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衛(wèi)星通信系統(tǒng)范文第1篇

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，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說，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)的可靠性可以通過分集接收系統(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。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)范文第2篇

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：第一，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，無法符合QoS要求與交互式業(yè)務(wù)需求，需要通過跨層設(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)因無線信道條件過差而發(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)的引入其中可保證數(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。最后，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)目煽啃缘靡员Ｕ稀＠纾瑢?duì)于不同應(yīng)用層業(yè)務(wù)，在數(shù)據(jù)幀處理過程中應(yīng)注意對(duì)不同時(shí)延要求、可靠性要求進(jìn)行采取不同的跨層設(shè)計(jì)方式，如數(shù)據(jù)幀要求具有較高的可靠性，應(yīng)注重通過ARQ層跨層設(shè)計(jì)使該問題得以解決，而對(duì)于數(shù)據(jù)幀具有低時(shí)延要求問題，要求進(jìn)行優(yōu)先處理。除此之外，模型設(shè)計(jì)過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)在通信功能上將無法得到最大程度的發(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，可靠率對(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)過多占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠最大程度的節(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)過程中往往存在中斷、延遲等問題，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，所以需通過去塊濾波器使視頻質(zhì)量得到提升。

4結(jié)語

衛(wèi)星通信系統(tǒng)范文第3篇

關(guān)鍵詞：動(dòng)中通 移動(dòng)衛(wèi)星站 衛(wèi)星通信 天線跟蹤

一、前言

中國鐵路網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)，鐵路車站5000多個(gè)，僅日夜奔馳的旅客列車就有約2500多列，年客流量達(dá)16億人次以上，特別是由于高速列車的逐步推廣使用，使更多的旅客擁向鐵路。因此，為豐富如此眾多的旅客旅途文化生活，方便商旅途中辦公，宣傳各種經(jīng)濟(jì)信息，在旅客列車上安裝動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)非常必要。

據(jù)介紹，在歐洲高速列車上裝載的專用Ku頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以為旅客在列車上提供完善的通信和娛樂服務(wù)，包括：互聯(lián)網(wǎng)、電子郵件、虛擬個(gè)人網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)電話、直播電視和手機(jī)服務(wù)。列車上裝載的動(dòng)中通衛(wèi)星通信天線Starling情況如下圖1所示。

近些年來，我國汽車上裝載動(dòng)中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)已相當(dāng)成熟，具有相當(dāng)多的品種和規(guī)格可以選用。且已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。與目前大量應(yīng)用的汽車載動(dòng)中通系統(tǒng)相比，列車載動(dòng)中通系統(tǒng)在國內(nèi)至今還未能得到應(yīng)用，本公司前些年也做過一些努力，但至今未獲得成效。

可能存在三個(gè)方面的問題：

衛(wèi)星通信系統(tǒng)本身存在的技術(shù)和設(shè)備問題。

這主要是由于前期開發(fā)的動(dòng)中通系統(tǒng)天線高度較高，火車運(yùn)行速度較快，且許多列車為電動(dòng)列車，上有高架電線，原有的高天線不適應(yīng)，希望要改用低高度天線系統(tǒng)。

隧道導(dǎo)致信號(hào)中斷問題。

許多鐵路沿線存在許多的隧道，火車進(jìn)去后無法與衛(wèi)星通信，單用衛(wèi)星通信系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致通信經(jīng)常中斷，有些線路中斷時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。

管理領(lǐng)導(dǎo)方面的問題。

和其他系統(tǒng)不一樣，鐵路是獨(dú)家經(jīng)營(yíng)，沒有鐵道部的積極性，在火車上要想進(jìn)行的工作以及一切試驗(yàn)工作都無法開展。盡管有不少單位都想嘗試“吃螃蟹”，但都無法進(jìn)行。

二、低高度動(dòng)中通天線解決了在鐵路動(dòng)中通系統(tǒng)中的技術(shù)困難

（1）DGTX-01型低高度天線的優(yōu)勢(shì)

本公司新近開發(fā)的DGTX-01型低高度天線特別適合于列車載動(dòng)中通系統(tǒng)應(yīng)用。該天線具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：

