在技術(shù)上最為成熟，但是，同步衛(wèi)星的缺點(diǎn)是較長(zhǎng)的傳播延時(shí)和較大的鏈路損耗，在進(jìn)行移動(dòng)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)方面存在缺陷。首先，同步衛(wèi)星軌道高，鏈路上損耗大，對(duì)用戶終端的接收性能要求高。該系統(tǒng)難于應(yīng)用移動(dòng)終端通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行通信，這時(shí)只有采用L波段天線，而這就要求衛(wèi)星有效載荷提高，因此不方便通過(guò)小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)。其次，由于通信鏈路距離長(zhǎng)、傳輸延時(shí)大，通常單跳傳播存在數(shù)百毫秒的延遲，經(jīng)過(guò)星上語(yǔ)音處理后延遲更大，當(dāng)進(jìn)行雙跳通信時(shí)，延時(shí)有時(shí)候達(dá)到數(shù)秒，語(yǔ)音通信用戶此時(shí)將難以接受。通過(guò)星上交換處理能有效解決該問(wèn)題，不過(guò)會(huì)增加星群架構(gòu)復(fù)雜程度、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)由以上分析可知，衛(wèi)星通信用戶可根據(jù)上述不同的軌道特性和實(shí)際使用需求選取合適的衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行通信。

作者：郭丞 單位：中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:組播技術(shù)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響

近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中，很多是高帶寬的應(yīng)用,這就需要采用IPMulticast（組播、多播或多路廣播技術(shù)）技術(shù)來(lái)解決帶寬的急劇消耗和網(wǎng)絡(luò)擁擠的問(wèn)題。在我國(guó)已經(jīng)建成或正在建設(shè)的衛(wèi)星通信網(wǎng)中，IP業(yè)務(wù)都是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單播或全網(wǎng)廣播。隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)和地面IP網(wǎng)絡(luò)的融合、接入，組播方式的作用日益突出，已成為衛(wèi)星通信正在研究的重要內(nèi)容之一。本文對(duì)IP組播作了綜合的介紹，結(jié)合筆者的研究，詳細(xì)描述了衛(wèi)星通信中IP組播的多種實(shí)現(xiàn)方式。

1基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的IP組播模型

衛(wèi)星通信和傳統(tǒng)的地面IP有線網(wǎng)絡(luò)通信相比較，具有很多優(yōu)點(diǎn)。衛(wèi)星通信中可以應(yīng)用單播、廣播、組播傳輸IP網(wǎng)絡(luò)信息。使用單播（Unicast）傳輸時(shí)，在發(fā)送者和接收者之間需要單獨(dú)的一對(duì)全雙工衛(wèi)星通信信道。如果有大量主機(jī)同時(shí)希望獲得數(shù)據(jù)包的同一份拷貝時(shí)，則需要使用多路全雙工的衛(wèi)星通信信道來(lái)完成，這就需要增加硬件和帶寬等珍貴的資源。使用廣播（Broadcast）傳輸時(shí)，只能在IP子網(wǎng)內(nèi)廣播數(shù)據(jù)包，所有在子網(wǎng)內(nèi)部的主機(jī)都將收到這些數(shù)據(jù)包。廣播意味著網(wǎng)絡(luò)向子網(wǎng)主機(jī)都投遞一份數(shù)據(jù)包，不論這些主機(jī)是否樂(lè)于接收該數(shù)據(jù)包。

廣播的使用范圍非常小，只在本地子網(wǎng)內(nèi)有效，因?yàn)槁酚善鲿?huì)封鎖廣播通信，也就是廣播不能跨越不同的網(wǎng)段傳輸，現(xiàn)實(shí)中不跨越網(wǎng)段的傳輸模式應(yīng)用很少。在目前流行的單向信息流量較大（業(yè)務(wù)信息）而反方向信息流量小（主要是路由協(xié)議和管理信息）的多種IP組播業(yè)務(wù)中，單播和廣播存在的缺陷根本不能實(shí)現(xiàn)這些需求，而組播則可以滿足需求。衛(wèi)星通信信道為全雙工的通道，對(duì)于信息量大的方向，可以使用高帶寬、高速率的資源，而信息量小的方向使用低帶寬、低速率的資源。

