卫星通信系统
设计方案
班级：011241
学号：01
姓名：
一、背景及研究目标
1.1卫星通信
卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信"卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大,只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信,不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速),同时可在多处接收,能经济地实现广播!多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量,同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。
卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站"地球站则是卫星系统形成的链路"由于静止卫星在赤道上空3.6万千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样"三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周"故卫星通信易于实现越洋和洲际通信"。
通信卫星的最大特点就是可以为移动用户之间提供通信服务,具有覆盖区域更广，不受地理障碍约束和用户运动限制等优势,从移动通信卫星的轨道看,目前移动通信卫星的轨道主要有三种:
GEO卫星位于地球赤道上空高度为35 786 km的轨道上,其角速度与地球表面旋转的角速度相同,因此相对地面静止,单颗GEO卫星覆盖范围较广约占地球总面积的1/3),最大可覆盖纬度±70°以内的区域[1]。在三种卫星中,GEO卫星距离地球最远,导致其与地面终端之间的通信延时最大,约为250 ms,链路损耗也较大。对于GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖除地球南、北极区的卫星移动通信系统。
MEO卫星通常位于距离地面高度为10 000 km～20 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时约为120 ms,链路损耗也相对较小。
LEO星座系统中的LEO卫星通常位于距离地面高度为500 km～2 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时最短,约为25 ms,链路损耗也最小。
1.2目标
本文中所设计的卫星移动通信系统覆盖目标区域为中国大陆和沿海地区,为便于讨论,将目标区域抽象成圆心在东经105°、北纬30°、地心角为26°的一个圆内,其范围基本包括了中国大陆、领海以及部分周边地区。
通信卫星为GEO 同步轨道卫星，采用QPSK调制方式,上行链路为卫星交换的FDMA 每载波单路信号的FDMA（SDMA-SCPC-FDMA）,下行链路为卫星交换的TDMA每载波单路信号的FDMA（SDMA-FDMA-MCPC-TDMA）。.LTE 随机接入策略为ALOHA协议。信道分配为按需分配（DA）方式。传输协议为IP协议。
该系统设计思路为：用户终端→信息编码→调制器→上变频器→功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收机与解调器→用户终端。
二、星座设计
2.1星座的覆盖形式
卫星星座的覆盖要求是由星座所要完成的任务来决定的。根据不同的任务确定不同的覆盖方式，一般说来，星座的覆盖形式可以分为以下四种。第一种是持续性全球覆盖（Continuous Global Coverage ），指对全球不间断连续覆盖；第二种是持续性地带覆盖（Continuous Zonal Coverage ），指对特定纬度范围之间的地带进行不间断的连续覆盖；第三种是持续性区域覆盖（Continuous Regional Coverage ），指对某些区域（如一个国家的版图）进行连续的覆盖；第四种是部分覆盖（Partial or Revisit Coverage ），既指覆盖区域为局部区域，同时覆盖的时间也是间断的，这四种覆盖方式见图 2-2。
2.2 卫星的轨道参数分析
在区域性非静止轨道卫星系统中,区域性系如果采用低轨卫星,则需要的卫星数太多,成本过高。如果采用高轨卫星,虽然链路损耗略大,但系统设计的仰角高,在复杂环境下带来的不利影响较小;并且系统的切换、控制不像低轨系统那样频繁和复杂,技术风险小;同时,如果采用可控天线,减小波束宽度以提高信号强度,可充分发挥系统的负载能力。综合考虑多种因素,应采用高轨卫星星座方案。
中高轨卫星就轨道类型而言有圆轨道和椭圆轨道两大类。对于中国地区较适合采用圆轨道,其倾角可在20°～50°之间。为实现区域性覆盖,卫星轨道的星下点要能够反复经过该地区,对中国地区区域性覆盖的卫星系统须采用回归轨道。如果用C T 表示一个恒星日,一个卫星的运行周期S T 满足如下条件:
n
T T C S 式(1)中,n 为整数,表示卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数,卫星运行的轨道才是回归轨道。对于高轨卫星,回归轨道可供选择的轨道高度有13 000km 、10 000km 以及8 000km,对应的周期大约分别为8h 、6h 和4.8h,n 分别为3、4、5。
当n 为偶数时,星下点的轨迹交点不在赤道上,而在赤道的两边交替出现,交点的个数为
2n。如图1所示,n=4,轨道高度为10 000km、周期约为6h、轨道倾角50°的卫星在一个恒星日的星下点的轨迹,该轨道星下点的交点在中国地区中部,覆盖全中国较为适合。n=2是高度最高的回归轨道,轨道周期为12h,高度为20 200km,在地球外辐射带的范围内;n=6或更大的偶数,高度在6 500km以下,靠近地球的内辐射带。较好的轨道是高度为10 000km的回归轨道。
当n为奇数时,星下点的轨迹交点在赤道上交点数为n,对于中国的区域覆盖效果较上述n 为偶数的差。n=1的轨道周期为24h,高度约为36 000km,卫星同地面相对静止,成为地球同步轨道卫星,其星下点蜕变为一个点,用一颗卫星即可实现以其星下点为中心的区域性覆
盖,信号覆盖能力强,也正因为同步卫星相对地面静止,更容易受到射频武器的攻击和干扰。
为计算连续覆盖中国所需的卫星数,首先要分析相邻两颗卫星之间的协作,用以覆盖特定区域的情况,如图2。
其中:
S1、S2——相邻两颗卫星的星下点。
α——一定仰角条件下覆盖区对应的地心角。
β——相邻两颗卫星星下点与地心连线夹角的一半。
ψ——覆盖带的半宽度,也就是覆盖通道的地心角宽度的一半。
J——服务区边缘的点,在实际中取距离星下点轨迹最远的点,以使服务区全部在两个圆的并集内。
使用一定高度的卫星组成对中国连续覆盖的星座,其所需要的最少卫星数可以通过式(2)～式(4)进行估算。
其中:
n——所需卫星数。
s
n——卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数。
γ——有效覆盖的最小可视仰角。
h——卫星离地面的高度。
E
R——地球半径(约等于6 378km)。
E
通过计算可得,对中国区域提供连续覆盖的区域性系统, 取26°,在最小仰角大于5°条件下,高度为10 000km时,所需最少卫星数分别为8。为了覆盖整个中国区域,要适当调整卫星参数,使得整个星座的所有卫星的星下点轨迹重合,当所有卫星的星下点轨迹重合且服务区中心在轨迹上时,服务区能够被很好地覆盖,这时相邻卫星间的配合就可以达到最佳,每颗卫星所在的轨道面的交升点的赤经均匀分布,星座为8轨道面,此星座存在轨道面多机动性不强的问题。通过仿真研究发现覆盖性能较好的倾斜圆轨道星座,轨道面为2个,轨道倾角为55°,两个轨道平面右旋升节点相对于参考子午线的经度分别为210°及300°,每个轨道平面内4颗卫星均匀分布,初始相角为90°;两轨道平面间卫星初始相差为0°,此星座轨道面少机动性较好。
三、通信体制
所谓卫星通信体制,是指一个卫星通信网,为了获得最佳效率及最小的信息传输失真所采用的一定信号传输方式及一定的信号交换方式。卫星通信体制的确定,关系到全网的具体组成和全网的使用效率与性能。
在卫星通信体制中,传输摸拟信号的称为模拟卫星通信系统;传输数字信号的称为数字卫星通信系统;既传输模拟信号,又传输数字信号的称为数模兼容卫星通信系统。不管是哪一种体制,为了提高卫星通信网效率、减少信号传输所产生的失真或差错于都要对信号作一番处理安排。这一般包括下述几方面内容:
1.多路复用基带处理
卫星基带信道的多路复用是在低频上进行的。它把许多正交分隔的信号合并成~个单一的基带信号。正交分隔复用通常采用频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)等方式。一般在基带状态,还要对基带信号进行某些加工,如预(去)加重、加(解)密、差错控制编(解)码及加数字话音内插措施等,以提高传输性能和抗干扰能力。
2.调制与解调
