時間：2022-05-07 05:21:44
序論：在您撰寫衛(wèi)星通信系統(tǒng)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【摘要】 隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，其在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，通過不同多址方式的相互結(jié)合，產(chǎn)生了具有代表性的跳頻時分多址MF-TDMA，本文首先介紹了MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用時的網(wǎng)絡(luò)組成，然后對其組網(wǎng)工作原理進行了闡述，最后重點介紹了該系統(tǒng)的信道分配算法，從時隙申請與分配，跳頻工作方式的選擇兩方面進行優(yōu)化分配，以提高信道的使用效率。
【關(guān)鍵詞】 衛(wèi)星通信 MF-TDMA 信道 時隙
一、引言
衛(wèi)星通信系統(tǒng)的多址方式有頻分多址（FDMA） 、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）等，隨著技術(shù)的發(fā)展，各種不同的多址方式相互結(jié)合，形成混合多址調(diào)制方式，其中最具有代表性的是跳頻時分多址MF-TDMA （Multi-Frequency Time-Division Multiple Address） [1]，此系統(tǒng)很好的將FDMA和TDMA合二為一，從頻域和時域二維空間對衛(wèi)星資源進行分配，首先采用FDMA方式將信道分割成頻率不同的若干路載波，然后再在每一路載波上使用TDMA的方式分割成若干時隙，以便用戶可以在指定的時隙內(nèi)使用指定的載波頻率進行數(shù)據(jù)的傳送，這就為組網(wǎng)通信帶來了極大的便利，很容易組建星狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)，實現(xiàn)一點對多點或多點對多點的組網(wǎng)通信，可廣泛應(yīng)用于軍事、氣象、電信、教育、人防、交通、廣電等行業(yè)。
二、系統(tǒng)組成
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)由主站（含備份主站）和分布在各地的若干遠(yuǎn)端站構(gòu)成，他們之間通過不同的載波和時隙實現(xiàn)業(yè)務(wù)、控制等信息的交互。
2.1主站
主要設(shè)備包括衛(wèi)星天線、ODU、TDMA 主控終端、網(wǎng)管。主站負(fù)責(zé)發(fā)送TDMA 時鐘參考信號和幀計劃，是全網(wǎng)的時鐘參考基準(zhǔn)和衛(wèi)星資源分配中心。網(wǎng)管負(fù)責(zé)整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)運行的集中控制管理，主要完成網(wǎng)絡(luò)管理、資源分配、流量統(tǒng)計等功能。實際組網(wǎng)應(yīng)用中可根據(jù)實際情況配置兩臺TDMA主控終端，互為備份，以提高整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的可靠性。
2.2備份主站
設(shè)備配置與主站相同，主要作用是在主站出現(xiàn)故障時承擔(dān)主站的工作，主備站之間實行自動切換，且在切換過程中系統(tǒng)仍能正常工作。
2.3遠(yuǎn)端站
遠(yuǎn)端站主要設(shè)備包括衛(wèi)星天線、ODU、TDMA 業(yè)務(wù)終端。遠(yuǎn)端站以主站為參考，按照主站下發(fā)的幀計劃在所分配的時隙內(nèi)傳送突發(fā)信息。當(dāng)然遠(yuǎn)端站也可配置幀計劃產(chǎn)生單元，以便于當(dāng)主站和備份主站雙雙發(fā)生故障時，能將該遠(yuǎn)端站配置為主站，以增強系統(tǒng)的抗毀性。
三、組網(wǎng)工作原理
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)擴大了衛(wèi)星信道的應(yīng)用規(guī)模，支持同一時刻處理多路載波，支持多路載波間的頻率跳變，支持載波速率變化。
在多個載波信道中，有一個稱為主載波信道，這個主載波信道由參考突發(fā)時隙、測距時隙、申請時隙和數(shù)據(jù)時隙構(gòu)成。一個遠(yuǎn)端站開機進入運行狀態(tài)后，首先接收主載波信道，解析參考突發(fā)，獲取幀計劃；然后通過測距時隙，進行測距，完成主站與遠(yuǎn)端站之間的時鐘同步；同步后，當(dāng)時間到達(dá)該站突發(fā)時隙時傳送突發(fā)信息。
各站接入的話音、數(shù)據(jù)、視頻綜合業(yè)務(wù)等首先要進行分段、打包處理，處理后獲得的分組加入目的站址、數(shù)據(jù)保護等信息，然后通過申請時隙向主站發(fā)送業(yè)務(wù)時隙請求，主站收到請求后，從時隙池中選擇空閑時隙分配給該站，并按照時隙分配表在指定載波和時隙位置上發(fā)送。在遠(yuǎn)端站接收端，進行解調(diào)和過濾，若目的站址不是本站則丟棄，若是則進行解封裝處理。