1）該天線采用全新的技術(shù)，在保證天線增益足夠高的前提下，大大降低了天線的高度。和公司原有的SOMA-550D型動(dòng)中通衛(wèi)星通信天線相比，天線增益基本不變，但高度大大降低，最高處只有280mm左右（原SOMA-550D天線高度約390mm），比美國同類型（Tracstar公司的IMVS450型）天線還低了約20mm；成為目前國內(nèi)在相同增益情況下，高度最低的天線之一。

2）天線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使天線有較高的效率和增益。天線的等效口徑尺寸達(dá)到0.55m；實(shí)際增益在發(fā)射頻段達(dá)到36dBi，接收頻段達(dá)到34.3dBi。較前面所述的Starling天線發(fā)射增益還高出2dB多。完全適應(yīng)我國的靜止衛(wèi)星應(yīng)用。

3）天線饋線進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大降低了發(fā)射支路的插入損耗，與美國同類產(chǎn)品比較，發(fā)射支路插入損耗平均降低約1.5dB，可使功放的輸出功率要求降低很多，有利于系統(tǒng)成本的降低。

4）該系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行跟蹤而不是像美國Tracstar天線是對(duì)主站發(fā)射的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行跟蹤，這一方面大大提高了使用的靈活性和方便性，也免除了對(duì)特定的調(diào)制解調(diào)器的依賴。這一點(diǎn)是十分有意義的，因?yàn)闉榱朔奖憬M網(wǎng)，我們常常需要采用另外的調(diào)制解調(diào)器。

該天線的主要技術(shù)指標(biāo)下：

工作頻率 發(fā)射 14～14.5GHz接收 12.25～12.75GHz

天線增益 發(fā)射＞36dBi 接收 ＞34.3dBi

接收系統(tǒng)G/T值 ≥12dB/K （用70°LNB時(shí)）

天線旁瓣特性：第一旁瓣 ＜-16dB

其余旁瓣滿足29-25lgθ（1°≤θ≤7.2）

等效口徑 0.55m（圓口徑）

天線尺寸 直徑φ1250mm，高度280mm

天線指向范圍方位 360°

俯仰 20°～70°

圖2.是該天線裝在PRADO車上的照片。

（2）應(yīng)用DGTX-01型低高度天線的典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)配置

1）中心站設(shè)備組成（舉例）

中心站系統(tǒng)組成如圖3所示。

2）動(dòng)中通列車載設(shè)備組成

動(dòng)中通車載終端設(shè)備的組成包括：

室外部分：DGXT-01動(dòng)中通天饋系統(tǒng)、LNB、天線座架、跟蹤穩(wěn)定系統(tǒng)等。

室內(nèi)部分：天線控制單元、跟蹤接收機(jī)、BUC、L波段衛(wèi)星通信MODEM、保密機(jī)、幀中繼自適應(yīng)復(fù)用器、業(yè)務(wù)終端等。

動(dòng)中通車載站設(shè)備組成如圖4所示。

3）幾點(diǎn)說明

1、應(yīng)用該系統(tǒng)，可達(dá)到的傳輸速率為：上行不低于2Mbps，下行更高，完全可以傳輸視頻信號(hào)（電視節(jié)目）。

2、該系統(tǒng)可對(duì)我國境內(nèi)的絕大多數(shù)地區(qū)服務(wù)，包括東北、西北、新疆等地區(qū)在內(nèi)。

3、系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能包括互聯(lián)網(wǎng)、電子郵件、虛擬個(gè)人網(wǎng)絡(luò)、電視和手機(jī)服務(wù)等。

三、關(guān)于隧道內(nèi)通信的問題

隧道內(nèi)衛(wèi)星通信無法實(shí)現(xiàn)，這是由于在隧道內(nèi)天線無法收到衛(wèi)星的信號(hào)。但是并不等于這問題無法解決，一種可行的途徑如下：

（一）在隧道口安裝固定衛(wèi)星通信站，與衛(wèi)星保持通信（稱端口站）。

（二）由端口站聯(lián)結(jié)適當(dāng)?shù)慕K端，由該終端連接在隧道內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)通信的天線。