调机是把待传送的基带信号的频带设法搬移到射频信道上,以便进行有效的传输;解调是从射频、信道中提取基带信号,作与调制相反的变换。调制解调一般是在中频上进行的。卫星通信最早使用调频制(FM);1972年前后开始在SPADE申.系统中采用调相制(PM),·从此卫星通信进人了数字化时代。
3.多址联接与信道分配
多址联接是卫星通信的一大特色,也是卫星通信体制一中的重点问题之一。它是在卫星射频信道上解决信号的合与分的一种多路复用技术。它使卫星网中的许多地球站,可以通过共用的通信卫星信道,同时建立各自所需的双工通信信道,同时实现多址之间的直接的双工井联而无需中间转接。它的信号来自不同的站址,在每个站只发一个射频载波的情况下,它的区
分信号和区分地址是一致的。若一个站发送几个射频载波,则区分信号与区分地址并不完全一致。这时把发射一个载波资源看成一个单元，又称多址联接为多元链接或多元续借。多址联接一般有频分多址、码分多址、时分多址、空分多址方式。多址联接技术显著提高了卫星通信的效用和灵活的自适应能力。
3.1卫星通信中调制解调方式(QPSK)
调频制的卫星电路一定要保证其解调器工作在门限点以上3~4dB,以保证正常接收。为了降低解调器的门限点,提高卫星功率利用率,采用了门限扩展解调器。事实证明,门限扩展解调器在窄带时的门限扩展比宽带时有效、明显。例如,24路电话门限扩展解调器的门限比普通的解调器的低4~6dB 。宽带的电视门限扩展解调器最多能扩展2~3dB 。若扩展3dB,卫星功率利用率就可提高一倍。因此,调频解调器性能对卫星系统的影响很大。
在卫星数字通信中,最常用的是PSK 。其中又以QPSK 占主导地位。因为在同样信道情况下,QPSK 的比特传输速率比2ΦPsK 的高一倍。由于QPSK 是两个彼此正交的2ΦPSK 信号组成的,此两个2ΦPSK 中噪声是独立的,因此QPSK 与2ΦPSK 性能近似相同,在相同的误码率下,所需的0b /N E 近似相同,而QPSK 所需的带宽仅为2ΦPSK 的一半;且实现也不难。当PSK 的相位数大于8以后,在同一误码率下,带宽虽可进一步节约,但所需卫星功率急剧增加,且实现的难度也增加。已不适于卫星电路传输。
3.2卫星通信的多址联接方式
多址联接方式的种类繁多,各有各的特性和用途。下面对本系统所需的3种多址联接方式作一一简介。
3.2.1频分多址联接
频分多址是把卫星转发器的频带按射频信号所需的带宽,分割成许多具有一定宽度而又互不重叠的频隙,各地球站上行线可预先分配一个频隙,也可按需要临时申请频隙来发送信号;接收地球站挤收卫星所有须隙,并用射须或中频滤波器选出所需要的频隙。频分多址联接示意图如图1所示。
卫星频带收、发各占500MHz:,各分成N 个大小不同的频隙给N 个地球站使用,如A 地球站分到A f 频隙,它发给其他地球站的信号,所组成的基带就载在A f 上,发向卫星;卫星将A f ,转换成下行线频隙'A f ,其他地球站都接收到'A f 信号,各从'
A f 信号中取出发给本站的信号。以
此类推就实现了多址联接通信。
卫星频带的分割一般是先按一定的带宽(如80、40MHz等)划分成转发器带宽;然后根据需要把每个转发器带宽再分割成不同的载波带宽。对4/6GH:z频段的500MHz卫星带宽,一般是分割成12个转发器带宽。采用极化频率再用技术的卫星,4/6GHz频段的两个正交极化波各占500MHz带宽,共可分为24个转发器带宽。按上述分割,每个转发器约有如40MHz,扣除保护带宽后,可用带宽约为36MHz。每个转发器有两种分割方法,一是按群路信号所需要的带宽来分割;一是按单个话路所需要的载波带宽来分割。
3.2.2.时分多址
时分多址方式,是用不同的时隙来区分各地球站的地址、其联接示意图如图4(a)所示。把卫星的通信时间分隔成互不重叠的周期相同的时隙,称为帧;将每个帧分为互不重叠的一个个小时隙,称为分帧。帧结构示意图如图4(b)所示。由(a)图可见,每个地球站上行线
指配以一个小时隙,各地球站载波信号采用相同的频率,在定时同步系统的控制下,按照所
指配的小时隙,依次地进人卫星;接收地球站接收所有的时隙信号,用选通器选出所需要的
脉冲群信号。
时分多址方式,在任何一个瞬间,只有一个地球站的载波通过卫星,卫星行波管可工作于接近饱和状态不致产生交调·这不但能充分利用卫星功率,还可利用行波管的硬限幅特性,使各下行载波强度相等,因此对各地球站发射信号电平稳定度要求并不如FDMA严格。时分多址方式的关键问题,是如何充分利用时间。现分两点来说明:
(1)各个地球站所占有的时隙,既不能重叠,又不能间隔太大。时隙排得一个紧挨一个,可以减少时间损朱;但可能会引起前后时隙的重叠。因为从地球站到卫星之间距离很远,而且各站与卫星的距离各不相等,所以各分帧到达卫星的时间也不一样,可有17.2us的差别。如不采取措施,有可能前后两个分帧相互重叠、进而产生干扰。因此,时分多址方式分帧之间必须有一定的保护时隙,另外,每个分帧均有一个不直接用于通信的报头时隙,系统中地球站越多,一帧中保护时隙和报头时隙所占的时间也越多,这些时隙的存在,不但使帧效率降低,而且会使卫
星功率得不到利用,造成卫星功率损失。
(2)为了防止分帧进入卫星时重叠,时分多址方式必须采取严格的网定时和比特同步的技术措施。这样系统的结构就比较复杂,技术难度也较大。同时,由于定时同步脉冲占有一定的时隙和卫星的功率,也降低了TDMA方式的系统效率。时分多址方式适用于数字卫星通信系统。
3.2.3、空分多址
空分多址联接是以空间正交性来分割地球站信号的。每一个地球站上行线分配一个空隙,以相同的频率在任何时间向同一颗卫星发射信号;卫星用不同的天线和转发器接收放大和转发这些信号;各接收地球站则接收各自的空隙信号。空分多址只在有特大业务量的地球站之间使用。但它与频分多址或时分多址及星上交换(ss),一可组成非常灵活有效的卫星通信多址联接方式。
3.2.4基于上述描述，我们采用如下多址方式。
1）上行链路: 卫星交换的FDMA 每载波单路信号的FDMA
（SDMA-SCPC-FDMA）
在终端每路信号进行调制变频放大后以一条独立载波发送出去，卫星接收信号进行处理交换，直接发送信息给被呼叫用户。在SS-FDMA 系统中，通常存在多个上行链路波束和多个下行链路波束，没个波束内均采用FDMA 方式，各波束使用相同的频带（空分多址）。
在卫星通信过程中，其上行链路载波必须处于某个特定的频率上，以便转发器能根据其载波频率选路到相应的下行链路波束上，即在SS-FDMA 方式中，载波频率与需要去往的上下行链路波束之间有特定的对应关系，转发器可以根据对应关系实现不同波束内FDMA 载波之间的转换。
上图给出了SS-FDMA 卫星转发器框图，图中上行链路下行链路均只有三个波束为例。对于SS-FDMA 来说，每个上行链路载波在星上都有一个滤波器与之对应。去往某个下行链路的上行链路载波都必须在星上被选路到覆盖该接收地球站的下行链路波束。在任一波束中的每条上行链路在任何时候都可以连接到任一波束中任何下行链路。
除了可以实现空分频率复用外，SS-FDMA 通过在星上增加增益调整，还可以对同一波束内所有的下行链路进行功率控制，从而避免大波束抑制小波束现象。
2）下行链路: 卫星交换的TDMA 每载波单路信号的FDMA
（SDMA-FDMA-MCPC-TDMA）
如果上行链路和下行链路同时使用FDMA 的话，由于卫星非线性的增益放大，系统之
间会产生非常严重的交调干扰，极端情况下会使得系统崩溃。所以在下行链路，我们采用多载波的TDMA。这样就可以极大地减少载波之间的交调干扰。配给各地球站的是特定的时隙，而不是特定的频带，因而每个地球站必须在分配给自己的时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号，而不同时隙进入卫星转发器的信号，按时间顺序排列起来，时隙的排列既紧凑又不重叠。覆盖在卫星波束中的每个地球站都能接收到由转发器转发来的全部射频脉冲（或突发）信号，并从中提取出各站所需的业务脉冲列。TDMA 决不会出现互调和大载波抑制小载波的现象，从而可使卫星的功放工作在饱和区，能够获得到最大的卫星输出功率。
四、信道的申请及信道分配
目前，基于卫星的空间段通信部分和日益完善的地面段通信部分组成了一个完整的复杂混和体系结构，如图 4 所示。
从图可以看出，卫星移动通信网络结构较为复杂，直接将LTE 技术用于整个系统架构并不切合实际，考虑到终端与卫星之间通信的特殊性，本节的研究为图4 中红色框图部分。由于卫星通信环境和地面通信环境的差异，将LTE 技术引入到卫星移动通信系统中必须要考虑到新系统的上行接入技术的适应性问题，例如卫星信道的大延迟和各种衰落。
首先，在卫星轨道选择方面，我们主要考虑GEO 卫星信道，GEO 卫星通信系统具备系统构成简单而且易于建设等优点。其次，考虑到卫星链路传播时延、自由空间损耗、附加衰减等问题，采用Ka 波段的卫星通信系统，最后结合LTE 系统讨论将LTE 技术引入到卫星通信系统中的适应性：如GEO 信道的大时延特性、自由空间损耗、附加衰减等，需要对随机接入帧的导频、保护间隔、上行同步技术以及功率控制技术作相应的解决方案。
以上卫星通信的特征是约束卫星通信中引入LTE 技术主要因素，在此基础上参考卫星通信系统中引入3G 技术所采用的系统模型和LTE 网络架构，给出本文的基于LTE
