衛星通信概述精選(九篇)

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第1篇：衛星通信概述范文

進行了寬帶衛星IP通信網絡的概述，同時從物理層、網絡層和傳輸層三方面介紹了寬帶衛星IP通信網絡中的可靠關鍵技術。

【關鍵詞】

寬帶衛星；通信網絡；傳輸技術

科學技術的發展推動了通信技術的發展，寬帶衛星通信網絡應運而生。寬帶衛星通信能夠為多媒體提供通信方式，這種通信方式無所不在。在一些高速數據業務如多媒體廣播等，時延要求較低，且具有傳播性質的高速數據業務方面，這種通信方式很有優勢。地面覆蓋面廣、網絡一體化等都是寬帶衛星通信網絡的優點，這已經成為當前熱點之一，因此，對寬帶衛星IP通信網絡中可靠傳輸技術的研究不可不提。

1寬帶衛星通信網絡概述

寬帶衛星IP通信網絡的傳輸技術對于通信技術的發展有很重要的意義，了解傳輸技術之前，對寬帶衛星網絡進行簡述，簡述分為當前寬帶衛星網絡發展現狀、寬帶衛星通信的發展前景兩方面的內容：

1.1寬帶衛星通信網絡發展現狀科技的進步推動了通信的發展與進步，同時通信基礎的日漸完善加上近來發展迅速的多媒體行業也對寬帶衛星通信的發展貢獻了很大力量，因此對寬帶衛星通信技術的研究一直在進行，各個國家都沒有停止，而且對成為當前通信的新熱點之一的寬帶衛星通信系統的研究也在進行且有一定進展。該系統在遠距離通信傳輸方面將衛星通信的作用發揮得很好，不僅如此，它還能夠提供多種通信方式以供選擇如從話音到數據、從單一通信到多媒體通信、從固定到移動等。寬帶衛星的面向范圍很廣，企業集團、多媒體提供商、衛星數字電視直播、寬帶接入、交互式遠程教育等都是其應該涉及到的范圍，要注意個人服務應是其發展的主要方向，而且在前文說到的一些高速數據領域中，寬帶衛星還有很大的優勢性。

1.2寬帶衛星通信的發展前景Internet的迅速發展，使得寬帶衛星通信市場前景十分可觀。從互聯網誕生的一刻到現在，多媒體網絡已經發展到很大規模，成為全球最大，其中幾乎包括了所有通信系統，且發展仍然十分迅速，各個網絡技術都在改進IP業務的質量，而衛星通信能夠遠距離傳輸且覆蓋范圍廣，新的衛星系統下，全球通信設施可以得到全面加強。衛星系統也在受著Internet日新月異的新業務的影響，故其發展前景十分廣闊。加上由于未來龐大的潛在需求和寬帶多媒體衛星通信技術基礎的強化以及頻率資源等各項基礎，寬帶衛星將提供一種特殊形式的Internet———即在空中運行，這種形式很符合用戶需求，而且有很高的接入能力，能夠為用戶提供高速服務；同時也可以提供寬帶數據廣播業務，數據文件廣播與多媒體流式文件都被包含在內；此外也將被運用到各個領域，產生巨大的經濟效益。

2寬帶衛星通信網絡中的傳輸技術

寬帶衛星IP通信網絡傳輸技術可以說是寬帶衛星通信技術發展的關鍵環節，下面介紹在寬帶衛星通信網絡中的可靠關鍵技術，主要從物理層技術、網絡層技術和傳輸層技術三方面展開敘述：

2.1物理層技術為了降低衛星系統地面段的成本，可以采用衛星間雙向通信道路，即星間鏈路，星間鏈路還可以使系統空間段變得更為靈活。低層協議的正確選擇關乎到星間鏈路的可靠數據傳輸。從導航和數據采集來看，自治星座取決于可靠的數據傳輸，必須保證信息傳輸的正確性、順序性，使其沒有重復，不會出現多余延時，此外，對數據速率、距離和功率等多個方面的需求都要在考慮范圍之內。此外，系統的抗干擾能力和安全保密能力也應該是寬帶衛星網絡星間數據傳輸系統的可靠性表現。

2.2網絡層技術網絡層技術主要包括與星座有關的路由、組播和QoS三方面的內容。星座系統一種非靜止軌道衛星系統，星際鏈路是其大多都有的，切換是該網格狀星座系統中的一個問題，加上星際鏈路，更是使得衛星網絡拓撲的復雜性有所增加。一種是極軌道星座，衛星相對速度太快，無法建立兩個反向軌道面之間的星際鏈路；另一種則是玫瑰星座，出現曼哈頓模型網絡結構的變形結構，即為一種完全環形的網格狀拓撲。以上所說兩種星座都能夠通過星際鏈路實現路徑連接。衛星的高速運動，加上拓撲的高度變化，使路由出現了許多問題，拓撲信息的不斷改變造成了地軌衛星系統中信息的不徹底性，即信息不能得到及時更新。這就需要根據實際情況，起到屏蔽衛星移動性的目的。帶有星際鏈路的星座系統不論是太空部分還是地面部分，信道容量都很大，而天空與地面的接口部分，則成為需要解決的一大問題。若是將組播用于將數據傳送到更廣地區得地面終端，則能夠打破無線接口的有限性的限制，不必利用虛電路進行復制分組。差別服務和綜合服務是QoS管理機制的兩種方法，在通信中，衛星鏈路的一些特性可能導致其損害。能夠無縫接入基于IP的地面網絡，是比較理想的寬帶衛星通信系統。

2.3傳輸層技術網絡可能會在寬帶時延較大的寬帶衛星網絡中，出現堵塞情況，影響視頻或者話音業務的提供，可能使其發生丟包或者延時，即中斷。出現中斷是因為寬帶衛星網絡受到TCP分組流強突發傳輸的影響，這種TCP分組流還可能會影響TCP流本身的性能。

3總結

寬帶衛星IP通信網絡的可靠傳輸技術影響著寬帶衛星通信網絡的發展，需要不斷研究，發展現有的衛星系統，加快世界發展。

參考文獻

[1]徐碧越，陳紹山.國內外衛星寬帶多媒體傳輸發展[J].上海信息化，2014（5）：81~83.

[2]李宏.衛星單向廣播鏈路IP數據傳輸技術[J].計算機與網絡，2012，38（6）：48~51.

第2篇：衛星通信概述范文

1 VSAT衛星通信系統概述

1.1 VSAT衛星通信系統的網絡構成及連接方式

VSAT衛星通信系統主要包括三部分。第一，是主站。主站就是指樞紐站。主站中包括天線、VSAT主站終端設備、網絡控制中心等。其中，天線使用的是圈套口徑的天線，這樣可以有效減少發射功率。主站在VSAT衛星通信系統中具有比較重要的作用，可以對整個通信系統的運行過程進行監控和管理；第二，是通信衛星。通信衛星其實就是中轉站，可以對地球傳輸過來的信號進行處理，并將其傳回到地球上；第三，是小站。小站包括兩部分，一部分是安裝在戶外，通常是安裝在建筑物的頂層。另一部分要安裝在室內。戶內的設備和戶外的設備是連接在一起的，大多是通過電纜相連。VSAT小站具有語音功能，可以進行通話。這樣，電話網上的用戶就可以通過小站和主控站進行通話。

VSAT衛星通信系統主要是通過軟件對系統工作過程進行控制。VSAT衛星通信系統支持多種連接方式，可以根據用戶的要求選擇連接的方式。VSAT衛星通信系統的連接方式可以歸納為兩種，分別為點多點連接和點對多點連接。首先，介紹點對點連接。點對點連接是通過空間信道完成的。在實踐過程中，采用點對點的連接方式可以選擇下述幾種數據傳輸的方式。第一種是異步字符透明傳輸。其中包括雙向數據傳輸和單向數據傳輸兩種方式。數字廣播行業中使用的是單向數據傳輸方式，如果是字符型終端則應采用雙向數據傳輸的方式；第二種是同步位透明傳輸。其中也包括雙向數據傳輸和單向數據傳輸兩種方式。在開展點多點廣播業務時可以采用單向數據傳輸的方式。其次，介紹點對多點連接。點對多點連接包括兩種形式，一種是同一小站不同的數據端口和主站同一端口連接在一起。另一種是不同小站數據端口和主站同一端口連接在一起。異步字符廣播式、同步位透明廣播方式等均屬于點對多點的連接方式。