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)組網(wǎng)時每個載波可根據(jù)站型能力配置載波速率，對業(yè)務(wù)量大的站點配用高速載波、對業(yè)務(wù)量小的站點配用低速載波。通過載波跳變頻、變速率，不僅提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的容量，而且信道分配更加靈活，可實現(xiàn)不同大小站型、多種業(yè)務(wù)類型的遠(yuǎn)端站靈活組網(wǎng)。但隨著業(yè)務(wù)量的增多，現(xiàn)有衛(wèi)星資源就顯得捉襟見肘，那么如何來提高現(xiàn)有衛(wèi)星的資源利用率呢？這時信道資源分配就顯得更加重要。
四、MF-TDMA信道分配研究
MF-TDMA 系統(tǒng)的衛(wèi)星信道資源是根據(jù)業(yè)務(wù)量的大小動態(tài)申請、分配的，具有突發(fā)性。傳統(tǒng)的“FIFO”傳輸策略將不同類型的業(yè)務(wù)混雜在一起分享帶寬資源，對實時性要求不高的文件傳輸業(yè)務(wù)影響不大，但對實時性要求極高的話音和視頻等流類型業(yè)務(wù)來說影響會相當(dāng)明顯，如出現(xiàn)因帶寬受限導(dǎo)致的話音或視頻傳輸抖動、斷續(xù)等現(xiàn)象。因此，業(yè)務(wù)在MF-TDMA衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中傳輸使用時，必須設(shè)計合理的QoS保證機制，實行合理的信道分配算法。
4.1時隙申請與分配
當(dāng)遠(yuǎn)端站與主站時鐘同步后，則開始進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸。在信道分配集中控制方式下，信道的時隙分配由中心站完成。主站根據(jù)遠(yuǎn)端站的能力及申請的時隙數(shù)、服務(wù)質(zhì)量保證等在載波組內(nèi)為其分配載波和時隙信道。遠(yuǎn)端站再通過解析分配結(jié)果獲得時隙的使用權(quán)限，在分配的時隙內(nèi)進行發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)。時隙分配表中包含著每個時隙的使用規(guī)劃，由若干個分配單元組成，每個分配單元描述了一個時隙的類型和使用者[2]。
具體時隙申請和分配具體過程為：
1）每個遠(yuǎn)端站根據(jù)其業(yè)務(wù)的特性向主站發(fā)送申請信息；
2）主站的時隙分配表生成單元根據(jù)收到的每個遠(yuǎn)端站申請信息進行時隙分配表生成計算，得到時隙分配表后通過參考突發(fā)下發(fā)至全網(wǎng)各遠(yuǎn)端站；
3） 每個遠(yuǎn)端站接收到參考突發(fā)后，對時隙分配表進行解析，獲得本地球站的數(shù)據(jù)時隙分配情況；
4）在分配的數(shù)據(jù)時隙內(nèi)，各遠(yuǎn)端站發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
由實際工程經(jīng)驗可知，幀中的數(shù)據(jù)時隙有四種使用方式：預(yù)分配使用方式、保證使用方式、按需分配使用方式和自由使用方式[3]：
1）預(yù)分配使用方式：指把載波上的某些時隙指定分配給某站發(fā)送業(yè)務(wù)，類型可以是實時的也可以是非實時的，為“不占用也滿足”的分配方案，主要用于隨時需要帶寬保證的業(yè)務(wù)。
2）保證使用方式：指某站配置了保證時隙，系統(tǒng)必須給以分配保證，為“需要必滿足”的分配方案。不同于預(yù)分配方式自始至終占用部分時隙，對于具有保證使用時隙的遠(yuǎn)端站，當(dāng)業(yè)務(wù)所占帶寬沒有達(dá)到相應(yīng)的保證量時，剩余的時隙可以分配給其它站使用，而一旦本站需要，系統(tǒng)將會對此站的業(yè)務(wù)予以優(yōu)先滿足。保證使用方式適用于那些帶寬變化比較大，實時性要求不高，而且需要一定帶寬保證的業(yè)務(wù)（如IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。
3）按需分配使用方式：指按照帶寬的申請量進行時隙的動態(tài)分配。
4）自由使用方式：主要為突發(fā)性的非實時業(yè)務(wù)所提供的時隙使用方式。
時隙分配要考慮時隙利用率、業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量、時隙分配的公平性等，采用“實時業(yè)務(wù)時隙位置相對固定，非實時業(yè)務(wù)時隙重分配”的原則進行計算。
4.2跳頻工作方式
跳頻工作方式只要包括：發(fā)跳收不跳MF-TDMA、收跳發(fā)不跳MF-TDMA和收發(fā)都跳MF-TDMA三種組網(wǎng)系統(tǒng)，敘述如下：
1）發(fā)跳收不跳MF-TDMA組網(wǎng)系統(tǒng)
目前的MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)大都采用發(fā)跳收不跳方式，發(fā)送載波的時隙可以在不同頻點上跳變，接收載波固定在不同的頻點上。設(shè)計時將所有遠(yuǎn)端站進行分組，一組由多個站構(gòu)成，并為每個組分配一個固定的接收載波，稱為值守載波。各站間進行通信時，接收站在值守信道上接收其它站發(fā)送給自己的信息，發(fā)送站將突發(fā)信號發(fā)送到接收站值守載波上，并根據(jù)所處的值守載波不同而在不同的載波上逐時隙跳變發(fā)送信號。