的GEO 卫星通信系统的网络系统架构模型，如图5 所示。
其中，GeNB 为信关节点B(GeNB, Gateway-station eNode B)。由图可以看出，该网络架构主要由核心网和接入网组成。核心网中有较多节点连接，而接入网只有终端一个接入节点。本文研究是基于接入网中的终端和卫星之间的接口，继而对其上行接入技术展开研究。下面讨论卫星信道特性及LTE 系统下的随机接入技术、上行同步技术和功率控制技术的理论基础。
4.1 上下行接入相关技术分析
4.1.1上下行随机接入
接入技术实质上是一种信道共享技术，它规定了用户按照一定的协议来发送数据，使网络内的所有用户均可自由接入网络，但同时不可避免的引入了网络内不同用户的信息碰撞，继而导致信息的丢失和重发，因此碰撞是导致性能下降的主要因素。随机接入过程需要基站和终端的协作下共同完成，基站的主要工作就是接收来自不同终端的前导信息和接入信息，终端的主要工作就是发送前导信息和随机接入信息。终端需要不断的发送前导直到收到基站的确认信息为止，在发送前导的过程中，终端需要定时增加发送功率来提高接入成功的可能性。基站对来自终端的在目标信号干扰比(SIR, Signal to Interference Ratio)门限以上的接收信号发送确认信息给终端。目标SIR 主要通过系统消息获得。
通常考察随机接入性能的主要指标是吞吐量、时延和接入成功概率。常用的随机接入协议包括：ALOHA、树形多址和预约时隙协议等，LTE 系统的随机接入协议是采用基于资源预留的时隙ALOHA 协议，下面对LTE 系统的随机接入和卫星通信系统的多址接入进行探讨，并分析了LTE 系统的随机接入引入到卫星通信系统中存在的问题及难点。
4.1.2LTE 随机接入策略分析（基于资源预留的时隙ALOHA方式协议）
LTE 是传统3G 系统的演进系统，LTE 的随机接入继承了传统3G 系统的部分功能，同时也存在一些区别。LTE 的上行采用的是基于单载波频分多址（SDMA-SCPC-FDMA）的传输技术，下行采用的是TDMA 每载波单路信号的FDMA TDMA 每载波单路信号的FDMA（SDMA-FDMA-MCPC-TDMA）的传输技术：而传统的3G 系统都
是基于码分多址(CDMA, Code Division Multiple Access)的传输技术。在LTE 系统中，随机接入是一个基本功能，终端用户只有通过随机接入过程，与系统的上行同步以后，才能够被系统调度来进行上行的传输。具体的功能是实现用户设备(UE, User Equipment)和网络的同步，解决冲突，分配资源和上行通信资源的分配。LTE 系统的随机接入协议采用基于资
源预留的时隙ALOHA方式协议，即用户是先申请后调度接入。ALOHA(Additive Link
On-line Hawaii system)是最早提出的随机接入协议，其工作原理如图6 所示。
每个站均可以自由地发送数据帧，如果不同站之间的数据帧有部分的重复，则冲突发生，所有冲突的数据需要重新发送。重发的策略是让各站等待一段随机的时间后，再重新发送数据。ALOHA 的吞吐率和负载的关系为：
如图6 所示：当负载G =0.5时，可达到理论最大吞吐率S =0.184。当G =0.5时，吞吐率随着网络负载增加而减小，这段区域称为不稳定区域。当用户 1 发送帧1 时，其他用户都未发送数据，所以用户 1 的发送必定成功。这里不考虑由信道不良而产生的误码。但随后用户2 和用户3 发送的帧 2 和帧3 在时间上重叠了一些，也就是产生了“碰撞”。碰撞的结果是使碰撞的双方（有时也有可能是多方）所发送的数据都出现差错，因而都必须进行重传。但是发生碰撞的各方不能马上进行重传，因为这样做就必然会继续产生碰撞。
ALOHA 系统采用的差错策略是让各用户等待一段随机的时间，然后再进行重传。如果再发生碰撞，则需要再等待一段随机的时间，直到重传成功为止。
从图中可以看出，一个帧如欲发送成功，必须在该帧发送时刻之前和之后各一段时间（长度为帧的时长）内，没有其他帧的发送，否则就必产生碰撞而导致发送失败。ALOHA的吞
吐率和负载的关系为，当负载G=0.5 时，S=0.5e-1=0.184。这是吞吐量S 可能达到的极大值。纯ALOHA 协议的效率比较低，由于可能发生碰撞的时期为两个帧长，碰撞很容易发生。
为提高ALOHA 系统的吞吐量，可以将所有用户在时间上都同步起来，并将时间划分为一段段等长的时隙（slot）T0，同时规定，只能在每个时隙开始时才能发送一个帧。这样的ALOHA 系统叫做时隙ALOHA 或S-ALOHA。其工作原理如图7 所示。
从图 7 可以看出，每一个帧在到达后，一般都要在缓存中等待一段时间（这时间小于 Tslot ），然后才能发送出去。当在一个时隙内有两个或两个以上的帧到达时，则在下一个时 隙将产生碰撞。碰撞后重传的策略与纯 ALOHA 的情况相似。时隙 ALOHA 的吞吐率和负 载的关系为 -G Ge =S ，当负载为 N=1 时，时隙 ALOHA 可以达到理论最大吞吐率 S=0.36。
LTE 随机接入可分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。LTE 中初始的随 机接入过程，是一种基于竞争的接入过程。
基于竞争的随接入流程可分为 4 个步骤：
（1）：前导序列传输
（2）：随机接入响应
（3）：MSG3 发送
（4）：冲突解决消息
所谓 MSG3，其实就是第三条消息，因为在随机接入过程中，这些消息的内容不固定，有时候可能携带的是 RRC 的连接请求，有时候可能会带一些控制信息甚至是业务数据包，因此简称为 MSG3。
基于非竞争的随机接入过程中，UE 发送的前导码与广播消息中用于竞争随机接入的前导码集合不同，并由 eNode B 事先分配好，因此 eNode B 接收到此类随机接入前导码时可以唯一确定发送此前导码的 UE ，而不会与其他 UE 产生冲突。因而非竞争随机接入过程增加了 eNode B 为 UE 指定随机接入前导码的准备步骤，减少了在基于竞争的随机接入过程中为碰撞解决而进行的第三步和第四步。
4.2信道分配：按需分配（DA ）方式
按需分配方式是一种分配可变的制度，这个可变是按申请进行信比较灵活，各站之间可以通过协商进行通道调剂，因而可以用较少的通道为较多的地球站服务，同时还可避免出现忙闲不均的现象，提高通道利用率。但为了实现按需分配方式，则必须在卫星转发器上单独划出一频段，专门作为公用信道，各地球站可通过此公用信道进行申请和完成通道分配工作。 根据信道分配可变的程度不同， 与电话蜂窝系统一样，多个用户共享相同的可用频率，每个呼叫都要遵守一定的建立顺序，向卫星发射呼叫信息，卫星把消息接收经过解调恢复信息 进行判断并且找到呼叫对象，把信令发送给呼叫用户，开始建立连接。建立连接后，卫星为
呼叫分配频率进行通信。通信结束后频率被释放，成为新的可用频率。
五、组网及传输协议
早期卫星网络主要是由具有简单的透明转发器的静止轨道卫星组成。随着无线资源管理的需要，越来越复杂的MAC层协议被运用来保证信道的利用率和服务质量(QoS)。在卫星通信网络中常用的MAC协议是时隙ALOHA及其变型。多波束卫星的出现，使星上交换成为提高系统性能的有效手段。通过电路和逻辑链路控制子层来进行容量分配的机制也开始应用到卫星通信网中，由于采用星间链路组成网状的拓扑结构，卫星网络的太空部分涉及到网络层，并产生路由管理问题。正是由于具备了星上路由和星上交换功能，卫星通信系统构成了一个真正的自治系统。
IP技术现已成为网络互联事实上的标准，卫星组网也不例外, 卫星IP 技术就是将各种卫星业务搭载在TCP/IP协议栈上的技术。
5.1 OSI上层
OSI上层包括传送层、会话层、表示层和应用层。传送层将消息分成大小可接收的分组，并在目的地重新组合，可以把多路低速传输复用在一个虚电路上，或者把一个高速传输分解到多个并行的虚电路。传送层控制传输差错，并能请求重发出现差错的分组，另外，为避免发送数据端的主机的发送速率快于目的地主机的处理速度。可以通过一些机制进行控制。会话层建立呼叫，并且负责用户鉴权，会话层监视同步分组编号和失败情况下的恢复。当传输结束时关闭会话层，表示层请求会话层建立呼叫。它规定目的地名称和传输类型，例如数据报、优先权。表示层负责用于应用处理的本地语法和传送语法之间的转换。并且完成必需的加密和数据压缩。应用层为用户应用程序提供信息传递业务。
用户通过一个用户接口与应用层交互作用，应用层由特定的应用服务单元(SASE)组成SASE使用通用应用服务单元SASE的业务CASE建立了多个SASE之间的关联,它还可以包括关联控制服务单元ACSE远程作业服务单元ROSE及委托合作和恢复单元CCR。OSI 上
层在卫星网络协议模型中分为应用接口层和传送层。
5.2 网络层
网络层在通信实体之间寻找、建立和维持逻辑通路，主要实现路由选择、寻址和拓扑控制。所谓路由选择就是选择一条从作为源用户的网络访问点的网络节点到能把信息送到目的用户的网络节点之间的网络通路；寻址则是在信息到达网络节点后确定信息的目的地。而拓扑控制则是指从一组能与某卫星进行视距通信的物理邻近卫星中选择一部分作为该网络节点的逻辑邻近节点的过程。在移动卫星通信系统中，一个用户可能被不止一颗卫星覆盖。因此存在多个能与被呼叫用户通信的网络节点。网络层负责从运动着的卫星中寻找一个有到达被叫用户的链路的卫星，并在此卫星因运动而不再覆盖被叫用户时立即切换到另一颗覆盖该被叫用户的卫星。