（三）列車上的手機(jī)或其他設(shè)備都經(jīng)由此移動(dòng)通信天線與端口站終端進(jìn)行轉(zhuǎn)接，再與衛(wèi)星進(jìn)行通信。

為了較好的實(shí)施此種通信最好的辦法是和有關(guān)的移動(dòng)公司或廠商聯(lián)合，共同設(shè)計(jì)出好的系統(tǒng)。

四、關(guān)于設(shè)備上車試驗(yàn)和展示的問題

為了把這個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)搞好，開展前期的試驗(yàn)是必須的，最主要是必須上火車，實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)和演示。但這恰恰是目前最感困難的問題。

找到鐵道部相關(guān)部門，“啟發(fā)”他們的積極性，這是整個(gè)方案要能實(shí)施的關(guān)鍵所在。只要他們有積極性，有想法，其他問題都好解決。

初步考慮，有如下幾個(gè)問題要和鐵道部有關(guān)部門商量，并由他們拿出意見：

（1）需要解決哪些通信問題？對(duì)通信能力的要求？希望發(fā)展到何等規(guī)模？

（2）希望首先在哪些線路上安裝并進(jìn)行運(yùn)行？

（3）指定哪個(gè)車和廠家進(jìn)行天線及設(shè)備安裝，哪個(gè)部門配合試驗(yàn)？

（4）雙方共同擬定試驗(yàn)計(jì)劃和確定向上級(jí)或主管部門演示的方法和內(nèi)容。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)范文第4篇

針對(duì)寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)RSM-A進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，其中包括系統(tǒng)組成、協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、通信體制等，并對(duì)其空中接口物理層功能進(jìn)行闡述，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供參考。

作為衛(wèi)星通信的重要發(fā)展方向。寬帶衛(wèi)星通信日益受到人們的重視，2004年起，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI相繼出臺(tái)了一系列寬帶衛(wèi)星通信的標(biāo)準(zhǔn)，為寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)與參考。其中基于星上再生處理的網(wǎng)狀衛(wèi)星系統(tǒng)(Regenerative Satellite Mesh RSM-A)采用星上再生式處理轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)用戶終端之間的單跳通信，日前已在休斯公司研制的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)Spaceway3上成功應(yīng)用。

概述

1.系統(tǒng)組成及接口定義

(1)系統(tǒng)組成

RSM-A系統(tǒng)作為寬帶多媒體衛(wèi)星通信(Broadband Satellite Mesh BSM)系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方式，主要由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制中心、寬帶通信衛(wèi)星，用戶終端、用戶設(shè)備等實(shí)體組成，各實(shí)體功能如下：

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制中心(Network OperatIon Control Center NOCC)：主要功能包括控制用戶終端接入控制，網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的管理、地址解析及資源管理等相關(guān)功能。

衛(wèi)星載荷：衛(wèi)星的一部分，完成空中接口的功能。在本系統(tǒng)中，星上采用快速包交換方式，可在鏈路層為用戶終端提供單播、組播、廣播服務(wù)。

用戶終端(ST)：安裝在用戶側(cè)，可為IP業(yè)務(wù)在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的傳輸提供服務(wù)。

用戶設(shè)備：為運(yùn)行應(yīng)用層程序的實(shí)體(通常為PC)，可以直接連接用戶終端，也可通過用戶網(wǎng)絡(luò)與用戶終端相連，用戶設(shè)備存有到一個(gè)或多個(gè)目的用戶終端的路由信息，可將IP數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至目的用戶設(shè)備。(2)網(wǎng)絡(luò)接口定義

BSM系統(tǒng)中各實(shí)體之間的接口(見圖1)定義如下：

U接口：用戶終端與衛(wèi)星有效載荷之間的物理接口(也稱空中接口)，用戶終端發(fā)送和接收的所有數(shù)據(jù)(包括源終端發(fā)往目的終端的用戶數(shù)據(jù)，發(fā)往網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制中心的信令及管理數(shù)據(jù)等)都是通過該接口進(jìn)行傳輸。