2）收跳發(fā)不跳MF-TDMA組網(wǎng)系統(tǒng)
組網(wǎng)設(shè)計時同樣將所有地球站進行分組，并為每組站分配一個固定的發(fā)送載波。與其他站通信時，發(fā)送方在自己固定載波的指定時隙位置發(fā)送，接收方根據(jù)發(fā)送方的載波不同而逐時隙跳變接收。
多類站型混合組網(wǎng)通信時，大口徑站配置的固定發(fā)送載波最高速率取決于所發(fā)送的小口徑站的接收能力，而小口徑站配置的載波最高速率則取決于小口徑站本身的自發(fā)自收能力。與發(fā)跳收不跳組網(wǎng)方式相比，收跳發(fā)不跳系統(tǒng)大口徑站的最高發(fā)送載波速率高于發(fā)跳收不跳系統(tǒng)大口徑站的最高接收載波速率，而小口徑站的發(fā)送和接收載波最高速率相同。因此從多類站型混合組網(wǎng)的系統(tǒng)容量方面比較，收跳發(fā)不跳MF-TDMA系統(tǒng)優(yōu)于發(fā)跳收不跳MF-TDMA系統(tǒng)。
3）收發(fā)都跳MF-TDMA組網(wǎng)系統(tǒng)
此系統(tǒng)各站發(fā)送和接收突發(fā)信號都可根據(jù)所處載波的不同而跳變。不同于發(fā)跳收不跳和收跳發(fā)不跳系統(tǒng)，各站間不再進行分組。站間分配載波和時隙基于雙方收發(fā)能力進行，即根據(jù)其不對稱傳輸能力而分配不同載波上的時隙。因此，多類站型混合組網(wǎng)時，載波速率的配置取決于大口徑站本身收發(fā)能力和小口徑站本身收發(fā)能力。收發(fā)都跳MF-TDMA系統(tǒng)的多類站型組網(wǎng)能力優(yōu)于收跳發(fā)不跳MF-TDMA系統(tǒng)和發(fā)跳收不跳MF-TDMA系統(tǒng)。
3種組網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)方式在支持多類站型混合組網(wǎng)的能力方面，收發(fā)都跳系統(tǒng)MF-TDMA最強，發(fā)跳收不跳MFTDMA系統(tǒng)最弱。在實際的應(yīng)用過程中，發(fā)跳收不跳MFTDMA系統(tǒng)能夠構(gòu)建基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)，而收發(fā)都跳MFTDMA系統(tǒng)和收跳發(fā)不跳MF-TDMA系統(tǒng)只能構(gòu)建基于時隙的電路交換網(wǎng)絡(luò)。另外，在技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜度方面，發(fā)跳收不跳MF-TDMA系統(tǒng)最為簡單?；诟髯缘木C合優(yōu)勢和實際的應(yīng)用需求，發(fā)跳收不跳MF-TDMA 系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用并成了發(fā)展主流，但是如何彌補其支持多類站型混合組網(wǎng)能力的不足還值得研究，目前相關(guān)研究人員提出了一種雙值守載波MF-TDMA解決方案來解決此問題，我們將在以后的應(yīng)用中去檢驗。
五、結(jié)束語
隨著各行各業(yè)信息化建設(shè)進程的加快，對中高速靈活組網(wǎng)衛(wèi)星通信的需求越來越迫切。目前，MF-TDMA網(wǎng)是唯一支持中高速綜合業(yè)務(wù)組網(wǎng)，也支持小系統(tǒng)獨立組網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)體系。
要想使 MF-TDMA系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大作用，實際使用時必須對其進行深入研究和規(guī)劃，在保障任務(wù)需求和服務(wù)質(zhì)量的前提下，給出幀效率較高、轉(zhuǎn)發(fā)器資源利用率較高和站型配置合理的系統(tǒng)方案。相比其它體制衛(wèi)星通信系統(tǒng)，MFTDMA 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景將非常廣闊。
摘 要：民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)以衛(wèi)星為中繼站，使用機載設(shè)備將機上語音及數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到地面航空網(wǎng)絡(luò)。民用航空一般使用銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸語音及數(shù)據(jù)信息。隨著民用航空的發(fā)展，衛(wèi)星通信不僅用于前艙安全通信，后艙的非安全通信也依賴衛(wèi)星通信。在衛(wèi)星通信中，受到自由空間損耗、噪聲、多徑、多普勒頻移等影響，信號會出現(xiàn)較大的畸變，在功率受限的情況下，需要采用較強糾錯能力的信道編碼方法來信號降低誤碼率。該文主要介紹了適用于民航衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道編碼方案，并給出了衛(wèi)星通信信道下的誤碼率性能。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 信道編碼