5.3 数据链路层
链路层负责通信的计划、容量的分配和链路的建立等过程。通信的计划是指在维持卫星与地面终端进行的通信没有干扰条件下，使卫星之间进行没有碰撞的突发通信。在移动卫星通信中，其存储资源是一个非常宝贵的资源，尤其在地球的阴影区,所以它不允许在收端发生信息的碰撞。一旦发生信息碰撞，不仅浪费能源，而且增加时延。链路层要能在各条星间链路之间根据业务量的变化自适应地调整容量和分配，还要能迅速地建立双向的星间链路，在卫星网络协议模型中链路层也同样分为MAC和LLC两个子层。
数据链路层使用点到点通信协议PPP，其组成如下：以帧为数据单元进行串行通信；采用链路控制协议LCP建立、配置、测试和拆除数据链路；采用网络控制协议NCP支持不同的网络层协议(如IP\IPX等)，在建立连接时可动态分IP地址。
5.4卫星IP组网关键技术
卫星网动态路由交换技术,将所有的卫星、其他运动实体及地面站组成了一个可路由、可以传送信息的联网环境。宽带卫星IP网络,目的是提供可靠的星间传输链路,为传送层以上的应用提供可靠的，有QoS保证的端到端之间通信。从技术上看,构建宽带卫星IP网络的关键技术主要体现在物理层调制，链路层接入方法以及网络层路由技术。
卫星系统的核心是以卫星为中心的信息交换。卫星与卫星、卫星与地面（或机载、舰载）基站之间处于一种相对移动的、开放的、不稳定的环境之中。在卫星网中，卫星节点高速移动，导致网络拓扑结构不断变化，而传统的Internet路由协议为二维的，显然不能适用于网络拓扑结构快速变化的三维网络。因此，研究一种适用于卫星组网的路由算法是当务之急。针对卫星通信网星间路由特点进行深入研究，设计一种完全适用于这种网络结构高速变化的新型动态路由算法是当务之急。
卫星网络的动态路由可以借鉴开放最短路径优先路由算法，结合星座布置特征进行改进。该路由算法应实现快速、准确、高效和可扩展性等目标。快速是指查找路由的时间要尽量短，减小引入的额外时延，准确是指路由协议要能够适应网络拓扑结构的变化，提供准确的路由信息，高效的含义包括:一是能提供最佳路由；二是维护路由的控制消息应尽量少以降低路由协议的开销；三是路由协议应能够根据网络的拥塞状况和业务的类型选择路由，避免拥塞并提供QoS 保证;可扩展性则是指路由协议要能够适应网络规模增长的需要。
六、总结
通过本次作业，我们对卫星通信的一些章节有了更深一层的了解，复习了通信原理等相关的一些课程，也对卫星移动通信系统设计有了一个初步而系统的认识。特别是卫星间如何组网，卫星链路如何连接。明白了什么是通信体制，各种通信体制对系统的影响。了解了如何分层设计系统及怎样使系统得到优化。
卫星通信论文 卫星通信地球站系统驱动电动机的选择 摘要:卫星通信地球站天线驱动电动机的选择需从机械、电子和伺服控制等方面综合考虑,其难度较大且至关重要。具体分析各类卫星通信地球站天线选择驱动电动机的依据,对卫星通信地球站天线驱动电动机的选择有一定参考价值。 关键词:卫星通信地球站; 电动机; 俯仰阻力矩; 方位转动; 极化 0 引言 卫星通信地球站是设置在地球上能通过卫星传输信息的微波站。设立在固定地点的地球站叫做卫星固定地球站,简称固定站。设置在车、船、飞机上,可以在移动中通过卫星进行通信的地球站叫作卫星移动地球站,即通常说的动中通[1-3] 。可以移动,但是通过卫星进行通信是在某一固定地点进行的地球站叫作静中通[4] 。而便于携带的静中通叫作便携式卫星地球站,简称便携站。 众所周知,天线是卫星通信地球站系统中最主要的设备之一[5] 。无论是何种卫星通信地球站天线,通常都包括方位、俯仰和极化三个转动部分,相应地,要实现自动对星就需要三个电动机。电动机的选择需根据转矩、转速、转动加速度、精度和伺服控制等的要求来综合考虑,其涉及到机械、电子、天馈和控制等方面的知识,而且电动机的种类繁多,所以选择合适的电动机至关重要且难度较大。
1 选择驱动电动机需考虑的因素 1.1 转矩 电动机经过减速增矩(需考虑传动系统的效率)后的输出转矩应大于最大阻力矩且有一定的裕量,通常为20%～50%。这里的阻力矩对方位来说主要是摩擦力矩,对于动中通还需根据控制要求满足一定的转动加速度要求,所以必须考虑惯性力矩,如果没有天线罩则阻力矩还要考虑风力矩,而对于俯仰阻力矩还有重力引起的阻力矩通常是最大的。对方位阻力矩通常只考虑摩擦力矩即可。 1.2 转速和转动加速度 对固定站(包括静中通、便携站)天线,通常要求在满足力矩和传动系统响应时间的条件下,转动平稳即可,一般转速为零点几度到两三度每秒,对转动加速度无特殊要求。对动中通天线通常需根据一定的控制策略确定转动速度和转动加速度。 1.3 精度 对固定站(包括静中通、便携站)天线,方位、俯仰角的精度一般不应超过-3 dB波束宽度的1/10,极化角精度不应超过0.1°;对动中通,方位、俯仰角的精度一般不应超过-3 dB波束宽度的1/7,极化角精度不应超过0.1°。所以需根据方位、俯仰和极化角要求的精度,并考虑传动系统的回差和成本等因素来综合确定电动机的精度。 2 卫星通信地球站天线驱动电动机的选用 2.1 固定站天线驱动电动机的选用
卫星通信基站选址及勘察 一、简介 （一）项目建设基本流程 （二）无线设计基本流程 一般来说，一个完整的项目应该包括：项目启动、选址、勘察、设计、出版归档、会审等五个阶段（过程），如果会审的结果需要进行修正设计，则还包含设计修正阶段（过程） （三）规划、可研报告编制流程
（四）选址及勘察工作内容 1、选址 工程阶段：可研、规划阶段；初步设计（两阶段设计）；施工图设计（一阶段设计）。 工作内容：根据网络规划方案或现有网络布局情况，对新增或搬迁站点的建设位置进行选定。 选址是网络建设从规划走向实施的第一步，实际网络是否基本符合规划设想，选址的恰当至关重要 选址是网络建设的奠基石，优质的网络建立在科学的选址上 2、勘察 工程阶段：初步设计或施工图设计 工作内容：在移动站点建设现场收集设计工作的必备数据，是着手进行设计的前提。勘察的输出主要有：勘察资料（勘察表、勘察草图、照片等）、勘察数据。这些资料、数据是后续设计阶段的重要基础，必须保证其正确性和完整性。 二、流程及方法 （一）选址流程及方法 1、工作流程
2、选址方法 1)选址前准备 ●计划 时间、地点、人、工作量、车、钱 ●沟通 领导、甲方、相关人员、司机 ●资料 电子地图（纸质地图）、规划方案（建设原则、建设思路、布点图）、通信录 当地基本情况（话务、覆盖、城市规划） ●工具 包、勘察夹、勘察表、勘察纸、四色笔、
相机、手提电脑、指北针、测距仪、GPS、望远镜、皮尺、卷尺……… 测试软件、测试设备、车载电源？ 2)选址 ●了解环境 明确周围基站位置 核实规划目标 ●确定目标 基本要求：位置、高度、机房、天面、承重、业主、电、传输； 安全性要求：洪涝区、高压电站、加油站、滑坡山体、航空管制区、易燃易爆区、粉尘区…… 业主要求、市政规划情况； 备选点 ●记录资料 周围环境：描述、拍照（30/12）、建筑物外观（物业用） 基本信息：位置（GPS，地址）、高度、机房条件、天面条件、承重、业主联系方式、特殊要求 填表（选址记录表） 3)选址后工作 ●当天 整理选址数据：照片、记录表、选址明细表、布点图
常用卫星通信天线介绍（一） 原文：寇松江（爱科迪） ★★★★（7020207）添加点图片
天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。 反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线作简单介绍。 1．抛物面天线 抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。 图1 抛物面天线
抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。 2．卡塞格伦天线 卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。 卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。缺点是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7d18733292.html, 便携式卫星通信站设计与实现 作者：高伟陈志汪梦 来源：《中国新通信》2013年第22期 【摘要】本文论述了一种新型便携式卫星通信站，对便携站的主要功能、基本原理、实 现方法做了详细的分析和介绍。通过对卫星天线单元、终端单元和结构设计等方面的阐述可知，我司设计、生产的便携式卫星通信站具有安装简单，对星快速，性能稳定的优点，可以在较短时间内为用户提供一个高品质的卫星通信网络，具有非常广阔的应用前景。 【关键词】便携式卫星通信站卫星天线终端单元卫星通信网络 一、引言 随着应急通信指挥系统的应用领域逐渐扩大，便携式卫星通信站已成为应急通信的一种重要通信组成部分。便携式卫星通信站通过与地球同步轨道卫星组网形成卫星通信网络，可以实现话音、数据、音视频和广域网接入功能的多媒体通信业务，实现如电话、传真、电传、电报、图像、可视电话、话带数据、计算机数据、复用数据、电话会议等功能，广泛应用于交通运输、抢险救灾、新闻采访、科考探险、公安、军事等应急和特殊通信领域。 二、技术方案 2.1 系统组成及功能 便携式卫星通信站主要由便携式卫星天线单元（含天线、伺服、BUC、LNB）和终端单元（含卫星调制解调器、交换机、视频会议终端、VOIP、矩阵、显示器、3G图传、单兵图传接收机等）组成。整套系统可由2人完成操作使用，总质量不大于60Kg。便携式卫星通信站基于VSAT卫星通信网，通过便携天线，可与后方指挥中心建立基于IP的透明链路。主要特点是简单、方便，易于运输，适应应急性指挥通信的要求，能够在较短时间内迅速搭建一个卫星通信平台，并建立起与主站的通信连接。便携式卫星通信站原理框图如图1所示，该系统具备卫星通信、视频会议、VOIP语音通话等功能。在执行任务时，通过单兵式微波图像传输系统将野外现场的声音、图像等相关资料实时传输到便携站，再通过VSAT卫星系统和专业视频会议系统将其传送到国家、省、市级指挥中心，为领导总揽全局，果断决策，正确指挥提供直接的现场信息。本文设计的便携式卫星站具备“一键式”对星功能，同时采用双跟踪寻星模式，寻星时间小于3分钟，跟踪精度小于0.2度。为满足不同场合不同业务量的需求，天线单元可选用等效口径1m或1.2m天线面，功放选用20W～40W功率功放，组合配置，用于提供传输不低于2Mbps的通信业务。 2.2 便携式卫星天线单元
卫星通信 卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任 何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。 卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空360 00千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样。三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1一10GHz 频段,即微波频段、为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,如12G Hz,14GHz,20GHz及30GHz。 在微波频带,整个通信卫星的工作频带约有50OMHz宽度,为了便于放大和发射及减少变调干扰,一般在卫星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz目前的卫星通信多采用频分多址技术,不同的地球站占用不同的频率,即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来,已逐渐采用时分多址技术,即每一地球站占用同一频带,但占用不同的 时隙,它比频分多址有一系列优点,如不会产生互调干扰,不需用上下变频把各 地球站信号分开,适合数字通信,可根据业务量的变化按需分配,可采用数字话 音插空等新技术,使容量增加5倍。另一种多址技术使码分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一频率和同一时间,但有不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术,具有抗干扰能力强,有较好的保密通信能力,可灵活 调度话路等优点。其缺点使频谱利用率较低。它比较适合于容量小,分布广,有一定保密要求的系统使用。 只有通信技术的不断成熟和发展，无线通信的质量才能得到逐步改善和提高。卫星通信作为一种重要的通信方式，在数字技术的迅速发展推动下，也得到了迅速发展。但是由于陆地光缆通信的迅速发展，对传统的卫星通信产生了重大的冲击。到了２０世纪９０年代中后期，由于卫星通信技术的发展，再加上卫星通信本身所具有的广播式传送及接入方式灵活等特点，使得它在因特网、宽带多媒体通信和卫星电视广播等方面得到了迅速发展。与其他通信技术相比，卫星通信技术有着自己与众不同的特点，主要表现在以下几个方面： １、市场发展潜力大
常用卫星通信天线简介 天线是卫星通信系统的重要组成部分，是地球站射频信号的输入和输出通道，天线系统性能的优劣影响整个通信系统的性能。地球站与卫星之间的距离遥远，为保证信号的有效传输，大多数地球站采用反射面型天线。反射面型天线的特点是方向性好，增益高，便于电波的远距离传输。 反射面的分类方法很多，按反射面的数量可分为双反射面天线和单反射面天线；按馈电方式分为正馈天线和偏馈天线；按频段可分为单频段天线和多频段天线；按反射面的形状分为平板天线和抛物面天线等。下文对一些常用的天线 作简单介绍。 1．抛物面天线 抛物面天线是一种单反射面型天线，利用轴对称的旋转抛物面作为主反射面，将馈源置于抛物面的焦点F上，馈源通常采用喇叭天线或喇叭天线阵列，如图1所示。发射时信号从馈源向抛物面辐射，经抛物面反射后向空中辐射。由于馈源位于抛物面的焦点上，电波经抛物面反射后，沿抛物面法向平行辐射。接收时，经反射面反射后，电波汇聚到馈源，馈源可接收到最大信号能量。 图1 抛物面天线 抛物面天线的优点是结构简单，较双反射面天线便于装配。缺点是天线噪声温度较高；由于采用前馈，会对信号造成一定的遮挡；使用大功率功放时，功放重量带来的结构不稳定性必须被考虑。 2．卡塞格伦天线
卡塞格伦天线是一种双反射面天线，它由两个发射面和一个馈源组成，如图2所示。主反射面是一个旋转抛物面，副反射面为旋转双曲面，馈源置于旋转双曲面的实焦点F1上，抛物面的焦点与旋转双曲面的焦点重合，即都位于F2点。从从馈源辐射出来的电磁波被副反射面反射向主反射面，在主反射面上再次被反射。由于主反射面的焦点与副反射面的焦点重合，经主副反射面的两次反射后，电波平行于抛物面法向方向定向辐射。对经典的卡塞格伦天线来说，副反射面的存在遮挡了一部分能量，使得天线的效率降低，能量分布不均匀，必须进行修正。修正型卡塞格伦天线通过天线面修正后，天线效率可提高到0.7—0.75，而且能量分布均匀。目前，大多数地球站采用的都是修正型卡塞格伦天线。 卡塞格伦天线的优点是天线的效率高，噪声温度低，馈源和低噪声放大器可以安装在天线后方的射频箱里，这样可以减小馈线损耗带来的不利影响。缺点是副反射面极其支干会造成一定的遮挡。 图2 卡塞格伦天线 3．格里高利天线 格里高利天线也是一种双反射面天线，也由主反射面、副反射面及馈源组成，如图3所示。与卡塞格伦天线不同的是，它的副反射面是一个椭球面。馈源置于椭球面的一个焦点F1上，椭球面的另一个焦点F2与主反射面的焦点重
卫星通信系统设计
卫星通信系统设计 一、设计要求 1.覆盖东南亚地区（地面终端为手持机）； 2.波束：卫星天线有140个点波束，EIRP：73dbw, G/T :15.3db/k； 3.支持数据速率9.6kbps，至少提供10000路双向信道； 4.频段：L波段，上行 1626--1660MHZ; 下行 1525--1559MHZ。 二、总体设计方案 1.系统组成 卫星通信系统由卫星星载转发器、地球站接收、地球站发送设备组成。本设计系统卫星定位与赤道上空123oE，加里曼丹（即婆罗洲）上空。距地面3.6KM，属地球同步卫星。 系统组成如图1所示 发送端输入的信息经过处理和编码后，进入调制器对载波（中频）进行调制；以调的中频信号经过上变频器将频率搬移至所需求的上行射频频率，最后经过高功率放大器放大后，馈送到发送天线发往卫星。 卫星转发器对所接受的上行信号提供足够的增益，还将上行频率变换为下行频率，之后卫星发射天线将信号经下行链路送至接受地球站。
地球站将接受的微弱信号送入低噪声模块和下变频器。低噪声模块前端是具有低噪声温度的放大器，保证接收信号的质量。下变频、解调器和解码与发送端的编码、调制和上变频相对应。 2.系统传输技术体制 ○1，调制方式 本系统采用π／4-QPSK调制机制 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控，是一种数字调制方式。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。但是，当QPSK进行脉冲成形（信号发送前的滤波，减小信号间干扰，将信号通过设定滤波器实现）时，将会失去恒包络性质，偶尔发生的弧度为π的相移（当码
大学毕业设计论文 题目船载卫星通信地球站监控系统分析及软件设 计 专业通信工程 学生姓名XXX 班级学号XXXXX 指导教师XXX 指导单位XXXXXXXX
摘要 在突发灾难情况下，现有的地面通信网络，往往很容易遭到破坏，且难以快速恢复，此时建立先进的应急通信系统显得格外重要。快速反应，应急开通，是抢险救灾服务中争取时间、减少损失的关键，它甚至关系到救援行动的成败。然而目前的“动中通”虽然已经应用于应急通信，但是仍然有不尽如人意的地方，未来的“动中通”应具有良好的人机界面和高度的可靠性，以嵌入式处理芯片和嵌入式实时操作系统为标志。 本课题研究是的船载卫星站监控器，它是控制物体在运动状态下能够实现实时通信、精确定位的功能。与此同时会涉及到动载体卫星通信的工作原理的理解。所谓动载体卫星通信，其工作原理是：载体在移动过程中，由于其姿态和地理位置发生的变化，会引起原对准卫星天线偏离卫星，使通信中断，因此必须对载体的这些变化进行隔离，使得天线不受影响并始终对准卫星。这就是天线稳定系统要解决的主要问题，也是移动载体进行不间断卫星通信的前提。 对于本次课题研究的主要任务是实现船载卫星站系统的监控功能，并且利用KEIL集成开发平台软件辅助实现天线监控系统的各部分功能，包括电子罗盘数据采集和处理程序的编写、监控器面板键盘程序的编写以及监控器液晶显示器显示程序的编写等。 关键词：卫星移动通信,动中通,捷联技术,单脉冲自跟踪