T接口：用戶終端與用戶設(shè)備之間的物理接口。多臺(tái)用戶設(shè)備可通過該接口連接至一臺(tái)用戶終端。

N接口：用戶終端與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行控制中心之間的邏輯接口，用于傳輸管理信息和信令。

P接口：用戶終端之間的邏輯接口，用于傳輸對(duì)等層面的信令和用戶數(shù)據(jù)。

2.系統(tǒng)工作原理

在BSM系統(tǒng)中，所有的用戶終端使用相同的空中接口，上行鏈路采用點(diǎn)波束，將衛(wèi)星覆蓋區(qū)域在地理上分成了許多小區(qū)，采用FDMA-TDMA傳輸方式，而下行鏈路采用TDM傳輸方式，其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸采用點(diǎn)波束，廣播服務(wù)采用區(qū)域波束。根據(jù)配置不同，用戶終端傳輸速率可為128kbps(等效為1／16E1速率)、512kbps(等效為1/4 E1速率)、2Mbps(等效為E1速率)或16Mbps(等效為8個(gè)E1速率)。

衛(wèi)星與NOCC共同完成上行鏈路的帶寬分配，衛(wèi)星將來自上行鏈路的信號(hào)還原為信息分組，按照分組頭中表明的地址送往指定下行波束。去往同一個(gè)波束的分組將重新打包編碼，通過高速TDM載波在下行鏈路傳輸。根據(jù)每一個(gè)方向的傳輸數(shù)據(jù)流，所有用戶終端及信關(guān)站終端以動(dòng)態(tài)方式共享衛(wèi)星帶寬以保證各自業(yè)務(wù)的傳輸。

如圖2所示，BSM系統(tǒng)上下行鏈路采用不同的傳輸模式，其中上行鏈路由一組FDMA-TDMA載波構(gòu)成。每個(gè)上行鏈路小區(qū)分配數(shù)個(gè)獨(dú)立的載波。FDMA-TD MA有幾種可選擇的載波模式支持突發(fā)用戶數(shù)據(jù)在幾百kbps到幾Mbps的速率范圍內(nèi)傳輸。

下行鏈路為多個(gè)TDM載波。每一個(gè)TDM載波對(duì)一個(gè)指定的地理區(qū)域提供用戶通信，并且在每―個(gè)下行鏈路時(shí)隙這組載波能被重新分配用于服務(wù)不同的下行鏈路小區(qū)。根據(jù)需要，每顆衛(wèi)星下行鏈路的容量能夠在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)與廣播服務(wù)之間分配。

2.3　協(xié)議棧描述

RSM-A系統(tǒng)的空中接口在邏輯上可分為P接口和U接口，P接口是終端之間對(duì)等的接口。U接口是用戶終端與衛(wèi)星載荷之間的接口。圖3給出了以用戶終端為視角的RSM系統(tǒng)用戶面體系結(jié)構(gòu)。用戶終端提供各個(gè)層次的接口功能，保證空中接口協(xié)議與用戶接口協(xié)議(如以太網(wǎng)、USB)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)。

3.物理層描述

3.1　概述

RSM-A系統(tǒng)物理層所提供的服務(wù)如下：

初始捕獲與同步

根據(jù)MAC層的指示，將來自MAC層的分組送入指定的時(shí)隙及信道

將接收到的分組送往MAC層進(jìn)行過濾

當(dāng)檢測(cè)到鏈路不可用時(shí)通知相應(yīng)的無線資源管理層實(shí)體

根據(jù)無線資源管理層的指令進(jìn)行傳輸功率的調(diào)整

如前所述，上行鏈路與下行鏈路的特點(diǎn)決定其物理層的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是不同的。圖4給出了物理層的實(shí)現(xiàn)流程及功能。

3.2　幀結(jié)構(gòu)及載波模式設(shè)計(jì)

在RSM-A系統(tǒng)中，為了便于時(shí)間同步，上下行鏈路超幀長(zhǎng)度均為768ms，每個(gè)上行鏈路超幀包括8個(gè)上行幀，幀長(zhǎng)為96ms，每個(gè)下行鏈路超幀包括256個(gè)下行幀，幀長(zhǎng)為3ms。上下行鏈路幀的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)范文第5篇