隨著國內(nèi)民用航空系統(tǒng)的發(fā)展，衛(wèi)星通信成為其不可缺少的一部分，中國民航局在《航空承運人運行中心（AOC）政策與標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，衛(wèi)星通信是無線電語音通信的主要通信方式。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)（ATS）、航務(wù)管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)以衛(wèi)星為中繼站，將機上語音及數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)到地面航空網(wǎng)絡(luò)。民用航空一般使用銥星系統(tǒng)和海事衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸語音及數(shù)據(jù)信息。由于衛(wèi)星運行軌道距離地面幾百、幾千、甚至上萬公里，因此覆蓋范圍遠(yuǎn)大于一般的微波通信系統(tǒng)。在衛(wèi)星通信中，受到自由空間損耗、噪聲、多徑、多普勒頻移等影響，信號會出現(xiàn)較大的畸變，在功率受限的情況下，需要采用較強糾錯能力的信道編碼方法來實現(xiàn)，將信號誤碼率降低。
1 現(xiàn)狀
銥星系統(tǒng)為低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，衛(wèi)星運行軌道高度為733米到785米，66顆衛(wèi)星組成星座，覆蓋了地區(qū)包括南北兩極的全部區(qū)域，可支持的數(shù)據(jù)速率為4.8kbps（語音）和2.4kbps（數(shù)據(jù)），傳輸時延大于2.6ms。使用碼率r=3/4，約束長度為7的卷積碼作為前向糾錯碼。銥星系統(tǒng)軌道高度低，路徑衰減小，傳輸時延短，便于減小衛(wèi)星和終端的體積，成本低。
海事衛(wèi)星系統(tǒng)是一種高軌衛(wèi)星系統(tǒng)，也是一種地球同步軌道衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道高度大約為35700km。海事衛(wèi)星系統(tǒng)使用卷積碼編碼，維特比譯碼。
早期的民航衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要用于前艙語音通信，保證前艙及時地與地面建立通信。隨著民用航空的發(fā)展，人們對于后艙使用衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的要求也越來越迫切，而后艙通信的關(guān)鍵是大量數(shù)據(jù)同時傳輸，卷積碼的糾錯性能已經(jīng)不能滿足新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。對于要求越來越高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，高的傳信率和低的誤碼率成為了衡量系統(tǒng)好壞的一個標(biāo)準(zhǔn)。新興的Turbo碼和LDPC碼是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中較為理想的信道編碼方法。
2 數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)
數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型如圖1所示，u是信道編碼器的輸入，對u加入冗余校驗位，按照某些編碼規(guī)則編碼后，編碼器輸出。衛(wèi)星信道充足的帶寬允許系統(tǒng)以較低的碼速率傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的符號干擾可以忽略，信道引入的加性噪聲和干擾可以用高斯白噪聲來模擬，并且這種噪聲在符號之間是相互獨立的。所以衛(wèi)星信道基本上是加性高斯白噪聲信道（AWGN）。
3 Turbo碼
最初的Turbo碼是由Berrou提出，編碼結(jié)構(gòu)中將兩個系統(tǒng)遞歸卷積碼（RSC碼）通過交織器并行連接，一個信息比特產(chǎn)生兩個對應(yīng)的校驗位信息，這兩個RSC嗎的編碼器結(jié)構(gòu)相同。它的譯碼采用迭代譯碼方案，兩個分量碼輪流調(diào)用軟輸入軟輸出（SISO）譯碼器，進行迭代譯碼。Berrou和Glavieux經(jīng)過大量實驗驗證，采用隨機交織器的Turbo碼，信息序列長度為65535比特，通過18次迭代譯碼，在信噪比Eb/N0為0.7dB時，碼率1/2的Turbo碼能達(dá)到AWGN信道上誤比特率（BER）小于等于10-5，從而證明Turbo碼是一種逼近容量限的碼。
Turbo碼編碼通過一個交織器將兩個分量碼編碼器并行級聯(lián)。交織器將信息比特重新置位，使得相同信息序列內(nèi)的輸入比特按照不同的方式排序。
假設(shè)信息位位數(shù)為k=1，定義輸入信息序列長度為N，信息序列為，其中。輸入信息一方面輸入分量碼1的編碼器進行卷積編碼，同時輸入信息進入交織器交織后，產(chǎn)生相同長度但比特位信息不同的序列。然后將輸入到分量碼2的進行編碼，從而得到了和這兩個不同的校驗序列。假設(shè)分量編碼器1采用碼率1/2系統(tǒng)遞歸卷積碼（RSC碼），同時分量編碼器2也采用這種分量碼，那么在不使用刪余技術(shù)時整個Turbo編碼器的碼率就是1/3。整體碼字由系統(tǒng)比特序列和校驗比特序列和構(gòu)成。這就是說時間i的編碼輸出為，其中。