ABSTRACT In case of sudden disasters, the existing terrestrial telecommunication networks are often easily damaged and difficult to be recovered, Seting up an advanced emergency communications system is particularly important at this time. The rapid response and emergency open is the key to gain time to reduce the loss in the emergency rescue. Though some types of "mobile communications services" have been used in emergency communications, there are some failures in these systems, such as higher costs, poor human-computer interface. The new type of "mobile communications"system should solve those problems and enhance the reliability, the embedded chips and embedded real-time operating system will be wildly applied. The vehicle "mobile communications" reaserched in this issue can be installed in a normal cross-country vehicles and has merit of miniaturization, light-duty, rapid response, high tracking precision which improve the mobility of vehicle, so that it can automatic track satellite and set up satellite communications link qucikly, and satisfy the needs of the emergency communications and control. This research is a satellite station on board to monitor, it is to control the state of an object in motion to achieve real-time communications, precision positioning capabilities. At the same time would involve moving the satellite communications carrier the understanding of the working principle. The so-called dynamic carrier satellite communications, and its working principle is: the process in the mobile carrier, because of their attitude and location changes, will cause deviation from the original aligned satellite satellite antenna, so that communication interruption, it is necessary to isolate these changes in carrier so that the satellite antenna is not affected and always aligned. This is the antenna stabilization system to solve the main problem is uninterrupted mobile satellite communications carrier the premise. For this research the main task is to achieve satellite station ship monitoring systems, and integrated software development platform using KEIL assisted to achieve the various parts of the antenna control system functions, including electronic compass data acquisition and processing procedures for the preparation, monitoring panel keyboard and monitor procedures for the preparation of procedures for the preparation of liquid crystal display and so on. Key word: Satellite Mobile Communication, mobile communication, Strap-down technology，monopulse tracking
卫星通信系统建设招标文件 技 术 规 范 书 2013年4月
目录 1概述 (1) 1.1总体需求 (1) 1.2技术要求 (1) 1.3设计原则 (2) 2系统组成 (4) 3卫星通信设计 (5) 3.1卫星通信体制选择 (5) 3.2卫星链路计算 (5) 4X移动卫星通信站系统设计方案 (6) 4.1X移动卫星通信站功能 (7) 4.2卫星通信子系统 (7) 4.2.1x天线伺服控制系统 (7) 4.2.1.1x天线组成 (8) 4.2.1.2x天线系统设计要求 (8) 4.2.1.3x天线系统功能要求 (9) 4.2.1.4x天线系统技术指标 (9) 4.2.2卫星功放 (11) 4.2.3卫星调制解调器 (12) 4.2.3.1卫星调制解调器（网管） (12) 4.2.3.2卫星调制解调器（业务） (13) 4.2.4频谱仪 (14) 4.2.4.1便携式频谱仪 (14) 4.2.4.2机架式频谱仪 (15) 4.3视音频处理子系统 (17) 4.3.1图像采集 (18) 4.3.1.1单兵无线图像传输设备 (18) 4.3.1.2便携式摄像机 (20) 4.3.1.3装载平台室外云台摄像机 (21) 4.3.1.4装载平台室内云台摄像机 (23) 4.3.1.5装载平台两侧及后部摄像机 (24) 4.3.2图像处理与显示 (25) 4.3.2.1视频编解码器 (25) 4.3.2.2高清视频矩阵 (26) 4.3.2.3高标清转换器 (27) 4.3.2.4四联监视器技术要求： (28) 4.3.2.59寸头枕监视器技术要求： (29) 4.3.3音频系统 (30) 4.3.3.1数字调音台 (30) 4.3.3.2无线话筒 (30) 4.3.4VOIP语音网关 (33)
9.0米电动卫星通信天线 WTX9.0-6/4（14/12）型 技术说明书 贵州振华天通设备有限公司（4191厂）
1、概述 WTX9-6/4和WTX9-14/12型卫星通信天线是一种具有四口线极化频谱复用 馈源系统的9米改进型卡赛格伦天线系统。当天线朝天时，天线的轮廓尺寸为φ9m×10.3m。整个天线具有效率高、旁瓣低、使用维护方便、抗风能力强、造形 美观，刚性好，精度高的特点。广泛用于C频段和Ku频段卫星通信地球站。 天线的主反射面均为实体铝板结构，主面直径为9m，副面直径为 1.08m。 立柱式座架的设计允许方位连续转动140o，俯仰从5o~90o连续转动。方位轴和俯仰轴由马达驱动，驱动速度为0.03o/秒和0.1o/秒两种。 馈源系统的极化轴也由马达驱动，驱动速度为 1.5o/秒，转动范围为180o。 步进跟踪系统由室内天线控制单元、室外马达控制器、变频器和信标接收机组成。轴角显示分辨率为0.01o，跟踪精度为0.06o，步进跟踪系统能使天线随时准确地对准卫星。 本天线的外型图见图 1.1。