衛(wèi)星通信中典型的IP組播傳輸模型如圖1所示。關(guān)鍵設(shè)備寬帶調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)信息的調(diào)制和解調(diào)功能；IP加速器對(duì)空間傳輸鏈路上的IP報(bào)文進(jìn)行加速，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量；保密機(jī)實(shí)現(xiàn)IP報(bào)文的加密和解密；路由器實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)在IP網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)互通。由于寬帶信道、IP加速器、IP加密機(jī)都工作在TCP/IP協(xié)議族的物理層或數(shù)據(jù)鏈路層，在IP業(yè)務(wù)傳輸過(guò)程中只做比特流的透明傳輸或者簡(jiǎn)單的差錯(cuò)控制，不具備IP報(bào)文的具體尋路工作，因此，可以將圖1的模型簡(jiǎn)化為圖2的模型。在衛(wèi)星組播發(fā)送站和接收站中接入不同的IP組播業(yè)務(wù)終端，通過(guò)路由器生成的多播路由表來(lái)尋路，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的組播傳輸。各衛(wèi)星地球站使用支持組播功能的路由器（以Cisco2801系列為例）作為接入點(diǎn)。

2衛(wèi)星通信中IP組播的規(guī)劃

根據(jù)圖1進(jìn)行通信資源的規(guī)劃，建立好衛(wèi)星通信傳輸鏈路。根據(jù)圖2進(jìn)行IP地址的規(guī)劃。研究工作以音視頻業(yè)務(wù)組播為例（其他組播業(yè)務(wù)與之雷同），其傳輸方案為：音視頻信號(hào)通過(guò)IP編碼器接入衛(wèi)星組播發(fā)送站，以IP組播報(bào)文的形式途徑衛(wèi)星通信鏈路傳輸，衛(wèi)星組播接收站1和2同步接收組播報(bào)文，經(jīng)過(guò)IP解碼器還原出音頻信號(hào)。

2.1通信資源規(guī)劃配置衛(wèi)星組播發(fā)送站的衛(wèi)星通道1和2的寬帶調(diào)制解調(diào)器發(fā)送帶寬2Mb/s，接收帶寬8kb/s；配置衛(wèi)星組播接收站1和2的衛(wèi)星通道的寬帶調(diào)制解調(diào)器發(fā)送帶寬8kb/s，接收帶寬2Mb/s。建立衛(wèi)星發(fā)送站的衛(wèi)星通道1和衛(wèi)星接收站1衛(wèi)星通道的通信傳輸鏈路；建立衛(wèi)星發(fā)送站的衛(wèi)星通道2和衛(wèi)星接收站2衛(wèi)星通道的通信傳輸鏈路。

2.2IP地址的規(guī)劃（1）衛(wèi)星發(fā)送站。路由器A網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)口F0/0IP地址為192.168.1.1/24，本地互聯(lián)口FA0/1的IP地址為192.168.11.1/24。音視頻編碼器IP地址為192.168.11.2/24，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為路由器A的FA0/1口IP地址。（2）衛(wèi)星接收站1。路由器B網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)口F0/0IP地址為192.168.1.2/24，本地互聯(lián)口FA0/1的IP地址為192.168.21.1/24。音視頻編碼器IP地址為192.168.21.2/24，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為路由器B的FA0/1口IP地址。（3）衛(wèi)星接收站2。路由器C網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)口F0/0IP地址為192.168.1.3/24，本地互聯(lián)口FA0/1的IP地址為192.168.31.1/24。音視頻編碼器IP地址為192.168.31.2/24，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為路由器C的FA0/1口IP地址。（4）組播套接字。組播需要用組播套接字進(jìn)行通信傳輸，組播套接字是組地址和端口號(hào)的組合序列，規(guī)劃衛(wèi)星地球站之間使用組播地址224.10.10.10，端口號(hào)2009進(jìn)行IP組播傳輸（可以使用任意的合法組播地址和端口號(hào)），在衛(wèi)星發(fā)送站或接收站各音視頻編碼/解碼器中配置組播套接字。

3衛(wèi)星通信中IP組播的實(shí)現(xiàn)