為了提高Turbo碼的效率，減少校驗位，我們可以使用高碼率的分量碼，還可以對兩個校驗序列進行有規(guī)律的刪余，接收端再將接受到的比特序列與信息序列復(fù)用起來，復(fù)用后的傳輸序列會輸入到數(shù)據(jù)調(diào)制器。舉例如下，為了將Turbo碼的碼率提升至1/2，可以按照如下的刪余矩陣對兩個校驗序列進行刪余
其中矩陣P第t行的0，表示將刪掉校驗位中的第t比特校驗信息。那么如上所示的P矩陣表示刪去校驗序列中的偶數(shù)比特信息和中的奇數(shù)比特信息。要獲得更高碼率的Turbo碼，可以參考文獻(xiàn)[3]，獲得更多的刪余Turbo碼性能分析和刪余矩陣。經(jīng)過刪余后，在i時刻Turbo碼編碼器的輸出為，其中由和交替組成。
Turbo碼采用分量碼迭代譯碼，將兩個分量譯碼器dec1和dec2串行連接進行譯碼，其中分量譯碼器的輸入輸出均為軟信息，而且譯碼過程中對應(yīng)的交織器與編碼中所使用的交織器類型相同。第一個譯碼器dec1對分量碼1進行MAP譯碼，然后輸出關(guān)于信息序列中每一比特的后驗概率值，并從這個后驗概率信息中分離出外信息，通過交織器后，輸入到dec2；第二個譯碼器dec2將dec1輸出的外信息作為dec1的先驗信息，對分量碼2進行MAP譯碼，輸出針對交織后信息序列中的每一比特后驗概率值，最后從這個后驗概率值中分離出外信息值，對其解交織后輸入dec1，進行下一次譯碼。經(jīng)過這樣的多次迭代，從dec1或dec2輸出的外信息數(shù)值會趨于穩(wěn)定，后驗概率比將逼近于最大似然譯碼，即以迭代譯碼的局部最優(yōu)解來近似得到最大似然譯碼的全局最優(yōu)譯碼結(jié)果。
4 LDPC碼
R.G.Gallager提出的LDPC（低密度校驗碼）采用隨機方法構(gòu)造校驗矩陣，在迭代譯碼算法下，LDPC碼也能逼近信道容量。
根據(jù)雙向遞歸快速編碼算法設(shè)計實現(xiàn)LDPC碼的編碼器。準(zhǔn)循環(huán)雙對角LDPC碼，它同時具有準(zhǔn)循環(huán)和雙對角兩種結(jié)構(gòu)特性。作為一種準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼，它的校驗矩陣由多個大小相等的子矩陣構(gòu)成，每個子矩陣為全零方陣或單位陣向右循環(huán)移位的置換矩陣。
LDPC碼可采用多種方式譯碼，即大數(shù)邏輯譯碼（MLG），比特翻轉(zhuǎn)（BF）譯碼，加權(quán)的比特翻轉(zhuǎn)譯碼，后驗概率（APP）譯碼，以及和積算法譯碼。和積算法在這五種譯碼算法中顯示出最好的誤碼率性能，它的譯碼算法是基于置信度傳播的迭代譯碼。類似于Turbo碼的迭代譯碼過程，下一次迭代的輸入是上一次譯碼輸出時計算出的碼符號可靠度量度。譯碼過程會迭代進行，直到滿足算法中要求的停止條件。最后，根據(jù)計算出的碼符號的可靠度量度，做出硬判決。
LDPC碼在各種信道條件下，都比相同的目前已知的編碼方式有更好的性能。對于長碼，LDPC碼的性能要超過Turbo碼。
5 性能仿真
我們在AWGN信道上的信息傳輸模型為：
其中，服從高斯分布N（0，1），是與編碼序列對的調(diào)制信息。若采用BPSK調(diào)制，則信道上傳輸?shù)碾x散發(fā)送符號為
通過信道的傳輸、接收端相干解調(diào)，那接收機的匹配濾波器在i時刻的輸出采樣值為。
給出信息序列長度120，1/3和1/2碼率的Turbo碼短幀長仿真結(jié)果，見圖4。采用分量碼為（1，15/13）系統(tǒng)遞歸卷積碼，分量碼的結(jié)尾處理方式為截斷和歸零。調(diào)制方式為BPSK，信道為AWGN信道，譯碼算法為Log-Map算法，迭代8次。本文的交織器采用QPP交織器。
同時，圖2給出了（1280，2560）碼長的LDPC碼性能仿真，其中包含兩個LDPC碼（分塊數(shù)分別為8×16和16×32）。采用歸一化最小和譯碼，其中歸一化修正因子α取值為0.75，信道模型為AWGN信道，調(diào)制方式為BPSK調(diào)制，無量化迭代50次，每個點均統(tǒng)計800個錯誤幀。
6 結(jié)語
Turbo碼近似于隨機碼，有較強的糾突發(fā)錯誤的能力，因此，被認(rèn)為是應(yīng)用于衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)較理想的信道編碼方式。而對于長碼，與LDPC碼對此，Turbo碼存在錯誤平層，所以長碼傾向于LDPC碼，以提高系統(tǒng)性能。
摘 要：定時同步技術(shù)與調(diào)制信號解調(diào)技術(shù)作為衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的兩大技術(shù)要點，隨著近年來我國載人航天事業(yè)的快速發(fā)展已經(jīng)成為了衛(wèi)星通信領(lǐng)域中的熱點研究問題。本文將分別對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的定時同步技術(shù)與信號調(diào)制解調(diào)技術(shù)進行深入的介紹、分析與研究。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星；通信系統(tǒng)；同步技術(shù)；解調(diào)技術(shù)；研究