图1.1 2、天线的主要技术参数 天线主要技术参数与性能指标 项目名称 参数指标 WTX9.0-4/6 WTX9.0-12/14 C波段Ku波段 接收发射接收发射 一、电气性能指标 1．工作频率（GHz） 3.625～4.2 5.825～6.425 10.95～12.75 14.00～14.50 2．增益（dB）50.1 53.2 59.2 60.4 3．驻波≤1.25：1 ≤1.25：1 4．波束宽度(-3dB) 0.513°0.359°0.185°0.159° 5．天线噪 声温度(仰角10°) 37°K57°K (仰角20°) 32°K 48°K 6．G/T值（dB/K）(T LNA=60K) 30 38.4dB/K 7．极化方式四端口或二端口线极化 8．馈源插入损耗(dB) 0.2 0.25 0.40 9．收发隔离度(dB) ≥85 10．交叉极化隔离度(dB) ≥35 11．第一旁瓣(dB) -14 12．广角旁瓣符合CCIR-580-4标准 13．功率容量(KW) 5 1 14．馈源接口CPR－229F CPR－137G WR-75 WR-75 二、机械性能指标 天线口径9000 mm 转动范围方位±70°俯仰5°～90° 跟踪速度0.03°/S 跟踪精度0.06°/S 三、环境特性 1．工作风速35m/s 2．不破坏风速55m/s 3．环境温度－50oC—+60oC 4．雨降10cm/h 5．阳光辐射1000kcal/h㎡6．相对温度0%—100% 7．裹冰 2.5cm 8．使用寿命：8年 抗风能力保精度工作稳态风20m/s，阵风27m/s. 降经度工作稳态风25m/s，阵风30m/s，降雨50mm/h. 保全条件阵风55m/s，天线朝天锁定. 天线重量3500
Industry Observation 产业观察 DCW 27 数字通信世界 2019.05 从1964年美国成立国际卫星通信组织（Intelsat ），并于次年发射第一颗商用通信卫星（“Early Bird ”）以来，卫星通信技术蓬勃发展，卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。 1 V SAT 技术时代 在卫星通信技术早期，甚小孔径终端（VSAT ）解决了天线尺寸和成本对卫星通信发展的限制，这也决定了天线系统的基本拓扑结构是由一个大型中心站与大量小口径天线终端共同构成的一个星型网，通过中心站天线的高G/T 值来弥补小站天线因口径小所导致的链路余量不足的弱点。早期基于VSAT 的卫星通信系统是通信频段集中于L 、S 、C 波段的窄带通信系统。 随着技术进步和人民生活水平提高，对宽带卫星通信的需求应运而生。由于L 、S 、C 的频段带宽资源有限和日趋紧张，国外于上世纪八九十年代就开始了对Ka 频段宽带卫星通信技术的研究。2005年，美国Wild Blue 通信公司成功发射世界第一颗Ka 频段宽带通信卫星并试点应用，此后各国的Ka 频段宽带通信卫星开始向着系统容量更大、用户终端更小、业务速率更大的高通量方向发展。 2 多波束天线技术时代 由于VSAT 天线系统的灵活性不足，并且无法利用频率复用技术来提高频谱效率，卫星通信天线的发展已经转向多波束天线。多波束天线（Multiple Beam Antenna ）从2000年开始迅速发展，由于它能够实现高增益的点波束覆盖，又能在广域覆盖范围中实现频率复用，从而在卫星通信天线系统中得到广泛应用。 多波束天线与数字波束成形不同，它使用大量的点波束实现广域范围覆盖，可用带宽被分为很多个子波段，从而在大量空间独立的点波束之间可以实现每个子波段的复用，这与地面蜂窝通信网络相似，显著地增加了频谱利用率和卫星通信容量。多波束天线技术提高了转发器的功率使用效率和频谱资源利用率，是发展大容量卫星通信系统和增强卫星通信市场竞争力的关键技术，高通量通信卫星时代随之而来。 3 窄带卫星通信VS 宽带卫星通信VS 高通量卫星通信 从早期的窄带卫星通信系统实现基本的卫星通信，到Ka 宽带卫星通信以Ka 频段、大容量、提供宽带互联网接入为标志，开辟了卫星互联网接入的新业务，再到今日以多点波束和频率复用（可以在任何频段复用，目前大多采用Ka 频段）和高波束增益为标志的高通量通信卫星（HTS ，High Throughput Satellite ），通信容量通过分配频谱和频率的服用次数得到大幅度扩大，开启了卫星通信新纪元。 高通量卫星（HTS ）已成为宽带卫星通信的主流，高通量通信卫星在使用相同频率资源的条件下，大幅提升了容量并降低了单位带宽成本，单颗容量可达几十Gb/s 到上百Gb/s ，通信容量比传统通信卫星高数倍甚至数十倍。 4 市场主流卫星通信系统一览 卫星通信技术的发展和通信容量的需求促进了卫星通信从窄带走向宽带，又走向如今的高通量时代，卫星通信系统作为连接底层卫星天线和上层通信应用的重要环节，也在不断的发展演进，结合自己2016年和2017年两次参加中国卫星应用大会以及平常的关注，将当前市场上主流的卫星通信系统整理如下，个别系统资料不足，还需进一步完善。4.1 C omtech 的Heights 系统 2017年5月，Comtech EF Data 公布了Heights 动态网络接入（H-DNA ）技术的性能优势。通过H-DNA ，Heights 网络平台提高了卫星终端用户的体验质量。 Comtech 为Heights 网络平台的返回链路设计了H-DNA 。它为用户、服务提供商和卫星运营商带来了很多新的好处。新的波形、增强带宽管理算法和多级别服务质量（QoS ）的应用使得该返回链路接入方案能够自动响应实时流量需求，根据客户的服务水平协议和网络策略提供最佳的解决方案。 H-DNA 提供亚秒级响应时间来改变用户需求和链接条件，而且不会带来通常与其他返回链路接入技术相关联的过度抖动和延迟。另外，H-DNA 还采用了VersaFEC-2高性能低密度奇偶校验（LDPC ）波形、自适应编码和调制、动态功率控制、互联网协议优化、较低的帧开销、多级QoS 和WAN 优化，与同类的其他解决方案相比，它提供了最多的每赫兹用户IP 数据。 H-DNA 根据网络范围的需求分配容量，并确保随着需求的变化，为网络中的用户和站点即时提供带宽，还可以按照用户需求和服务协议级别，为用户分配所有可用带宽，以确保随时使用所有容量。4.2 C omtech 的ViperSat 系统 Viper sat 系统主站由570L 、564L/562L 以及VMS 、VCS 、VNO 服务器等组成，远端站由570L 、564L/562L 组成，带有网口，可以直接传输IP 数据。 Vipersat 的网管系统由VMS 服务器（1∶1热备份）、VMS 客户端、VCS 服务器和VNO 服务器。其出境TDM 载波，入境S-TDMA （自适应TDMA ）载波，其中TDM 载波为64kb/s ，S-TDMA 载波为128kb/s 。网络为星状网。 Vipersat 系统的业务传输采用的是dSCPC （动态SCPC ）载波，modem570L 会自动检测（根据QoS 、协议等）网口收到的数据，并根据需求向主站发送业务申请。主站收到业务申请后会通过TDM 载波发送配置参数，调整远端站（主-远端通信或者（远端-远端）的参数，建立2M 甚至以上的SCPC 通信连接。当通信结束后，modem570L 检测到网口没有收到类似数据时，向主站发送申请，主站通过TDM 下发配置参数，断掉SCPC 链路，远端站改为发S-TDMA 载波。 Vipersat 系统中使用的570L 采用的调制编码与纠错方式是DVB-S 体制，其调制方式为：B/SK/ QPSK/8PSK16QAM 等调制方式，前向纠错编码方式为TPC 、viterb 、RS 和TCM 码。4.3 S TE 的iDirect 系统 iDi rect 系统主站为插卡式设备，主要由电源板、调制板、 卫星通信系统汇总 任 政，陈 霁 摘要：本文综合介绍了各种卫星通信系统，阐述了卫星通信作为地面通信的一种补充通信方式取得巨大的成功，卫星通信已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。 关键词：卫星通信系统；VSAT ；多波束；高通量doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.05.015中图分类号：TN927+.2 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）05-0027-03