衛(wèi)星通信中IP組播可以通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，筆者根據(jù)實(shí)際的研究結(jié)果詳細(xì)介紹3種模式，包括動(dòng)態(tài)路由協(xié)議（RIP，OSPF，BGP）+PIM協(xié)議模式、RP（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）模式和混合模式。

3.1動(dòng)態(tài)路由協(xié)議+PIM協(xié)議模式動(dòng)態(tài)路由協(xié)議是指運(yùn)行同一種路由協(xié)議的路由器之間動(dòng)態(tài)相互交互信息，形成路由表的過(guò)程，包括內(nèi)部路由協(xié)議（典型的有RIP，OSPF）和外部路由協(xié)議（典型的有BGP）。PIM使用PIM-SDM（SDM是SM和DM兩種方式的結(jié)合體），任何一種動(dòng)態(tài)路由協(xié)議配合PIM協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)組播。

3.1.1RIP+PIM模式路由器配置RIP動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，組播發(fā)送端配置互聯(lián)網(wǎng)段和業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段，組播接收端配置互聯(lián)網(wǎng)段，而業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段可選配（可配置也可不配置），本實(shí)現(xiàn)方式全部配置，路由器各接口配置PIM模式。

3.1.2OSPF+PIM模式路由器配置OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議。組播發(fā)送端配置互聯(lián)網(wǎng)段和業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段；組播接收端配置互聯(lián)網(wǎng)段，而業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段可選配。本實(shí)現(xiàn)方式全部配置。將互聯(lián)網(wǎng)段劃分到域序號(hào)0中，IP終端網(wǎng)段分別劃分到域序號(hào)1，2，3中，路由器各接口配置PIM模式。

3.1.3BGP+PIM模式路由器配置BGP動(dòng)態(tài)路由。組播發(fā)送端互聯(lián)網(wǎng)段的鄰居需要配置，同時(shí)配置業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段；組播接收端配置互聯(lián)網(wǎng)段的鄰居，而業(yè)務(wù)終端網(wǎng)段可選配。本實(shí)現(xiàn)方式全部配置。將路由器A，B，C分別劃分到域100，200，300中，路由器各接口配置PIM模式。

3.2RP模式所有的組播業(yè)務(wù)信息先發(fā)送到帶RP功能的路由器，然后再根據(jù)策略發(fā)送到相應(yīng)的路由器。RP模式包括手工配置的靜態(tài)選定RP和自動(dòng)選擇的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)RP。動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)RP有包括Auto-RP和PIMV2BSR兩種方式。

3.2.1靜態(tài)選定RP。靜態(tài)RP需要在所有的路由器上進(jìn)行配置。所有的路由器配置的RP必須是一致的，是同一臺(tái)路由器。通常將組播發(fā)送方路由器配置為靜態(tài)RP。

3.2.2動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)RP相對(duì)于靜態(tài)選定RP模式，動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)RP模式配置更加簡(jiǎn)便。只需要在組播發(fā)送方路由器上全局配置，組接收路由器不需要作任何的全局配置，雙方通過(guò)信息傳遞發(fā)現(xiàn)RP。動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)RP又分為Auto-RP和PIMV2BSR兩種方式。（1）Auto-RP方式。Auto-RP是Cisco的私有解決方案。需要配置候選RP（C-RP,candidate-rp）和動(dòng)態(tài)影射MA（MappingAgents）。C-RP會(huì)利用管理組地址發(fā)送一個(gè)自己是RP的通告，MA監(jiān)聽(tīng)判決，然后向所有的路由器發(fā)送RP的地址。（2）PIMV2BSR。PIMV2BSR是PIM自帶的一種RP選舉機(jī)制。在域內(nèi)BSR選定后，向所有設(shè)備發(fā)送自己是BSR的通告，RP向BSR發(fā)送注冊(cè)信息，BSR將此信息發(fā)送給所有的路由器，所有路由器都使用這些信息，根據(jù)自己的算法計(jì)算出誰(shuí)是RP。