1.2 SAT衛星通信系統的特點

相比于一般的通信系統來說，VSAT衛星通信系統具有下述特點。第一，VSAT衛星通信的容量比較大，成本比較低；第二，VSAT衛星通信系統中衛星的體積不斷增大，轉發器的數量不斷增多；第三，隨著VSAT衛星通信技術的不斷發展，出現了微型地球通信網，可以滿足更多用戶的使用需求；第四，VSAT衛星通信技術在使用的過程中不會受到地形、地物的影響，對使用環境條件的要求比較低；第五，VSAT衛星通信設備安裝過程比較簡單，1到2天就可以開通一個VSAT小站；第六，VSAT衛星通信的質量比較高，很少會出現信息傳輸錯誤的現象。

2 VSAT衛星通信存在的問題

（1）投資者對VSAT衛星通信系統了解不全面。早在上世紀80年代就出現了VSAT衛星通信技術，但直到90年代也沒有人進行相關方面的投資。后來，一些投資者進行了VSAT衛星通信系統的投資，但并沒有了解清楚VSAT衛星通信系統，只是認為VSAT衛星通信技術屬于高新技術，投資的回報率會比較高。當發現在短時間內難以取得回報時，很多投資者都撤資了；（2）缺少有利的市場經濟條件。目前，我國雖然已經開放了VSAT衛星通信業務，但卻對VSAT公司進行了很多的限制，從而影響了VSAT公司的發展；（3）沒有形成行業管理特色。VSAT衛星通信行業發展的速度比較快，在其快速發展的過程中相關的制度規定卻還不完善。再加上VSAT衛星通信行業本身涉及到的業務比較多，管理比較復雜，從而使得很多VSAT公司不知道該如何管理，沒有形成行業管理特色，進而影響了管理的效果。

3 VSAT衛星通信的應用

目前，隨著相關技術的不斷發展，VSAT衛星通信技術在不斷完善，在各行各業中都具有較為廣泛的應用。例如，在金融、證券、地質、交通、物流等領域中都會涉及到VSAT衛星通信技術。本文將以某煙草全國衛星通信專用網為例，介紹一下VSAT衛星通信技術的具體應用過程。

某省是我國煙草生產的重點地區，對于全國煙草市場的發展具有重要的影響。建立全國衛星通信專用網可以更好地追蹤卷煙生產銷售的信息。全國衛星通信專用網中主要包括兩部分。一部分是地面段。其中主要包括中心控制站和VSAT小站。中心控制站有一個。VSAT小站有2214個，在全國各個連鎖店。另一部是空間段。其中主要是Ku頻段轉發器。在全國衛星通信專用網中使用了兩種類型的數據傳輸網。一種是雙向數據傳輸網，主要是用于中心控制站和小站之間的數據通信。另一種是電話網，主要是為了滿足電話通信的需求。電話通信網采用的是SCPC/DAMA制式，數據通信網采用的是TDM/TDMA制式。如果是從中心控制站向小站傳輸數據，則需要經過TDM信道。如果是從小站向中心控制站傳輸數據，則需要經過TDMA信道。

第3篇：衛星通信概述范文

針對寬帶衛星通信系統RSM-A進行簡要介紹，其中包括系統組成、協議棧結構、通信體制等，并對其空中接口物理層功能進行闡述，為系統設計者提供參考。

作為衛星通信的重要發展方向。寬帶衛星通信日益受到人們的重視，2004年起，歐洲標準化組織ETSI相繼出臺了一系列寬帶衛星通信的標準，為寬帶衛星通信系統的設計提供指導與參考。其中基于星上再生處理的網狀衛星系統(Regenerative Satellite Mesh RSM-A)采用星上再生式處理轉發技術，可實現網內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星通信系統Spaceway3上成功應用。

概述

1.系統組成及接口定義

(1)系統組成

RSM-A系統作為寬帶多媒體衛星通信(Broadband Satellite Mesh BSM)系統的一種實現方式，主要由網絡運行控制中心、寬帶通信衛星，用戶終端、用戶設備等實體組成，各實體功能如下：

網絡運行控制中心(Network OperatIon Control Center NOCC)：主要功能包括控制用戶終端接入控制，網絡實體的管理、地址解析及資源管理等相關功能。

衛星載荷：衛星的一部分，完成空中接口的功能。在本系統中，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。

用戶終端(ST)：安裝在用戶側，可為IP業務在衛星網絡中的傳輸提供服務。

用戶設備：為運行應用層程序的實體(通常為PC)，可以直接連接用戶終端，也可通過用戶網絡與用戶終端相連，用戶設備存有到一個或多個目的用戶終端的路由信息，可將IP數據通過衛星網絡發送至目的用戶設備。(2)網絡接口定義

BSM系統中各實體之間的接口(見圖1)定義如下：

U接口：用戶終端與衛星有效載荷之間的物理接口(也稱空中接口)，用戶終端發送和接收的所有數據(包括源終端發往目的終端的用戶數據，發往網絡運行控制中心的信令及管理數據等)都是通過該接口進行傳輸。

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

N接口：用戶終端與網絡運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，用于傳輸對等層面的信令和用戶數據。

2.系統工作原理

在BSM系統中，所有的用戶終端使用相同的空中接口，上行鏈路采用點波束，將衛星覆蓋區域在地理上分成了許多小區，采用FDMA-TDMA傳輸方式，而下行鏈路采用TDM傳輸方式，其中點對點傳輸采用點波束，廣播服務采用區域波束。根據配置不同，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E1速率)。

衛星與NOCC共同完成上行鏈路的帶寬分配，衛星將來自上行鏈路的信號還原為信息分組，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。根據每一個方向的傳輸數據流，所有用戶終端及信關站終端以動態方式共享衛星帶寬以保證各自業務的傳輸。

如圖2所示，BSM系統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載波構成。每個上行鏈路小區分配數個獨立的載波。FDMA-TD MA有幾種可選擇的載波模式支持突發用戶數據在幾百kbps到幾Mbps的速率范圍內傳輸。

下行鏈路為多個TDM載波。每一個TDM載波對一個指定的地理區域提供用戶通信，并且在每―個下行鏈路時隙這組載波能被重新分配用于服務不同的下行鏈路小區。根據需要，每顆衛星下行鏈路的容量能夠在點對點服務與廣播服務之間分配。

2.3　協議棧描述

RSM-A系統的空中接口在邏輯上可分為P接口和U接口，P接口是終端之間對等的接口。U接口是用戶終端與衛星載荷之間的接口。圖3給出了以用戶終端為視角的RSM系統用戶面體系結構。用戶終端提供各個層次的接口功能，保證空中接口協議與用戶接口協議(如以太網、USB)之間能夠實現互聯。

3.物理層描述

3.1　概述

RSM-A系統物理層所提供的服務如下：

初始捕獲與同步

根據MAC層的指示，將來自MAC層的分組送入指定的時隙及信道

將接收到的分組送往MAC層進行過濾

當檢測到鏈路不可用時通知相應的無線資源管理層實體

根據無線資源管理層的指令進行傳輸功率的調整

如前所述，上行鏈路與下行鏈路的特點決定其物理層的實現機制是不同的。圖4給出了物理層的實現流程及功能。

3.2　幀結構及載波模式設計

在RSM-A系統中，為了便于時間同步，上下行鏈路超幀長度均為768ms，每個上行鏈路超幀包括8個上行幀，幀長為96ms，每個下行鏈路超幀包括256個下行幀，幀長為3ms。上下行鏈路幀的對應關系如圖5所示。

第4篇：衛星通信概述范文

【摘 要】移動衛星通信是現代衛星通信是現代衛星通信的一個重要發展方向，隨著衛星通信向高頻段（K頻段、K頻段）發展，移動衛星通信也必然要走向更高頻段。本文就Ku頻段衛星技術展開討論，以Ku波段衛星數字廣播為例 ，來闡述Ku衛星技術的應用與發展。

【關鍵詞】Ku頻段；衛星技術；應用

衛星通信具有廣域覆蓋的特點，且不受時間、天氣和地形的限制。Ku頻段頻譜資源豐富，有條件建設寬帶大容量衛星通信系統，能同時支持數據、語音、圖像和視頻業務，在應急通信中彰顯優勢。