卫星通信系统实际案例 卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星段在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。 在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。比较适用于点对点大容量的通信。近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需用上下变频把各地球站信号分开、适合数字通信、可根据业务量的变化按需分配传输带宽，使实际容量大幅度增加。另一种多址技术是码分多址(CDMA)，即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。CDMA采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强、有较好的保密通信能力、可灵活调度传输资源等优点。它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。 1.铱星系统是美国摩托罗拉公司（Motorola）于1987年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统，它与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信。 铱系统卫星有星上处理器和星上交换，并且采用星际链路（星际键路是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的一大特点），因而系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的投资费用。铱星系统除了提供电话业务外，还提供传真、全球定位(GPS)、无线电定位以及全球寻呼业务。 2.全球星系统的基本设计思想是利用LEO 卫星组成一个连续覆盖全球的移动通信卫星系统。向世界各地提供话音、数据或传真、无线电定位业务。它是作为地面蜂窝痛信系统和其他移动通信系统的延伸，与 这些系统具有互运行性。此外，它还是一个类似于无绳电话的无线电话系统，但其服务范围不受限制，同一手持机就可以在世界上任何的地方、任何时间与任何地方的用户建立可靠、迅速、经济的通信联络。全球星系统以高技术、低成本作为设计思想，故系统具有以下主要特点： 由于90％的呼叫是本地呼叫，故系统没有星际交叉链路，不会旁路现有的公共网，降低了卫星成本通话费用。 面系统存在多种标准，为与其兼容，无星上处理。 CDMA技术，提高了频率利用率，在同一个频率上，允许同时通话的用户多达20个，而且还提供保密和防伪功能，可改善服务和提高可靠性，同时降低了成本和功耗。 3低轨道通信系统是只能实现数据业务全球通信的小卫星移动通信系统，该系统具有投资小、周期短、兼备通信和定位能力、卫星质量轻、用户终端为手机、系统运行自动化水平高和自主功能强等优点。
华东交通大学理工学院 论文题目： 卫星通信发展动态 课程：现代通信技术与业务姓名；吕进 专业：通信工程 班级：12 通信2班 学号：20120210420243
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信自1945年发展至今，大大加速了社会信息化的进程。我国卫星的研究和使用始于20世纪70年代初。卫星通信应用主要包括数据传输业务中的应用、移动通信系统中的应用、视频广播业务传输中的应用、电话等交互式业务传输中的应用。随着卫星通信技术的进步和卫星通信能力的提高，卫星通信应用范围愈来愈广泛，服务水平愈来愈提高。在当今地面通信飞速发展的情况下，卫星通信在发展市场中虽然遇到很大的困难和风险，甚至遭受重大挫折，但由于它的不可替代的特点决定了它仍要发展和应用。因此，从全局和长远来看，未来卫星通信的发展前景仍是光明而美好的。我国卫星通信方面的发展目标：管好、用好现有卫星通信系统，积极发展新业务、新市场、新系统并坚持自主建设。 【关键词】卫星通信卫星数据传输卫星移动通信卫星视频广播卫星电话交互
前言 1 第一章卫星通信发展简史 2 第二章卫星通信应用 3 第一节数据传输业务中的应用 3 第二节移动通信系统中的应用 3 第三节视频广播业务传输中的应用 4 第四节电话等交互式业务传输中的应用 4 第三章卫星通信的发展趋势及我国卫星通信的发展目标 5 第一节卫星通信的发展趋势 5 第二节我国卫星通信的发展目标 6 结论7 参考文献8
前言 卫星通信是航天技术和通信技术结合的，由计算机控制的先进通信方式。它是在微波通信基础上发展起来的一种特殊形式的微波通信。 卫星通信是指利用人造地球卫星作为离地面很高的中继站，在两个或多个地球站之间转发无线电信号，从而实现它们相互之间的信息交换和信息传输的通信方式。 它所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz)。可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。多年来，它在国际通信、国内通信、军事通信、移动通信和广播电视等领域得到了广泛应用。下面我们就从卫星通信的发展简史、应用、趋势等方面对卫星通信进行概括和综述。
卫星通信基站选址及勘察一、间介 （一）项目建设基本流程 （二）无线设计基本流程 一般来说，一个完整的项目应该包括：项目启动、选址、勘察、 设计、出版归档、会审等五个阶段（过程），如果会审的结果需要进彳亍修正设计，则还包含设计修正阶段（过程） （三）规划、可研报告编制流程 立顶阶段实能阶段验收投产阶段
（四）选址及勘察工作内容 1、选址 工程阶段：可研、规划阶段；初步设计（两阶段设计）；施工图设计（一阶段设计）。 工作内容：根据网络规划方案或现有网络布局情况，对新增或搬迁站点的建设位置进行选定。 选址是网络建设从规划走向实施的第一步，实际网络是否基本符合规划设想，选址的恰当至关重要 选址是网络建设的奠基石，优质的网络建立在科学的选址上 2、勘察 工程阶段：初步设计或施工图设计 工作内容：在移动站点建设现场收集设计工作的必备数据，是着手进行设计的前提。勘察的输出主要有：勘察资料（勘察表、勘察草图、照片等）、勘察数据。这些资料、数据是后续设计阶段的重要基础，必须保证其正确性和完整性。 二、流程及方法 （一）选址流程及方法 1、工作流程
召开项目 启动会 2、选址方法 1）选址前准备 计划 时间、地点、人、工作量、车、钱 沟通 领导、甲方、相关人员、司机 资料 电子地图（纸质地图）、规划方案（建设原则、建设思路、布点图）、通信录当地基本情况（话务、覆盖、城市规划） 工具 包、勘察夹、勘察表、勘察纸、四色笔、
相机、手提电脑、指北针、测距仪、GPS望远镜、皮尺、卷尺…… 测试软件、测试设备、车载电源？ 2）选址 了解环境 明确周围基站位置 核实规划目标 确定目标 基本要求：位置、高度、机房、天面、承重、业主、电、传输；安全性要求：洪涝区、高压电站、加油站、滑坡山体、航空管制 区、易燃易爆区、粉尘区…… 业主要求、市政规划情况； 备选点 记录资料 周围环境：描述、拍照（30/12 ）、建筑物外观（物业用）基本信息：位置（GPS地址）、高度、机房条件、天面条件、承重、业主联系方式、特殊要求填表（选址记录表） 3）选址后工作 当天 整理选址数据：照片、记录表、选址明细表、布点图汇总讨论，确定明天选址目标 回单位前 向甲方汇报选址情况
课程论文（设计） （ 2009 级） 论文（设计）题目卫星通信系统的研究作者 分院、专业 班级 指导教师（职称） 字数 5千字 成果完成时间
卫星通信系统的研究 通信技术 Xxx专业xxx班 xxx 指导教师 xxx 摘要：本文所论述的移动卫星通信系统由卫星和地面基站两大部分组成，是基于人造地球卫星作为中继基站放大或处理无线电信号后进行转发，在两个或多个地面基站之间进行的通信过程或方式。地面基站实际上是卫星系统与地面公众通信网的接口，地面用户通过地面基站接入卫星系统形成通信电路。 关键词：卫星通信；地面基站；中继基站；公众通信网 Study of Communication System Based On Satellite Communications technology Xiong Huafeng Instructor: An kang Abstract: This paper presents the satellite communication system by satellite and ground station two major components, is based on the artificial earth satellite as a relay base station radio signal amplification or processing carried forward, in pair or more of the ground station communication process between or manner. In actually a satellite system ground station and ground public communication network interface, on the ground through the ground station users access to satellite communications system formed the circuit. Key words: Satellite Communications; Ground station; Relay station; Public communication network