3.2.3混合模式對(duì)于以上兩種應(yīng)用模式，使用的都是域內(nèi)PIM組播路由協(xié)議。而在域間則是使用組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議（MSDP）。MSDP通過(guò)各PIM域的RP之間建立MSDP對(duì)等關(guān)系，使它們能在域間轉(zhuǎn)發(fā)信源有效信息。共享組播信息源。此時(shí)既需要在本域內(nèi)路由器各個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口配置PIM協(xié)議，又需要在域之間配置MSDP協(xié)議。將路由器A，B，C分別劃分到域100，200，300中。首先配置BGP路由協(xié)議。通過(guò)不同的配置方法，上面所描述的三種模式都可以在衛(wèi)星通信中實(shí)現(xiàn)IP組播傳輸。在三種模式中，采用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和PIM協(xié)議實(shí)現(xiàn)IP組播的模式應(yīng)用最為廣泛。因?yàn)樵谛l(wèi)星通信中，需要配置動(dòng)態(tài)路由協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)不同物理網(wǎng)絡(luò)IP單播業(yè)務(wù)的傳輸。因此只需要增加相應(yīng)的PIM配置就可以實(shí)現(xiàn)IP組播業(yè)務(wù)的傳輸。而且組播業(yè)務(wù)和單播業(yè)務(wù)不會(huì)互相影響，它們可以同時(shí)進(jìn)行傳輸。

3.2.4后序在完成上述的研究后，筆者還進(jìn)行了下列研究：多個(gè)音視頻組播同時(shí)發(fā)送和接收。多個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組播同時(shí)發(fā)送和接收。單個(gè)音視頻組播和單個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組播同時(shí)混合發(fā)送和接收。多個(gè)音視頻組播和多個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)組播同時(shí)混合發(fā)送和接收。這些研究都取得了成功，對(duì)今后組播業(yè)務(wù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的應(yīng)用具有相當(dāng)大的參考價(jià)值。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出了基于衛(wèi)星通信的IP組播模型，并給出了該模型下實(shí)現(xiàn)組播的條件、組播的地址分配、Internet組管理協(xié)議、組播轉(zhuǎn)發(fā)、組播路由協(xié)議，該模型在衛(wèi)星通信系統(tǒng)下能較好地實(shí)現(xiàn)IP業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通。隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面有線IP網(wǎng)絡(luò)的逐漸融合，本文所提的IP組播模型將在衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性和推廣型。

作者：楊飛 陳濤 李晴飛 包少彬 單位：南京熊貓電子股份有限公司

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)探究

1傳統(tǒng)PID算法在船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

數(shù)字式PID算法有兩種類型，分別為增量型PID算法和位置型PID算法。在本系統(tǒng)中采用的是位置型PID算法。入口參數(shù)為角度誤差量，即系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)理論角度值與碼盤(pán)反饋的角度差值送給e(k)。傳統(tǒng)PID算法雖然原理比較簡(jiǎn)單，控制較為靈活，但在實(shí)際的應(yīng)用中還是存在一些問(wèn)題的。如在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)有很大的偏差，會(huì)引起積分飽和，造成較大的超調(diào)；而微分環(huán)節(jié)的引入會(huì)使系統(tǒng)對(duì)于干擾變得特別敏感，造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。下面針對(duì)這些問(wèn)題提出幾種改進(jìn)方法。

2PID算法中積分項(xiàng)的改進(jìn)

在PID函數(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，為了克服積分飽和現(xiàn)象，通常可以采用積分分離、積分限幅和不積分的克服方法。積分分離的實(shí)現(xiàn)方法是在偏差值不大時(shí)對(duì)積分項(xiàng)累加，而在偏差值較大時(shí)不對(duì)該值累加，這樣可以防止偏差大時(shí)過(guò)大的PID輸出控制量，避免了積分飽和現(xiàn)象[6]。積分限幅的基本方法是當(dāng)積分項(xiàng)累計(jì)到某個(gè)較大的值時(shí)，不再繼續(xù)對(duì)積分值進(jìn)行累加，保持該積分值不變，下一次的積分值取上一次的積分值，直至出現(xiàn)符號(hào)相反的入口值時(shí)才繼續(xù)對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行累加[7]。由此可見(jiàn)，采用不積分方法后，積分環(huán)節(jié)的輸出量在及時(shí)個(gè)周期會(huì)迅速的增大，但此后其增長(zhǎng)速度不斷減慢，會(huì)趨向一個(gè)有限值，然而積分是趨向無(wú)窮大的。因此積分容易出現(xiàn)積分飽和現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其特性變差[8]。