Ku頻段星載天線的尺寸和轉發器的輸出功率有限，而衛星距離地球表而的垂直距離約為36000 km，電波傳播損耗大，雨衰嚴重。為了建立可靠的高速率通信鏈路，要求地而站天線達到足夠的增益。一般來說，對于小型地球站，其天線增益應至少達到28 dBi，天線波束寬度小于50。作為衛星通信的移動載體，車輛、艦船和飛機在運動狀態下，其方位、俯仰和橫滾姿態角度的快速變化均能使天線波束不能準確對星，如果天線不能快速、準確地對星跟蹤，將導致通信質量下降甚至通信中斷。

移動載體的姿態變化以及所在的地理經緯度，造成衛星來波信號與天線存在極化偏轉角，如果不能動態調整天線的極化方向，將對同頻率極化復用的相鄰信道進行干擾。我國幅員遼闊，為了兼顧高緯度和低緯度l星移動通信業務，地球站天線波束的仰角掃描范圍為20～90，屬于寬角跟蹤。

1 .概述

目前，國內衛星通信網中已建成的衛星通信地球站均工作在C頻段（4 GHz/6 GHz），由于國內微波通信干線也采用同一頻段，頻率資源十分緊張在選地球站站址時，需要進行復雜的干擾協調工作，這給地球站的建設帶來了較大困難近年來，由于對信道容量的需求不斷增加，促進了雙極化頻率復用技術的應用和10 GHz以上頻段應用技術的發展。

衛星廣播是我國最重要的大眾信息傳播平臺之一，我國衛星廣播的廣播方式主要有C、Ku兩個波段隨著數字電視廣播技術的發展，西方國家已經接連關閉了C波段的數字模擬信號，全部采用穩定性更好的Ku波段進行數字電視廣播信號的傳輸，我國雖然距離廣電視信號全部數字傳輸化還有一定距離，但近年來Ku波段數字信號在我國的發展現狀也是喜人的。

2 .Ku波段衛星數字廣播的特點

2.1 Ku波段衛星廣播的特點

（1）Ku波段衛星單轉發器功率一般比較大，多采用賦形波束覆蓋，衛星EIRP較大，加上Ku波段接收天線效率高于C波段接收天線，因此接收Ku波段衛星節目的天線口徑遠小于C波段，從而可有效地降低接收成本，方便個體接收；（2）C波段衛星廣播遭受地面微波等干擾源的同頻干擾比較嚴重，而Ku波段的地面干擾很小，大大地降低了對接收環境的要求；（3）降雨對Ku波段衛星廣播的影響比較嚴重，其上下行信號降雨衰耗遠大于C波段，暴雨情況下Ku波段上行或下行鏈路瞬間雨衰量可超過20dB，而C波段最大雨衰量一般不超過1dB。

2.2 衛星數字廣播的特點

Ku波段相比于C波段最大的應用優勢在于利用Ku波段我們能夠實現數字廣播電視節目的傳送，這也正是Ku波段大量取代C波段的根本原因所在。隨著數字壓縮技術在衛星廣播電視領域的應用，相比于C波段的數字模擬信號，人們更加青睞于Ku波段的數字信號。

數字壓縮技術在衛星廣播中的應用是廣播電視傳送技術的一次重大變革，采用MPEG-2視頻壓縮標準及MUSICAM 音頻壓縮方法的DVB-S衛星數字廣播具有模擬方式不可比擬的優勢，毫無疑問地會在衛星廣播領域迅速取代傳統的模擬調頻傳送方式。 （1）利用數字壓縮技術的衛星數字廣播極大地降低了傳送的視音頻碼率，對衛星轉發器的頻帶及功率需求大大低于模擬方式，同一轉發器可播送更多的節目，大幅度降低了節目播出費用；（2）衛星數字廣播由于采用了強有力的糾錯算法，傳送質量很高，接收限很低。與模擬廣播接收質量的漸變式劣化不同，只要在接收門限上，數字廣播信號就沒有可察覺的失真、干擾和衰弱； （3）衛星數字廣播可提供數據傳輸和多媒體功能及加擾和授權的能力，特別有利于直接到戶的付費服務。 Ku波段衛星數字廣播結合了Ku波段及數字技術的特點，非常適合于分散的小口徑天線個體接收，特別是衛星廣播電視節目直接到戶DTH服務，而由于Ku波段雨衰問題比較嚴重，做為可靠性要求非常高的衛星節目分配業務則選用C波段傳送更為有利。

3.Ku波段衛星數字廣播上行系統應用技術與發展

衛星廣播傳輸相比于傳統的廣播電視信號傳輸，對上行系統有著較為特殊的要求，應用Ku波段建立的衛星數字廣播上行系統，相位噪聲更低、幅頻特性更好且群延時性更優。

與C波段模擬上行系統不同之處主要有三點.（1）Ku波段衛星數字廣播上行系統要適合于數字傳輸的特殊要求，這就要求上行系統要有更低的相位噪聲、更好地幅頻特性和群時延特性； （2）Ku波段衛星數字廣播上行系統所使用的上行天線波束半功率角度很窄，對天線的機械精度和跟蹤精度提出了更高的要求。如國產Ku波段13米上行天線其主反射鏡鏡面精度達0.5mmR.M.S，付反射鏡鏡面精度達0.17mm R.M.S，天線跟蹤精度達0.013°R.M.S；（3）Ku波段衛星數字廣播上行系統要采取上行功率控制手段，以便自動補償或消除在衛星上行鏈路出現的雨、雪、云、霧等對上行信號的衰減作用。

這幾點奠定了Ku波段應用于衛星數字信號傳輸的基礎、為了滿足衛星廣播信號傳輸的特殊要求，Ku波段衛星數字廣播的上行系統天線波束功率角度很窄，且對天線機械精度有著極高的要求、為了彌補Ku波段陰雨天信號衰減率過高，一般會采用自動補償或上行功率控制的手段抑制不良天氣對上行信號的衰減作用。

為了更好的做好Ku波段廣播信號的上行控制，我們首先可以利用上行天線接收下來的衛星信標強度變化控制，實現對上變頻器的供方輸出控制，采用該方法時要注意做好信標接收機和功率控制器斜率的調整、另一種功率控制方法就是通過檢測上行階段的大氣噪聲溫度實現的，通過對上行大氣噪聲的監控我們能夠計算出信號衰減數值，并以此為基礎控制功放輸出功率，保證信號抵達衛星時仍然能夠保有較好的質量。

目前西方發達國家已經基本上關閉了c波段的衛星模擬信號，Ku波段衛星數字廣播以其信號傳輸質量高、個性化點播、價格更便宜等特點已經成為現代廣播電視發展的主流。在Ku波段衛星數字廣播信號不斷發展的前景下，Ku波段衛星數字廣播必然能夠得到進一步的推廣應用和發展。

參考文獻：

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[2]楊書奎，仇愛軍，湯軍. Ku波段衛星移動通信的關鍵技術分析[J]. 通信與廣播電視，2007，03：17-24.

[3]鐘志剛. Ku頻段衛星通信技術在地球站工程設計中的應用[J]. 郵電設計技術，1999，07：3-9.

[4]劉義. Ku頻段衛星通信鏈路特性分析[D].吉林大學，2007.