關(guān)鍵詞：機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)；海事衛(wèi)星系統(tǒng)；銥星系統(tǒng)；海事系統(tǒng)；甚高頻；點(diǎn)波束；Inmarsat；ACARS

中圖分類號(hào)：TN927

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374（2012）23-0014-02

1　概述

目前的航空通信系統(tǒng)主要依賴高頻與甚高頻，其通信手段存在以下主要問題：

（1）甚高頻通信主要是視距傳播，通信范圍只限于視距范圍之內(nèi)，通信距離受到很大限制，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大型客機(jī)遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)男枰?/p>

（2）高頻通信雖然可以做到超視距傳輸，但是受電離層不穩(wěn)定因素影響很大，不能提供穩(wěn)定的通信鏈路，可靠性差。

（3）高頻和甚高頻的頻譜資源限制性較大，影響無線通信能力的增強(qiáng)。

利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)可克服以上缺點(diǎn)，在飛機(jī)與地面之間為機(jī)組人員和乘客提供話音和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，可增強(qiáng)空中通信和航空管制能力。總體來說，衛(wèi)星通信系統(tǒng)有如下的優(yōu)勢(shì)：

（1）通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面廣，不受山區(qū)、沙漠和海洋等地理因素的限制，具有其他常規(guī)通信手段無法替代的作用，衛(wèi)星通信在世界上絕大多數(shù)地區(qū)內(nèi)可用于空中交通服務(wù)、航務(wù)管理、航空公司行政管理和航空旅客通信等。

（2）可以提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

（3）可快速部署，建設(shè)周期短。

（4）符合未來新航行系統(tǒng)的發(fā)展方向（星基的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視/空中交通管理）。

因此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)以其覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量高、機(jī)動(dòng)性好等其他通信系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而成為各型大型客機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)淖罴咽侄巍?/p>

2　海事衛(wèi)星系統(tǒng)介紹

海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)是用于海上救援的無線電聯(lián)絡(luò)通信衛(wèi)星。隨著第四代海事衛(wèi)星發(fā)展，其技術(shù)能力有了顯著提高，業(yè)務(wù)范圍也不斷擴(kuò)大，目前已成為集全球海上常規(guī)通訊、陸地應(yīng)急遇險(xiǎn)、航空安全通信、特殊與戰(zhàn)備通信一體的高科技通信衛(wèi)星系統(tǒng)。第四代海事衛(wèi)星系統(tǒng)由亞太區(qū)域衛(wèi)星、歐非區(qū)域衛(wèi)星和美洲區(qū)域衛(wèi)星三顆星組成，位于赤道上空36000公里的靜止同步軌道衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了全球覆蓋（南北兩極除外）的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

3　海事衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)成

海事衛(wèi)星系統(tǒng)由船站、岸站、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站和衛(wèi)星組成。下面簡(jiǎn)要介紹各部分的工作特點(diǎn)：

（1）衛(wèi)星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3顆衛(wèi)星覆蓋了幾乎整個(gè)地球，并使三大洋的任何點(diǎn)都能接入衛(wèi)星，岸站的工作仰角在5°以上。

（2）岸站（CES）是指設(shè)在海岸附近的地球站，歸各國主管部門所有，并歸他們經(jīng)營(yíng)。它既是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)的接口，又是一個(gè)控制和接入中心。

（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站（NCS）是整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。每一個(gè)海域設(shè)一個(gè)網(wǎng)路協(xié)調(diào)站，它也是雙頻段工作。

（4）船站（SES）是設(shè)在船上的地球站。在海事衛(wèi)星系統(tǒng)中它必須滿足：一是船站天線滿足穩(wěn)定度的要求，它必須排除船身移位以及船身的側(cè)滾、縱滾和偏航的影響而跟蹤衛(wèi)星；二是船站必須設(shè)計(jì)得小而輕，使其不至于影響船的穩(wěn)定性，同時(shí)又要設(shè)計(jì)得有足夠帶寬，能提供各種通信業(yè)務(wù)。