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與經(jīng)濟社會的不斷進步，世界已經(jīng)進入了信息高速流轉(zhuǎn)的信息化時代。而衛(wèi)星通信技術(shù)作為各種信息收集、中轉(zhuǎn)、傳遞的載體也因此進入了高速的發(fā)展時代。隨著信息化時代的到來，信息作為一種重要資源不僅承載著經(jīng)濟、技術(shù)、軍事等多方面的資源價值，對于社會發(fā)展也具有著十分重要的意義，而加強對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中關(guān)鍵性技術(shù)的研究也成為了保證衛(wèi)星通訊系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重要內(nèi)容。本文將主要對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的定時同步技術(shù)和解調(diào)技術(shù)這兩大關(guān)鍵技術(shù)進行分析與研究。
一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的定時同步技術(shù)
（一）定時同步技術(shù)概述。由于現(xiàn)行的衛(wèi)星數(shù)字通信系統(tǒng)中的數(shù)字信息發(fā)送端口與接收端口之間存在著一定的位置偏差，而這則會致使兩地的時間是不同的，因此會造成數(shù)據(jù)傳輸接收端口在進行采樣時的誤差，而誤差的存在則會極大的增加衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的誤碼率，造成數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)氖д?，影響人們的正常工作和生活。而定時同步技術(shù)則能夠最大限度的提高數(shù)據(jù)信息接收機的性能、降低誤碼率，這對于衛(wèi)星通信的數(shù)據(jù)信息的有效傳輸是極為重要的。而通常來說，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的定時同步可以通過三種方式來控制和實現(xiàn)，即模擬定時同步控制、混合定時同步控制與數(shù)字定時同步控制[1]。
模擬定時同步控制方式與混合定時同步控制方式都需要通過不斷的對數(shù)據(jù)信息接收端口的時鐘時刻進行記錄采樣，才能最終確定兩者的同步時刻，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的控制，不僅工作量增加了，而且難度也相對加大。而數(shù)字定時同步控制技術(shù)則可以利用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)接收端時刻的記錄與控制，既簡便又精準(zhǔn)，十分便捷[2]。
（二）定時同步技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)――以數(shù)字定時同步控制技術(shù)為例。數(shù)字定時同步控制技術(shù)的定時同步環(huán)路主要是由內(nèi)插濾波器、環(huán)路濾波器、定時控制器、定時誤差提取器這四大模塊來構(gòu)成的。其中，需要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號在經(jīng)過時鐘時會自動進行記錄采樣，當(dāng)這一數(shù)據(jù)信息其后于內(nèi)插濾波器中經(jīng)過時，會相應(yīng)輸出信號用來為人們進行定時誤差的計算提供數(shù)據(jù)，此時傳出的信號再經(jīng)過環(huán)路濾波器最終進入到定時控制器中時，會相應(yīng)的生成精確的內(nèi)插位置信息，從而幫助衛(wèi)星通信系統(tǒng)來完成數(shù)據(jù)信息的同步。
二、衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的解調(diào)技術(shù)
（一）解調(diào)技術(shù)概述。解調(diào)技術(shù)是構(gòu)成完整衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要組成部分，解調(diào)技術(shù)的良好與否直接決定著衛(wèi)星通信信息質(zhì)量的優(yōu)劣。而衛(wèi)星通信信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞與數(shù)據(jù)信息的信號特性及其與信道特性的匹配程度的高低是有著緊密聯(lián)系的。并且因為信號特性受信號調(diào)制方式選取的影響較大，而信號調(diào)制的方式選取的不同，數(shù)據(jù)信號的解調(diào)方式就會相應(yīng)的有所變動，而這一系列操作都會影響到數(shù)據(jù)信息的信號特性，從而對信號傳輸?shù)馁|(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響[3]。