第5篇：衛星通信概述范文

關鍵詞：GMDSS衛星通信系統；航海安全；發展前景

GMDSS衛星通信系統，中文翻譯為全球海上遇險和安全系統，開發于1992年，該系統開發目的在于保護海上人民及財產安全。隨著現代科學技術的發展，GMDSS系統產生了日新月異的變化。但也因為現代科技發展迅速，GMDSS也面臨著更大的挑戰。由此，科學研究者、GMDSS系統操作員，作為GMDSS接觸最密切的成員，使GMDSS系統的革新與發展跟上時代的需求與腳步，是他們最大的使命之一。

1 GMDSS系統概述

1979年由聯合國提出的國際海上搜救條約是建立GMDSS衛星通信系統的最初動力。其目的在于建立起最全球性的現代通訊系統，涵蓋面廣。在系統范圍內無論什么類型的海上行駛工具出現任何故障，距離較近的各個搜救點得到求救信號后，由可以提供支援的、可在最短時間內進行搜救與各項協助的搜救點提供最直接的幫助。若事故范圍較大，可由較多個搜救點通力合作，一同處理海上事故。在平時，GMDSS系統還可以為各個海上行駛中的船只提供日常安全信息[1]。

2 GM DSS的功能概述

GMDSS最主要的功能是全球范圍內的海上救助。當有船只發生事故，附近搜救點與海上船只可迅速獲取其求救信息，并在第一時間內提供海上救援。其次，GMDSS還提供日常的海上信息，如天氣警報，保障海上船只的安全行駛。為了GMDSS系統可以更好的發揮作用進行第一時間內的海上救援行動，它要求進行海上行駛的船只，不論行駛在哪個地方，都須具有以下5大功能：一、船上有至少兩個報警系統，且必須相互獨立；二、可以接收到其余船只的事故報警；三、可以發送并且接收協助救援的船只信號；四、可以發送并且接收GPS定位信號；五、可以發送并且接收日常的安全信息，如天氣警報等。自1992年起GMDSS系統存在，利用它的遇險警報可以發射出第一時間需要救助的求救信號。GMDSS系統的主要功能是在船只發生各種事故時向RCC發出求助警報，RCC可以在第一時間內規劃出搜救行動，并立即執行[2]。由聯合國的海上救助公約規定，救助附近發生事故的船只是海上行駛的所有船只的義務。但此公約在真正實行中的結果是在船只較少的區域中，海上救援活動并不是時時都能在第一時間開展。

3 GMDSS衛星通信系統對航海安全的作用

報警信息可以準確無誤地從遇險船只處發射、迅速地被附近搜救點接收，這是一個救援行動最重要的開始。GMDSS系統正是為此而生的。它可以提供各種各樣不同情況下的求救方式，讓遇險的船只在各種遇險情況下準確無誤、快速地發射出求救信號變成現實。GMDSS系統提供的是一鍵式得求救報警系統，在任何緊急情況下，只要遇險船只上的工作人員按下此鍵，就可以完成快速的求救報警。求救報警可以告訴搜救點遇險船只具體的遇險位置、船只類型、遇險類型等有助于救助行動的的一切相關信息[3]。若遇險情況有緩和的現象，遇險船只可通過具體的求助信號補充一些遇險信息，來幫助搜救船隊的救援行動。當岸上的搜救點接收到遇險警報后，可以通過派遣救援隊伍、發射相關信息給遇險船只附近船只等方式進行救援行動的開展。具體救援行動從實際情況考慮出發，一切以生命安全為先作為考慮因素。

3.1 衛星系統報警

首先，可以通過INMARSAT系統進行報警。設置于A、B、C、F77船站上的報警按鈕或報警菜單，便于相關人員在事故第一時間內進行報警，通過GPS技術與其他船舶相連接，可以將本船的位置、航線等信息發至別船來進行相救。

其次可以通過COSPAS-SARSAT系統衛星示進行位置的標定，并通過（EP IRB）系統自發報備。EP IRB的報警操作方式是手持方法，在遇到緊急情況下會自動發放衛星示位標，使其在海面上漂浮。另外， EP IRB的工作環境溫度在-30～+70度的范圍之間，從 20m的高度落入水中也不會有絲毫損傷，能在水下10m狗狗正常工作，保持5min以上的密閉性，無論怎樣的傾斜或是搖晃，都能夠保證準確無誤的想求救信號發出。

3.2 地面系統報警

地面系統的報警工作原理是帶有DSC功能的甚高頻、中高頻、高頻技術。能夠在頻率為VHFCH70、2187.5KHz、及4、6、8、12、16MHz頻段的頻道上完成報警。在A1海區中的船只，主要通過DSC在VHF的70頻道上進行報警，同時也可以使用MF（2187.5KHz）的頻道進行報警。在A2海區中的船只，主要在2187.5KHz頻道上進行報警，也可以通過VHF的70頻道進行報警，以上兩種方法都是可行的。在A3、A4海區中的船只，主要以HF（4、6、8、12、16MHz頻段）的頻道進行報警，也可以通過VHF的70頻道、MF（2187.5kHZ）報警進行報警，以上兩種方法都是可行的。由此可見，無論船舶處于1、2、3、4海域，都可以通過兩種以上的方式進行預先報警[4]。此外，GMDSS針對每個報警頻道都有專門的后續通信頻率，有助于下一步的救援開展。

通過GMDSS，可在船到岸、船到船、岸到船這三個方向上進行遇險報警。系統對于報警的靈敏度極高，因此失誤率極低，使得船只的預先救援成功率大大增加。但是，只有在100米之內的船到船的報警才會有效，因此如果遇險船只的周圍100內沒有其他船只，GMDSS就可利用衛星通信或高頻（HF）通信，向海岸救援站援助。救助協調中心（RCC）一單接受到這樣的營救援助信號后，就會向其他船只發信遇險船舶的相關信息進行海上援助。RCC可利用衛星通信系統將船舶的遇險信息發送的其他電臺，便于獲得更加寬廣的救援力量。在接收到遇險報警的轉發后，在遇險船只附近的船舶可以在第一實踐與岸上與海上相關人員建立建立通信，以便協調援助。

4 GMDSS衛星通信系統的發展前景

4.1 拓寬衛星通信系統輻射范圍

GMDSS衛星通信系統由各種服務板塊組成，其中一塊是國際移動衛星。隨著現代技術的發展，國際移動衛星也在被不停地修改與完善。但是，該系統的覆蓋面較小，只有南緯700到北緯700的范圍，這就是它最大的局限所在。近年來新開發的北極附近的航線就無法在此范圍之內。經過科學研究者不斷的努力，第四代國際移動衛星已經沖上云霄在天上建立了區域網，但由于之后太空中未知因素的影響，并不確保它不會遇到各種挑戰，若GMDSS系統對于國際移動衛星的依賴性過強，將會導致GMDSS也受到未知的挑戰。根據GMDSS系統改革工作規劃，在未來的十年中，GMDSS衛星通信系統將完成質的飛躍。多元化是GMDSS系統改革的最終目標。屆時，只要是符合IMO決議及相關文件要求的，都可以成為GMDSS系統的服務商，打破IMSO“獨權”的現象[5]。目前，中國北斗系統正在加緊系統改善的步伐，爭取早日可以符合IMO決議及相關文件，成為GMDSS系統的服務商之一。

與此同時，電話與電傳也不將再是求助報警的唯一方式，GMDSS衛星通信系統的業務將得大大幅度的擴張，E-MAIL等新型的報警方式正在研究試行中。隨著科技日新月異的發展、數字網絡方式的傳輸，海上的救援方式和救援行動將會開展得更加高效。

4.2 鞏固地面通信系統成果

4.2.1 引入E-MAIL新設備

傳統的NBDO由于存在電臺數少、操作不簡便等缺點，E-MAIL等新媒體下的網絡產物已經有取代NBDO的趨勢。目前，E-MAIL已經被國際移動衛星系統下的某些船站接收，并得到了大力支持。尤其是國際移動衛星系統中的F船站，已經可以實行E-MAIL通信，該方式下的通信支持圖片、音頻都新型格式，方便船只與船只、船只與船岸的信息交流，從而增強了對于海上船只的安全、有效管理。傳統的NBDP相較于E-MAIL而言，雖然成本較低，但是它的功能有限、操作方式復雜，且在海上通訊中容易造成信號不穩定，有被E-MAIL替代的風險。

4.2.2 簡化數字選擇性呼叫系統（DSC）操作

地面信息通訊系統中承擔發射求救報警任務的設備是數字選擇性呼叫系統，可根據近年來IMO的調查結果顯示，地面數字選擇性呼叫系統的誤報率很高，這就使人們開始質疑數字選擇性呼叫系統存在的意義。為解決此問題，IMO與各個簽名國家聯手大力治理，可還是無法大幅度降低數字選擇性呼叫系統的誤報率。目前，IMO制定了標準，讓數字選擇性呼叫系統在簡便操作的同時降低誤報率。