4　銥星系統(tǒng)介紹

銥星系統(tǒng)由79顆低軌道衛(wèi)星組成（其中13顆為備份用星），66顆低軌衛(wèi)星分布在6個(gè)極平面上，每個(gè)平面分別有1個(gè)在軌備用星。在極平面上的11顆工作衛(wèi)星，就像電話網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)一樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。備用星隨時(shí)待命，準(zhǔn)備替換由于各種原因不能工作的衛(wèi)星，保證每個(gè)平面至少有1顆衛(wèi)星覆蓋地球。衛(wèi)星在780公里的高空以27000公里/

小時(shí)的速度繞地球旋轉(zhuǎn)，100分鐘左右繞地球一圈。每顆衛(wèi)星與其他4顆衛(wèi)星交叉鏈接，2個(gè)在同一個(gè)軌道面，2個(gè)在臨近的軌道面。

5　銥星系統(tǒng)構(gòu)成

銥星系統(tǒng)的通信傳播方式首先是空中星與星之間的傳播，之后是空地和陸地的傳播，所以不存在覆蓋盲區(qū)，且系統(tǒng)不依賴于任何其他的通信系統(tǒng)進(jìn)行話音通信服務(wù)，而僅通過星星、星地間的信息傳輸實(shí)現(xiàn)端到端的話音通信，是目前唯一真正實(shí)現(xiàn)全球通信覆蓋的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

銥星電話全球衛(wèi)星服務(wù)使您無論在偏遠(yuǎn)地區(qū)或地面有線、無線網(wǎng)絡(luò)受限制的地區(qū)都可以進(jìn)行通話。

銥星系統(tǒng)的地面網(wǎng)絡(luò)包括：系統(tǒng)控制部分和關(guān)口站。系統(tǒng)控制部分是銥星系統(tǒng)管理中心，它負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)的提供，并將衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)提供給關(guān)口站。系統(tǒng)控制部分包括4個(gè)自動(dòng)跟蹤遙感裝置和控制節(jié)點(diǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)控制、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)控制中心。關(guān)口站的作用是連接地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與銥星系統(tǒng)，并對(duì)銥星系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

6　銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較

銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較結(jié)果見表1：

表1 銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)的比較結(jié)果

銥星 海事衛(wèi)星

數(shù)量 66顆（外加13顆備用） 14～15顆

軌道 縱向低軌（770公里） 同步高軌

覆蓋 全球無縫隙（極對(duì)極） 南北緯80度以內(nèi)

頻率 1616～1626MHz 1525～1660MHz

話音質(zhì)量 接近于有線電話 延時(shí)較大

陸地基站 不依賴于陸基的星際傳播 依賴陸基

通話資費(fèi) 20～25人民幣/分鐘 約7美元/分鐘

接通率 97.70% 92%

機(jī)載設(shè)備重量 7kg 20kg

機(jī)載設(shè)備投資 約120萬人民幣 約300萬人民幣

設(shè)備供貨周期 1～2個(gè)月 8個(gè)月（波音參考）

數(shù)據(jù)帶寬 2.4K 2.4K

國內(nèi)頻率許可 航空頻率 應(yīng)急頻率

適航取證 VSTC、SB覆蓋多機(jī)型 無VSTC

另外，銥星通信鏈路不依賴地面基站的星星傳輸：銥星特有的星際傳播，使其在通信上完全擺脫了對(duì)地面基站的依賴。而海事通信鏈路則依賴地面基站的暢通。

7　銥星的優(yōu)勢(shì)

通過以上比較，我們可以得知銥星系統(tǒng)有如下

優(yōu)勢(shì)：

（1）6個(gè)縱向軌道決定了極地信號(hào)的充分覆蓋；由于每顆銥星都經(jīng)過兩極，因此越靠近兩極，信號(hào)越強(qiáng)，通話質(zhì)量越好；極地通信接通率99.95%，掉線率0.01%。

（2）充分解決了海事衛(wèi)星、ACARS在極地不覆蓋無法通信的不足，是海事衛(wèi)星及ACARS通信的完美補(bǔ)充。

所以，綜上所述，銥星通信將會(huì)是未來機(jī)載通信發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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