3PID算法中微分項(xiàng)的改進(jìn)

微分項(xiàng)的引入會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)干擾擾動(dòng)特別敏感。原因在于當(dāng)e(k)為階躍函數(shù)時(shí)，微分項(xiàng)的輸出僅在一開(kāi)始起作用，對(duì)于時(shí)間控制比較長(zhǎng)的情況，它的超前控制作用會(huì)變得很小[9]。在此提出的改進(jìn)方法就是采用不微分的方法。由此可見(jiàn)，采用不微分方法之后，微分環(huán)節(jié)的輸出量在及時(shí)個(gè)采樣周期內(nèi)的脈沖高度會(huì)降低，然后按(0)dkau的規(guī)律逐漸衰減。因此不微分能有效克服傳統(tǒng)PID算法對(duì)擾動(dòng)敏感的不足，從而具有較為理想的控制特性[10]。綜上所述，具有不微分、不積分的PID控制器如圖4所示。

4結(jié)論

將不積分、不微分的PID算法應(yīng)用到實(shí)際的船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)分別測(cè)量出具體數(shù)據(jù)。以實(shí)測(cè)出的數(shù)據(jù)做為輸入量，將控制量u(k)和誤差e(k)用Origin軟件進(jìn)行繪圖，得到下面的圖形[11]。從圖5和圖6可以看出，運(yùn)用PID算法控制的電機(jī)在經(jīng)過(guò)一開(kāi)始短暫的閉環(huán)控制后，控制量保持平穩(wěn)，誤差幾乎為0，達(dá)到了我們的要求[12]。

5結(jié)束語(yǔ)

本文探討了PID算法在船載衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，并提出了積分限幅、積分分離、不積分和不微分的改進(jìn)方法，避免了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)因不穩(wěn)定而引起的積分飽和問(wèn)題，具有較大的抗干擾性，從而使電機(jī)更加穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。[13]通過(guò)編制計(jì)算機(jī)程序，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為程序輸入量，并用Origin軟件進(jìn)行繪圖，進(jìn)行相關(guān)的分析、討論。結(jié)果表明該算法運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯[14]。

作者：萬(wàn)冰 單位：南京郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院

衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文:衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層帶寬分配探討

1衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層體系的主要模型

1.1系統(tǒng)模型分析（1）應(yīng)用跨層模型：該模型主要從用戶業(yè)務(wù)出發(fā)對(duì)各項(xiàng)跨層協(xié)議內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。應(yīng)用跨層模型將用戶業(yè)務(wù)內(nèi)容作為設(shè)計(jì)核心，將衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層體系中的Qos要求、業(yè)務(wù)延時(shí)要求等進(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)服務(wù)協(xié)議的完善，提升了系統(tǒng)業(yè)務(wù)效益。（2）傳輸跨層模型：該模型主要從連接控制著手對(duì)傳輸層的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。傳輸跨層模型中對(duì)RTT、RTO、擁塞窗口和吞吐量進(jìn)行了對(duì)應(yīng)計(jì)算，依照結(jié)算結(jié)果實(shí)施上述參數(shù)設(shè)置，降低了傳輸層可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)擁堵現(xiàn)象。與此同時(shí)，傳輸跨層模型還將原系統(tǒng)中的擁塞丟包處理方式轉(zhuǎn)變，利用網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層對(duì)數(shù)據(jù)通道進(jìn)行優(yōu)化，提升了傳輸層協(xié)議吞吐量，這對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)寬帶傳輸效益的改善具有至關(guān)重要的意義。（3）網(wǎng)絡(luò)跨層模型：該模型主要從網(wǎng)絡(luò)IP數(shù)據(jù)包出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)跨層模型完成了路由器和尋址的優(yōu)化，規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，依照該優(yōu)先級(jí)對(duì)路由策略進(jìn)行調(diào)整，改善了路由數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。（4）鏈路跨層模型：該模型依照系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將各項(xiàng)控制鏈路和傳輸鏈路結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了不同QoS需求區(qū)別處理，尤其是數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)處理。鏈路跨層模型針對(duì)RTT和ARQ中存在的問(wèn)題構(gòu)建鏈路傳輸控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了FEC和ARQ數(shù)據(jù)保障，有效改善了信道條件較差時(shí)的寬帶延時(shí)。（5）物理跨層模型：該模型參數(shù)主要包括信道、功率、編碼、誤碼率等，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容的調(diào)整，降低物理層數(shù)據(jù)誤碼發(fā)生的可能性。