4.3 集成化海上安全信息（MSI）新系統

隨著近年來航海戰略的數字化，海上最主要的安全信息收發系統NAVTEX也正接受新的挑戰。首先，改變NAVTEX廣播式播發，試驗NAVDAT的新系統。2008年，法國科學研究者開始試驗一個新系統，名為NAVDAT。該系統的工作信號為四百九十五到五百零五赫茲，相較于傳統的NAVTEX，它具有安全高效的特點。最大的區別在于它類似于EGC系統，可以進行有選擇性的尋找地址。其次，集成化NAVTEX和EGC數據，降低GMDSS操作員工作負擔[6]。根據如今在實行的MSI系統方案，海區A1、A2主要由NAVTEX負責，海區A3和NAVTEX無法顧及到的海區主要由EGC系統負責。美國就此現象提案，通過現代技術將MSI接收到的數字信息在ECDIS中現實，國際電工技術委員會根據該提案制定了相關接口的標準，這一系列舉動意味著MSI的信息將集成化，方便船只工作人員查看NAVTEX、EGC上的數據，大大減輕了工作負擔。

GMDSS衛星通信系統，中文翻譯為全球海上遇險和安全系統，開發于1992年，該系統開發目的在于保護海上人民及財產安全。通過衛星系統報警和地面系統報警，GMDSS衛星通信系統對航海安全有著重要作用。隨著科學技術的迅猛發展，GMDSS衛星通信系統也面臨著更新和變革，通過拓寬衛星通信系統輻射范圍，鞏固地面通信系統成果，集成化海上安全信息（MSI）新系統使得GMDSS有著更廣闊的發展前景。

參考文獻

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[3]張治國.軟件測試簡介及其常見認識誤區[J].樂山師范學院學報.2012（05）.

[4]林長川，洪爰助，林鴻，黃麗卿，符強，陳智輝.網絡型GMDSS模擬器開發研制[J].中國航海.2009（04）.

第6篇：衛星通信概述范文

衛星移動通信自逐漸發展以來，便因其覆蓋范圍廣、地域限制弱、信號容量大等特點被廣泛應用于通信網絡當中，成為全球通信網絡中不可或缺的有效信息傳輸手段之一，在軍用領域和民用領域發揮著重要作用。但由于衛星移動通信的信道受多徑效應、陰影效應以及多普勒效應的影響，嚴重的影響信號傳輸的有效性，因此必須采用相關的通信技術克服這一問題。協作通信技術作為提高通信質量的有效手段，因此研究其在衛星移動通信中的應用逐漸成為熱門話題。

關鍵詞：

協作通信技術；衛星移動通信；應用

1協作通信技術

1.1協作通信技術概述。協作通信技術是利用不同節點的相互協作引入空間分集優勢，以此對抗信道中存在的多徑效應、陰影效應、多普勒效應等影響通信質量的不良因素。協作通信技術各節點在發送自己信息的同時業彼此共享自身存在的資源以協助其他節點傳輸信息，最終憑借這種相互協作的機制形成一種多入、多出的虛擬通信系統，也憑借這種相互協作的節點工作模式而形成的良性系統提高系統信息傳輸的高效性及穩定性。

1.2協作通信技術應用于衛星移動通信中的優勢。協作通信技術存在兩大優勢，其一是調動并利用網絡中空余資源的存在，其二是對系統信息傳輸產生協作通信增益。其中協作通信增益作用對于提升衛星移動通信信號傳輸的穩定性和有效性有著至關重要的作用。協作通信增益作用主要通過空間分集增益、時分分集增益、頻分分集增益三種具體技術實現方式達成抑制信道受不良效應的影響，被譽為下一代通信系統的關鍵技術之一，因此研究協作通信技術在衛星移動通信中的應用是通信技術發展的重點，也是未來通信技術未來能否實現跨越的關鍵所在。

2衛星移動通信

2.1衛星移動通信概述。衛星移動通信是以地球同步軌道衛星或其余軌道衛星為基礎，采用衛星通信特有的多址信息傳輸方式為全球范圍內的衛星移動用戶提供服務。衛星移動通信主要由通信衛星、地面站、通信終端三部分組成，由通信衛星傳遞信號保持地面通信系統與用戶移動終端的通信連結，再通過地面站接收終端發出的信號以及衛星通信反饋回來的信號以此實現不同地域之間衛星移動用戶之間的聯系。目前，衛星移動通信已廣泛應用于軍事和民用領域，是21世紀取得的重大科技成果之一。

2.2衛星移動通信應用協作通信技術的必要性。衛星移動通信按照應用環境可分為陸地衛星移動通信系統（LMSS）、航空衛星移動通信系統（AMSS）和海事衛星移動通信系統（MMSS）；按照衛星軌道分類又可分為同步軌道衛星系統和非同步軌道衛星系統。由于所需衛星移動通信的功能和作用各不相同，因而通信衛星與通信衛星之間存在信號的干擾，加之衛星信道本身的不良效應影響，衛星移動通信之間若沒有協作通信技術的連接，不僅浪費了不同通信衛星的信息資源，其傳輸信號的穩定性和有效性也無法得到充分的保障。因此，加強協作通信技術在衛星移動通信中的應用，是未來移動通信發展的必然趨勢和要求。

3協作通信技術在衛星移動通信中的應用

3.1衛星多節點協作傳輸技術。衛星多節點協作傳輸系統可以看做是各個節點之間一對多和多對一系統的集合，在這個節點組成的集合之間，各個節點都將參與協作傳輸。具體協作模式如下：以通信衛星作為源節點S，以地面站或某個信關站為目的節點D，以眾多協作節點視為R（R可以為一個或多個）。其中，眾多協作節點R由于地域的分散性和獨立性，若是直接由通信衛星S接收有可能會導致信號接收的差錯性，而經過不同的節點R將信息轉發到目的節點D再將這些信息進行合并則可以有效提高目的節點D的接收性能并極大程度的改善通信衛星R的差錯性，使其有更多的鏈路余量來抵抗信道衰弱對信號傳輸的影響，最終提升衛星移動通信信號的質量和有效性。但是，需要注意的是，由于正交傳輸的作用，協作節點R的數量會影響協作傳輸系統的頻譜效率，因此在運用此技術的過程中需要注意節點個數的選擇。

3.2衛星協作節點選擇技術。協作節點R的數量會影響協作傳輸系統的頻譜效率的問題，衛星協作節點選擇技術可以根據協作節點的信道強弱來進行區分和篩選，選擇最合適的協作節點R來進行協作傳輸，即將目的節點D與協作節點R之間一對多的集合調整為一對一或一對有限的節點R的集合，借此合理利用系統資源，有效改善衛星多節點協作傳輸系統的頻譜效率性能。同時，通過衛星協作節點選擇技術可以根據因地形、建筑物遮擋、傳輸距離等因素導致的協作節點信道衰落成都的不同而優化不同節點之間的功率分配，減少不同協作節點之間的能耗，延長協作節點的使用壽命，從而降低衛星移動通信的損耗成本，將更多的資金投入到應用在衛星移動通信中的協作移動通信技術的優化和研發之中，促進衛星移動通信技術的發展。

3.3衛星混合協作傳輸技術。在衛星協作傳輸系統中，協作節點可以采用AF和DF兩種不同的工作模式，這兩種工作模式各有其利弊。AF工作模式不需要協作節點進行信息的解調、譯碼等處理，可以有效降低鞋店工作的復雜程度，簡單易行，但也會由于在引入信號的同時放大引入時的噪聲，因此存在噪聲放大效應這一不良影響；DF工作模式會將協作節點進行解調、譯碼等處理，確保系統獲得良好的性能，但也由于程序的復雜性，存在錯誤傳播的可能，影響系統的分集效果。因此，將這兩種工作模式進行協調處理可以實現衛星通信技術的最優化。衛星混合協作傳輸技術便是將兩種工作模式進行混合，根據譯碼情況采用AF或DF方式轉發源節點信息并合并檢測，使系統獲得最好的差錯性能，借以提升系統的傳輸能力。此外，或和寫作傳輸技術還可以結合以上提到的兩種技術來進一步改善衛星混合協作傳輸系統的性能。

4結束語

總而言之，加強協作通信技術在衛星移動通信中的應用研究，可以不斷豐富衛星移動通信領域的技術成果，為衛星移動通信的發展以及提高衛星通信系統信息的傳輸性能提供良好的發展思路和技術支撐，助力衛星移動通信的進一步發展。本文僅是將協作通信技術在衛星移動通信中的應用思路及方式方法做出了簡單闡述，提出了屬于自己的一些淺顯思考和建議，希望能對后續的研究者起到一定的啟發作用，為進一步研究提升協作通信技術在衛星移動通信中的應用提供解決思路。

參考文獻

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[5]杜偉華，劉紫燕.兩跳中繼協作通信技術的研究與仿真[J].通信技術，2013,46（2）：70-72.