衛(wèi)星通信系統(tǒng)中用于信道調(diào)制的方式有很多，傳統(tǒng)上人們較多采用的是QAM矩形調(diào)制方式，這種信道調(diào)制方式由于存在著較為嚴(yán)重的非線性失真問題，因此逐漸被人們所淘汰。為了進一步提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信信號質(zhì)量，APSK調(diào)制方式被人們廣泛的應(yīng)用起來，尤其以16APSK和32APSK這兩種信道調(diào)制方式最受歡迎。因為APSK調(diào)制方式調(diào)制出的最終星座圖是呈圓形分布的，因此人們又稱它為星形QAM調(diào)制方式，此種調(diào)制方式的主要優(yōu)點是調(diào)制幅度變化較小，不需要進行太多、太復(fù)雜的變動，能夠最大限度的保證數(shù)據(jù)信息在進行衛(wèi)星通信傳輸時的質(zhì)量，并且能夠很好的對傳輸過程中存在的非線性失真情況進行補償[4]。
三、結(jié)束語
由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的同步即解調(diào)技術(shù)對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)來說具有重要的作用和意義，是衛(wèi)星通信中的關(guān)鍵性技術(shù)，因此，本文分別對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的定時同步技術(shù)和解調(diào)技術(shù)進行了分析與研究，希望能夠增進人們對這兩大關(guān)鍵性技術(shù)的了解，并對這兩種技術(shù)的進一步改進起到一定的幫助。
[作者簡介]胡凌霄（1959-），男，福建人，中專，工程師，研究方向：無線電發(fā)送及電子通信。
【摘 要】 衛(wèi)星通信成為當(dāng)前主要的通信途徑，已在各個領(lǐng)域得到了廣泛的使用。本文就結(jié)合當(dāng)前先進衛(wèi)星通信技術(shù)的使用情況，以及各個互用對通信業(yè)務(wù)的需求情況，對各種先進的衛(wèi)星通信技術(shù)進行深入的研究，并對未來衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的趨勢進行分析，先進的科學(xué)技術(shù)是衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，與時代需求保持一致的重要條件。
【關(guān)鍵詞】 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 通信技術(shù) 發(fā)展趨勢
在科技與信息化時代，個人移動通信和信息高速公路通信需求的快速增長，要達(dá)到通信網(wǎng)絡(luò)全球覆蓋，衛(wèi)星通信是當(dāng)前最好的工具。衛(wèi)星通信與傳統(tǒng)的通信方式相比，其在技術(shù)和成本上占據(jù)很大的優(yōu)勢，其成本低，信息信號比較強，覆蓋范圍比較廣，通信容量比較大，通信距離比較遠(yuǎn)等優(yōu)點，已成為當(dāng)前最為主要的信息化手段之一。
1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成
衛(wèi)星在通信中起著中轉(zhuǎn)作用，把地球站傳送來的信號經(jīng)過變頻和放大轉(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，用戶通過地球站途徑進入衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，形成鏈接的電路信號鏈，為了確保系統(tǒng)的運行正常，衛(wèi)星通信系統(tǒng)必須和地面的監(jiān)測管理系統(tǒng)和測控系統(tǒng)想鏈接，測控系統(tǒng)能夠?qū)νㄐ判l(wèi)星運行的軌道進行檢測和控制，以保證地面檢測系統(tǒng)能夠?qū)πl(wèi)星所傳送的通信信息進行有效的監(jiān)控，保證系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的運行。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成圖如圖1所示。
2 我國衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
衛(wèi)星固定通信發(fā)展的基本情況。隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展，交通、銀行、新聞、地質(zhì)探測、交通運輸、電力傳送、水利興修、航天航空、天氣預(yù)報、農(nóng)業(yè)種植、金融交易、國家完全和社會維穩(wěn)等多個行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)使用衛(wèi)星通信網(wǎng)，在地球上已經(jīng)建立上萬座衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地球站。