1.2基于ISO/OSI模型的跨層框架分析基于ISO/OSI模型的跨層框架對(duì)跨層模型進(jìn)行了多方位整合，依照上述內(nèi)容進(jìn)行節(jié)點(diǎn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層的高效統(tǒng)一，從本質(zhì)上提升了各層之間的信息傳遞效果。基于ISO/OSI模型的跨層框架結(jié)構(gòu)接口設(shè)計(jì)時(shí)與系統(tǒng)工作狀況一致，應(yīng)用層延遲和優(yōu)先級(jí)約束數(shù)據(jù)鏈路層隊(duì)列管理，影響接口傳遞信息效益，形成跨隊(duì)列管理結(jié)構(gòu)。該接口將系統(tǒng)劃分為三個(gè)功能板塊，即MAC層管理板塊、網(wǎng)絡(luò)層管理板塊和PEP模型板塊，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.

2基于跨層的衛(wèi)星通信系統(tǒng)寬帶分配框架

本次衛(wèi)星通信系統(tǒng)寬帶分配框架的構(gòu)建主要從MAC層出發(fā)，針對(duì)該層資源管理內(nèi)容進(jìn)行跨層寬帶分配設(shè)置。隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)IP業(yè)務(wù)的不斷豐富和提升，寬帶系統(tǒng)要求不斷提升，數(shù)據(jù)規(guī)范效益已經(jīng)得到本質(zhì)上的改善。在該環(huán)境下，跨層帶寬分配框架構(gòu)建時(shí)要依照規(guī)范內(nèi)容對(duì)不同層的QoS參數(shù)進(jìn)行把握，依照系統(tǒng)需求和分配計(jì)算結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保障參數(shù)與系統(tǒng)指標(biāo)協(xié)調(diào)一致。除此之外，跨層帶寬分配框架構(gòu)建時(shí)還要把握好五層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，依照上述五項(xiàng)層次內(nèi)容實(shí)現(xiàn)QoS參數(shù)的提取，形成高效的MAC分配模塊。該結(jié)構(gòu)中的QoS參數(shù)主要包括：優(yōu)先級(jí)、時(shí)延、相應(yīng)時(shí)間、丟包率、誤碼率等。框架結(jié)構(gòu)設(shè)置完成后要實(shí)施對(duì)應(yīng)MF-TDMA帶寬分配約束。該分配方式運(yùn)用時(shí)要首先對(duì)衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，依照業(yè)務(wù)需求對(duì)分配約束過(guò)程和方法進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。確定基本分配約束體系后要將MF-TDMA帶寬分配方式進(jìn)行調(diào)整，保障方式內(nèi)容能夠順利接入載波信道中，實(shí)現(xiàn)信道資源的高效共享。該過(guò)程要對(duì)衛(wèi)星中單進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免事件重疊，要適當(dāng)調(diào)整終端載波，保障MF-TDMA運(yùn)用時(shí)系統(tǒng)載波一致。

3總結(jié)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層帶寬分配直接影響著寬帶傳輸效益，影響著寬帶應(yīng)用質(zhì)量，已經(jīng)成為當(dāng)前衛(wèi)星通信系統(tǒng)研究的焦點(diǎn)。在對(duì)該跨層寬帶分配體系進(jìn)行分析時(shí)人員要加大對(duì)跨層設(shè)計(jì)和跨層模型的挖掘力度，依照該內(nèi)容對(duì)寬帶分配協(xié)議進(jìn)行合理構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)分配框架結(jié)構(gòu)的完善和提升。要依照該內(nèi)容對(duì)寬帶分配設(shè)置進(jìn)行轉(zhuǎn)變，優(yōu)化寬帶分配約束機(jī)制，從本質(zhì)上加速衛(wèi)星通信系統(tǒng)寬帶發(fā)展進(jìn)程。

作者：張昊哲蘇向辰陽(yáng)單位：中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心