第7篇：衛星通信概述范文

【關鍵詞】電磁場 電磁波 電子通信技術

在當前這樣一個信息技術化的時代，電子通信技術發展迅速和人們的生活已密不可分。電磁場和電磁波在電子通信中發揮著重大的作用，實現了信息傳遞的高效性。電磁場、電磁波看似無形，但卻是信息傳播的載體，滲透到了人們的生活中。在人們的需求中，電磁場和電磁波理論一步步的發展，雷達、通信、廣播、導航等各種電子產品在通信過程中都離不開電磁波和電磁場的作用。

1 電磁場與電磁波的概述

1.1 電磁場的概況

16世紀下半葉，英國物理學家吉伯特最先對電磁現象進行了研究，但是由于研究方法原始，仍無法解釋電磁場這一現象和其產生原因。18世紀，著名物理學家庫倫和卡文迪對電磁征象展開了鉆研，發現出了電磁場的定量測量儀，使對電磁場的鉆研產生了質的奔騰。1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應，得出了磁和電之間的干系，為電磁鉆研奠基了根本。1831年，英國物理學家法拉第經研究發現電和磁之間存在著緊密的聯系，并通過大量實驗得出了電磁感應定律。英國物理學家麥克斯韋對電磁之間的相互關系進行了探討，對電磁場的涵義進行了說明，他還分析總結了電磁現象的規律，提出了位移電流等有關概念。

1.2 電磁波的概況

1865年，物理學家麥克斯韋預測出電磁波，1887年-1888年間，德國物理學家赫茲于嘗試中證明了電磁波的存在。電磁波是互相垂直且相同的電場與磁場作用所產生的，是以波動的方式傳播的電磁場。在空間中，電磁波以波的方式移動，能夠傳遞能量信號。如果按照頻率來進行分類，電磁輻射可分為低頻輻射和高頻輻射，其中包含無線電波、微波、可見光、紅外光和紫外光等。

2 電磁場和電磁波在電子通信中的運用

2.1 電磁場和電磁波在移動通信技術中的運用

1920年，科學家開始對現代移動通信技術進行研究。1920年-1940年，移動通信技術處于最初的發展階段。1987年，我國第一代移動電話，首部模擬蜂窩移動電話開始投入使用。第二代移動通信技術是以傳輸技術為核心，主要使用數字時分多址技術和碼分多址技術，它的出現有效提高了系統存儲量，提供了低速數據業務。隨著我國通信技術的迅猛發展，很快第三代移動通信技術出現，相比第一代第二代，第三代移動技術與互聯網移動技術相結合，使得傳輸速度有了巨大的提高，而且成功實現高速數據傳輸功能和多媒體服務功能，數據傳輸速率最高可達2MB/s。隨著我國社會的迅猛發展，第三代移動通信技術已不能滿足各行各業的信息交流。第四代移動通信技術應勢而生。第四代移動通信技術是通過寬帶網絡與其他網絡結合，具有較強的無線信號傳輸能力。第四代移動通信技術具有較快的信息傳輸速度，最高可達100MB/s，可以實現不同頻率間的自動轉換。

2.2 電磁場和電磁波在微波通訊技術中的運用

電磁場和電磁波對微波通信起著至關重要的作用，微波通信主要是通過電磁波作為傳送載體，攜帶各種信息。微波是指在300MHz-300GHz頻率內的電磁波。電磁波搭載各種信號，以光速在空氣中進行傳播。當電磁波在傳播過程中遇到信號接收設備時，信號接收設備中所攜帶的濾波器會對傳送的電磁波產生一種濾波作用，濾波器會根據信息的波長來對電磁波中所攜帶的各種信息進行選擇。

微波波長較短，在有物體阻礙的情況下傳播的距離有限。因此，微波通信需要在中繼接力的手段下才能進行傳播。微波中繼站的設置需要嚴格按照標準，即每50千米設置一個微波增強裝置，可以彌補傳輸中所損耗的信號能量。在長距離傳輸的條件下，需要設置較多的微波增強裝置，這不僅降低了信號的傳輸效率，還浪費大量的資金。微波通信的實用性并不高。

2.3 電磁場和電磁波在衛星通信中的運用

電磁波在電子通信技術中發揮著重要作用，在各類電子設備中運用廣泛。第二次世界大戰期間，雷達成為了電磁場運用中最活躍的部分。1958年，美國發射了世界上第一顆用于通信技術的實驗衛星。1946年，首次實現美洲、歐洲、非洲三大洲的通信。1964年，成功研究出了衛星導航系統。1969年，定點同步衛星已送上大洋上空，衛星地球站已遍布世界各大國家。衛星通信技術也逐步趨于成熟。

二次世界大戰之后，各國相繼開始研發通信衛星，電磁場技術和電磁波技術對提高衛星通信的信號質量起著至關重要的作用。衛星的通信方式基本是采用人造地球衛星作為信息的中轉站，對電磁信息進行傳播、反射、轉換，使其能夠在世界各地的通信衛星間進行傳播。

地球上建立的通信衛星站可分為以下三種，分別是海洋通信站、地面通信站、大氣通信站。衛星通信可以看成是一種特殊的微波信息，通信衛星中轉站也可以看作是微波信息中轉站。衛星通信與微波通信有許多相同的地方，都需要通過中轉站來進行信號的傳輸、轉換和反射，這與微波通信中的微波信號增強器對增強微波的效果相類似。因而，衛星通信可以認為是一種微波通信。我國居民目前所使用的是與地球自轉同步的同步衛星，其中運用了大量電磁波技術和電磁場技術。

3 結語

電子通信技術貫穿著眾多領域，人們的生活和電子通信技術緊密連接，電磁場技術和電磁波技術在電子通信技g中發揮著重要的作用，電磁場和電磁波技術的運用也越來越廣泛，成功在移動通信、微波通信、衛星通信中運用。人類應該通過自己的智慧不斷改革研制出新的電磁波技術，讓電子通信技術充分發揮其作用。

參考文獻

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[3]姜宇.在“電磁場與電磁波”課程中建立創新理念[J].電氣電子教學學報，2009.

作者單位

第8篇：衛星通信概述范文

3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴計劃）的LTE（LongTermEvolution，長期演進）標準是4G移動通信的主要技術方案之一。文獻[1-2]針對星上功率放大器引起的非線性失真、大時延特性和時間分集對LTE空中接口進行改進。文獻[3]通過分析衛星信道物理特性，并將信道物理特性作為依據對LTE的空中接口進行改進，增強了衛星信道傳輸的可靠性。上述文獻都提出了LTE空中接口適應衛星通信系統可能會遇到的典型問題，并給出了主流的改進策略，但并沒有在理論上詳細探究LTE空中接口在衛星系統上的可行性，并且沒有將WCDMA與OFDMA兩種空中接口在衛星信道下對比分析。

文中首先系統性的闡述了以WCDMA和OFDMA為典型代表的地面3G、4G移動通信空中接口，研究了衛星移動通信系統的架構和特點，然后從信噪比門限、誤碼率、功放非線性影響這3個方面對比了WCDMA和OFDMA作為衛星系統空中接口的可行性，最后總結了現有文獻基于LTE在衛星系統中使用的改進方案，為未來衛星移動通信系統空中接口的制定起到了一定的指導作用。

1地面空中接口概述

WCDMA和OFDMA分別是地面3G、4G標準的空中接口，本節分別對兩種空中接口的特點、信道、調制編碼方式等方面進行了概述。

1.1WCDMA空中接口

WCDMA是通用移動通信系統（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS）的空中接口標準，而UMTS是國際標準化組織3GPP制定的全球3G標準之一。WCDMA基于直擴序列碼分多址（DS-CDMA）技術，采用QPSK調制，載波帶寬為5MHz，工作模式是FDD雙工，并且支持不同數據速率的業務傳輸，最高可達2Mbps。在UMTS標準的后續版本引入新的鏈路層技術，支持更高的數據速率服務，具有更好的功率/帶寬效率，如增強版本是高速分組接入（HighSpeedPacketAccess，HSPA），HSPA包括高速下行分組接入（HSDPA）和高速上行分組接入（HSUPA）。HSDPA引入高速下行鏈路共享信道（HighSpeedDownlinkSharedChannel，HS-DSCH），支持突發性、非對稱和高速率的分組數據業務。它支持QPSK/16QAM的調制方式，使用基本速率為1/3的并行級聯卷積Turbo碼（ParallelConcatenatedConvolutionalCode，PCCC），速率匹配通過打孔或重傳實現。HSUPA引入增強型專用信道（EnhancedDedicatedChannel，E-DCH），支持更高的上行數據傳輸速率。該信道使用BPSK調制和正交可變擴頻因子（OrthogonalVariableSpreadingFactor，OVSF）碼。

1.2OFDMA空中接口

4G移動通信比較成熟的標準有3GPPLTE標準和IEEE移動WiMAX標準，兩者均為基于正交頻分多址接入（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexingAccess，OFDMA）技術的空中接口，具有抗頻率衰落和靈活分配子載波的特點。LTE和移動WiMAX的每個用戶需要進行時間-頻率子載波分配，支持可擴展的帶寬，FDD/TDD雙工，提供高數據傳輸速率和高頻譜利用率的業務。

LTE和WiMAX標準之間存在差異。LTE標準與HSPA標準類似，使用了基本速率為1/3、可進行速率匹配的并行級聯卷積Turbo碼（PCCC），而移動WiMAX標準規定了各種FEC碼，如雙二進制卷積Turbo碼。另外，它們具有不同的幀結構、系統參數和子載波復用方式。LTE的上行鏈路采用了DFT擴頻OFDMA，而WiMAX的上行鏈路和下行鏈路直接采用OFDMA。圖1描述了HSPA、LTE和移動WiMAX這3個地面移動通信標準的演進過程。

2衛星移動通信系統架構及特點

從上世紀90年代開始，衛星移動通信系統已經取得了的長足的發展。衛星移動通信系統與地面移動通信系統的關鍵優勢是其大的覆蓋面積，而固有的大衰落、長時延、高成本又給衛星移動通信系統帶來了挑戰。衛星移動通信系統可以支持單個或多個衛星，且每一顆衛星可以提供單點波束或多點波束的覆蓋。用戶終端通過衛星連接到網絡，無線信號被指向發往或來自某個網關，系統根據運營商的要求制定一個集中分布或分散分布的網關。衛星環境下，信號由于傳輸途中受到建筑物或地勢遮擋而衰弱。為了確保覆蓋的連續性，利用地面補充部分（ComplementaryGroundComponents，CGC）進行信號重傳。衛星移動通信系統架構如圖2所示，用戶終端可以直接與衛星之間收發信號，也可以通過CGC進行信號重傳。由于衛星信道與地面移動信道在物理特性有較大差異，在對衛星移動通信系統的設計過程需要關注傳輸特性的改進，需要充分考慮衛星信道的影響，衛星信道主要有以下幾個特點：

1)大衰落

隨著收發端之間環境的變化，信號在長的傳播途中緩慢變化，除了自由空間傳播損耗外，雨衰的影響也很大。除了考慮來自衛星的直射信號之外，還需要考慮多徑衰落的影響，多徑衰落能使接收信號在短距離或短時間內的快速變化。

2)長時延

大傳輸時延是衛星通信的固有缺陷，主要是由于星地距離較大造成的，這對時間同步造成一定的挑戰。另外，由于OFDM系統對頻偏非常敏感，而衛星鏈路還會產生較大的頻率偏差，這都將對系統產生嚴重影響。

3)多普勒頻移

由于多普勒頻移的存在會降低信號傳輸的可靠度，對衛星系統性能造成較大影響，因此在編碼、調制、信道估計等多個環節都需要檢測估計出多普勒頻移信息，對其進行補償。

3可行性對比

在針對WCDMA和OFDMA兩種空中接口可行性研究的基礎上，本章從信噪比門限、誤碼率性能、功放非線性容限三個方面對上述接口進行了分析和對比，研究結果發現OFDMA空中接口在衛星系統中具有更好的鏈路性能。WCDMA作為衛星空中接口的可行性研究主要包括：1）MSS系統采用WCDMA可擴充UMTS容量。2)允許與地面UMTS網絡技術上的協同性。3)啟用所有波束和衛星的全頻率復用。4)支持大區域廣播/組播服務。5)對由于商業原因未部署網絡覆蓋的地區、需擴展網絡容量的地區、由于自然災害造成地面網絡被損壞的地區提供了網絡服務[4]。OFDM作為衛星空中接口的可行性研究主要包括：1)盡管具有大的峰均功率比（PAPR），OFDM信號還是能夠在非線性衛星鏈路上有效傳輸。2)預失真設計和前向糾錯編碼是互補的。3)衛星視距（LOS）傳播條件下可以實現正確接收；衛星非視距（NLOS）傳播條件下，由于存在負的鏈路余量，手持終端無法實現正確的業務接收[5]。

兩種空中接口均有其應用優勢，但在多徑信道下，OFDM的頻譜利用率較WCDMA更高；而WCDMA接收機的載噪比高于OFDM[5]。為了完善兩種空中接口可行性研究，下面從信噪比門限、誤碼率性能、功放非線性容限三個角度比較了兩者在衛星信道下的鏈路性能[6]。

1)信噪比門限

衛星寬帶衰落信道存在穩定的傳播時延，HSPA與LTE/WiMAX的Eb/N0門限值是可比的。然而，HSDPA采用了地面中繼，對微弱衛星信號進行增強，因此比LTE/WiMAX需要的Eb/N0門限低。

2)誤碼率

衛星信道的大時延會造成碼正交性的顯著降低，成為HSDPA高速數據傳輸的嚴重制約因素。當HSDPA傳輸速率為2.4Mbps時，誤碼率在Eb/N0為4~5dB時達到最低，卻仍達不到10-3。3)功放非線性影響功放非線性會使鏈路性能受到一定程度的降級。其中，HSDPA在單碼傳輸時功放非線性對鏈路性能影響非常小，而多碼傳輸則會使PAPR增加，性能降低；LTE的上行鏈路使用SC-FDMA，這種調制方式對功放非線性的敏感性較小；WiMAX的上行鏈路則直接使用OFDMA，對功放非線性的敏感性較大。另外，文獻[7]證明了回退和數字預失真結合的方法可以減小放大器非線性的影響。綜上，可以得出以下結論：①衛星寬帶衰落信道環境下，HSDPA與LTE/WiMAX的Eb/N0門限是可比的。②大傳播時延的衛星信道環境下，HSDPA比LTE/WiMAX的Eb/N0門限低。③大傳播時延的衛星信道環境下，碼正交性的損失構成了HSDPA高速數據傳輸正確性的嚴重限制因素。④所有空中接口的鏈路性能都會因為放大器的非線性受到一定程度的降低。其中：-HSPA：在多碼傳輸時PAPR增加。-LTE/WiMAX：OFDM的IFFT處理導致PAPR增加。其中，LTE上行鏈路使用SC-FDMA，受影響小；而WiMAX上行鏈路直接使用OFDMA，受影響大。因此，LTE和WiMAX空中接口在衛星信道下表現的鏈路性能比HSPA更可靠。然而，不論是WCDMA或是OFDMA空中接口都缺少TTI的有效時間分集，從而缺少了時間交織增益，使性能至少損失了5dB。同時，由于衛星系統的功率受限和大時延的存在會使短TTI失去優勢。

4基于LTE的改進方案

前文已對衛星移動通信系統特點以及兩種地面空中接口在衛星系統下的可行性對比進行了研究，得出LTE空中接口在衛星信道下表現出更好的鏈路性能的結論。由于LTE標準中所規定的傳輸時間間隔(TTI)較小，因此在大時延的衛星鏈路下無法得到好的時間分集。另外，衛星鏈路產生的大頻偏和衰落，對OFDM產生嚴重的影響，而傳統OFDM技術的峰均比(PAPR)較大，會導致嚴重失真。因此，要想將LTE空中接口應用到衛星系統，則需要針對衛星信道環境的大時延、大衰落特性帶來的約束，對LTE空中接口進行改進。針對這些問題，需要調整接口以補償衛星系統的大往返時延和大衰落，目前已有幾種主流的改進方法，如頻率復用技術、衛星鏈路同步技術、PAPR降低技術和自適應編碼調制與交織技術。

4.1頻率復用技術

由于頻譜資源有限，在衛星系統中需要提高衛地信道的頻譜利用率，頻率復用是一種較好的解決方案，可以很好的促進地面網與衛星網的融合。

對于采用WCDMA的多點波束衛星系統，可通過給相鄰波束分配不同的擴展碼來實現頻率復用。而對于OFDMA，則一般采用小數倍頻率復用（fractionalfrequencyreuse，FFR），采用該技術可以改善基于OFDMA的多點波束衛星系統的頻譜利用率，有效復用衛星頻率。

圖3顯示了基于OFDMA的多波束衛星系統的頻率復用模式。每一波束分為中心和邊緣區域，每一幀分為兩個時段T1和T2。時段T1被分配給波束半徑為R1的點波束中心的終端，該時間段能被多有子載波利用。時段T2被分配給波束邊緣的終端，該時間段只能被單個子載波利用。然而，為防止相鄰點波束之間的干擾，兩個區域的用戶信號不能同時傳輸。頻譜利用率與點波束中心區域大小有關，如果設置點波束中心區域的半徑比點波束半徑的一半還要大時，即R1>R2/2，則可以獲得比傳統方案更高的頻譜利用率。

4.2衛星鏈路同步接收技術

從物理層角度出發，衛星鏈路中存在大時延會造成嚴重張曼倩，等地面空中接口在衛星移動通信的適用性研究的載波間干擾(ICI)和符號間干擾(ISI)，其中以頻偏影響更為嚴重。一些傳統的同步算法可以應用到衛星系統，但效率不高。目前相關研究組提出了一種基于萊斯信道模型的頻偏估計算法，該算法利用時域恒包絡零自相關(CAZAC)序列進行符號同步和整數頻偏估計，相對現有算法更加快速可靠。在地面OFDMA系統，上行鏈路幀同步可由隨機接入過程獲得。由于小區內的用戶之間的延遲差比子幀長短，子幀長相當于LTE系統的傳輸時間間隔（TTI）。在這種情形下，用戶傳輸一個前導告知基站自己的位置，然后基站在一個TTI內給用戶分配資源。然而，衛星系統一個波束內用戶之間的時延差比1個TTI長，這需要修改LTE系統的上行鏈路定時同步或資源分配方案，使適用于衛星環境。

如果考慮只修改LTE系統中的上行鏈路定時同步方案，資源分配方案不變，這表示上行鏈路信號應在衛星端同時接收。因此，同一波束內的所有用戶都將利用一定的延遲，在同一時刻到達衛星。該方案會造成有效時間資源的浪費，達到了數十毫秒，并直接影響系統吞吐量和延遲敏感業務的QoS。為了解決該問題，需要將上行鏈路定時同步與修改的資源分配方案相結合，上行鏈路定時同步方案與傳統LTE一致，以保留與LTE系統物理層的最大兼容性[8]。例如，UE1和UE2分別代表了位于點波束邊緣和點波束中心的終端，即UE1和UE2分別具有最大和最小的往返時延（RTD）。設定UE1延遲時間為參照，即UE1一旦接收到下行鏈路的資源分配信息，就會立即傳輸上行鏈路信號，等待時間D1=0。那么其余UEj的Dj可以通過修改的資源分配方案計算。實際上，衛星事先通過隨機接入方案可以得到每一個UE的位置信息，并根據位置信息分配資源。該方案中，可以保證最大的時延Dj不超過一個子幀時間，從而增強了整個系統的吞吐量，降低了時延。

4.3PAPR降低技術

OFDM因具有較高的頻譜利用率和較好的抗多徑衰落能力而被廣泛應用于衛星通信系統中，但其較大的PAPR使得信號非線性容抗較差，要求系統內的部件具有很大的線性動態范圍，否則出現非線性產生多載波互調噪聲干擾，所以，降低PAPR是提高衛星系統傳輸性能的一個重要研究方向。目前已經有很多降低PAPR的方法，如限幅濾波、編碼、有效星座擴展（ACE）、多信號表示法等，其中較為常用的有：LTE上行鏈路采用SC-FDMA調制，通過增加DFT和IDFT提高傳輸的準確性，降低傳輸時延；部分格狀成形技術不僅能有效降低OFDM信號的PAPR，而且在保持較高信息率的情況下靈活地與糾錯編碼相結合，大大改善OFDM衛星通信系統的誤碼率性能[3]；分數階傅里葉變換（FRFT）代替傳統OFDM系統中的FFT，在改善OFDM系統誤碼率性能的同時有效降低了PAPR[3]。

4.4自適應編碼調制與TTI交織技術

自適應編碼調制技術（AMC）是一種對抗信道衰減的技術，其使用受限是由于衛星系統的大往返時延造成的。文獻[8]提到了一種有效的功率控制和符號卷積結合的AMC方案，適用于基于LTE的衛星移動通信系統，該方案相對傳統AMC方案有高達10.2%的頻譜效率增益和高達8dB的功率增益。

當終端移動速度降低到一定程度時，信道編碼抵抗衰落效果將會不明顯。衛星鏈路具有大的環路延遲和緩慢的長衰落[9]，LTE標準中的TTI機制無法產生較好的時間分集效果。利用現有混合自動重傳請求(HARQ)的靈活性降低信道的相關性，把LTE發射機同一環路緩存中的數據映射到不同TTI中，達到時間分集的目的。

5結束語

第9篇：衛星通信概述范文

【關鍵詞】現代通信 通信技術 遠洋船舶 應用

現代通信技術是我國航海事業的重要組成部分，船舶安全航行和正常運營離不開現代通信技術，健全可靠的海事通信有利于保障海上生命安全。現代海事通信技術與航海事業的發展息息相關，近年來，隨著我國科學技術的發展，遠洋船舶的現代通信也不斷發展，就目前而言，現代通信技術在遠洋船舶的應用是遠洋船舶通信關注的焦點。

一、通信技術在遠洋船舶的發展歷程

在航海史上，船舶的定位、導航向來是十分重要的。從通信技術在遠洋船舶的發展歷程上來看，我國發明的指南針最早就應用在航海上，從而使我國一度成為航海大國。隨著現代通信技術的發展，傳統的通信技術已不適應形勢發展的需要，由現代衛星通信技術發展而來的衛星定位和導航系統，逐步替代了這些古老而原始的手段。現代衛星通信技術具有：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等特點。現代通信技術在遠洋船舶的發展，主要經歷了三個發展階段，第一階段是美國第二代衛星導航系統GPS系統在遠洋船舶上的應用；第二個發展階段是俄羅斯的GLONASS在遠洋船舶上的應用；第三個發展階段是中國自行研制的北斗衛星導航系統。

二、現代通信技術在遠洋船舶的應用

現代通信技術在遠洋船舶的應用，主要表現在三個方面，即船舶交通管理系統（VTS）、CCTV閉路電視監控系統和船舶自動識別系統（AIS），下文將逐一進行分析。

1.船舶交通管理系統（VTS）。船舶交通管理系統（VTS），該系統一般由雷達監控系統、船舶數據處理系統及船舶交通服務指揮中心組成，輔以VHF通信系統、閉路電視監控系統、氣象系統等，在距離海岸25 nmile范圍內，對船舶交通實施監督、管理和控制并提供咨詢服務。對保障船舶交通安全、提高船舶通航效率、協調海上應急救助和保護水域環境等具有重要作用。

2.CCTV閉路電視監控系統。CCTV閉路電視監控系統，這是一個典型的數字視頻網絡監控系統，整個系統包括圖像采集、信息傳輸、圖像處理三大子系統，由監控攝像點、現場監控站和監控中心組成。在CCTV閉路電視監控系統中，通過局域網各級管理人員可隨時了解各監控點的現場情況，并對所需瀏覽圖像進行靈活編輯操作，通過網絡將監控數據上傳至上級海事主管部門。

3.船舶自動識別系統（AIS）。AIS由船載設備和岸基設施共同組成。船載設備是一種工作在VHF海上頻段的船載廣播式應答器，岸基設施由基站、基站控制器、服務器、基站網絡系統和相應的控制、應用軟件組成，在遠洋船舶的現代通信中，通過AIS船舶監測系統，可以準確定位在港船舶的位置坐標，查看船舶的詳細信息，并對多條船舶進行實時跟蹤定位，極大地提高船舶航行的安全。