衛(wèi)星移動通信。衛(wèi)星通信的建立使陸地、海上和空中各種目標(biāo)之間以及地面民用網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)得到了解決。我國的便攜式用戶終端在靜止軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中運行較好，只有中低軌道系統(tǒng)的運行狀況不佳。在國際海事衛(wèi)星組織（INMARSAT）成員國群體中，我國進入了INMARSAT的M站和C站，建立了進上萬部船載、機載和陸地終端，能夠為我國附近的海洋區(qū)域提供通信服務(wù)。在水利、搶險救災(zāi)、地質(zhì)、海關(guān)、石油、安全、體育、新聞、銀行、軍事、外交和國防等行業(yè)領(lǐng)域配備了相應(yīng)業(yè)務(wù)終端。
衛(wèi)星電視廣播。事實證明，衛(wèi)星通信在電視廣播中的應(yīng)用具有傳播遠(yuǎn)、見效快、服務(wù)區(qū)域大、投資省、經(jīng)濟效益高和質(zhì)量高的優(yōu)勢，特別是提高山區(qū)電視廣播節(jié)目信號最有效、最先進的途徑。國外衛(wèi)星電視廣播信號已經(jīng)進入了我國，二國家將衛(wèi)星電視直播系統(tǒng)作為國家重點項目實施建設(shè)。當(dāng)前，我國的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)全面鋪開，在經(jīng)濟的發(fā)展，國防的鞏固和教育事業(yè)的發(fā)展等領(lǐng)域發(fā)展著重要的作用。
衛(wèi)星寬帶通信。傳統(tǒng)的C和Ku頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)與各種寬帶通信業(yè)務(wù)的需求不相符合，而且國外高速率的衛(wèi)星通信線路在國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用。中國教育和科研計算機網(wǎng)（CER Net）、中國金橋信息網(wǎng)（China GBN）和中國科技網(wǎng)（CST Net）等用國內(nèi)通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器開通了數(shù)十條ISP（或區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）與核心網(wǎng)絡(luò)間中繼鏈路，以C、Ku頻段衛(wèi)星傳輸鏈路起步，以后增加Ka頻段衛(wèi)星鏈路和地面通信設(shè)施，組成覆蓋全國的無級網(wǎng)絡(luò)。這些互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)不同的要求可高速互聯(lián)網(wǎng)接入、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)、數(shù)據(jù)下載、視頻會議、遠(yuǎn)程教學(xué)和多點廣播等業(yè)務(wù)。
3 現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展研究
3.1 空間激光通信技術(shù)
空間激光通信是以激光的光波作為載波、大氣作為傳輸介質(zhì)的的光通信技術(shù)。空間激光通信具有微波通信與光纖通信兩個的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在尺寸寬、功率小、波段窄、波束小的優(yōu)點，很難被障礙物或者其他信號被截獲和干擾，安全性能較高。
激光通信具有2.5～10Gb/s的傳輸速率，世界各國的軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)普遍采用激光通信技術(shù)。
3.2 “動中通”技術(shù)
“動中通”是指移動的載體在移動過程中時刻跟蹤衛(wèi)星或升空平臺，進行數(shù)據(jù)、語音和圖像的傳遞。在載體的運行過程中，能夠測量出載體變化的狀況，對其變化監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行計算，通過數(shù)學(xué)平臺的運算，變換為天線的誤差角，通過調(diào)整天線俯仰角、極化角和方位角，確保載體在天線對星在規(guī)定范圍內(nèi)進行變化，使載體運動中不偏離衛(wèi)星發(fā)射天線對地球衛(wèi)星的同步跟蹤?！皠又型ā钡母櫡绞接袘T導(dǎo)跟蹤和自跟蹤兩種。美國軍事的TSAT和“移動用戶目標(biāo)系統(tǒng)”等衛(wèi)星系統(tǒng)都有很強的“動中通”能力，其天線的最小口徑可至0.3m，軍隊在快速的移動中不會影響衛(wèi)星通信，可以隨時獲取衛(wèi)星通信傳送的信號和發(fā)送信息。
3.3 空間因特網(wǎng)協(xié)議技術(shù)
空間因特網(wǎng)協(xié)議技術(shù)是指在衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間形成一個酷似因特網(wǎng)裝的信息系統(tǒng)，建立空間、地面和空中的聯(lián)系，在全球范圍之內(nèi)接入/部署移動用戶。該技術(shù)通過IPv6協(xié)議以及衛(wèi)星IP協(xié)議提高信號的傳送速度和帶寬，通過衛(wèi)星信息系統(tǒng)將信號由空中傳送到地面，確保自動的、動態(tài)的、網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，實現(xiàn)了通過一條上行鏈路和一條下行鏈路方式連接地面終端與衛(wèi)星的連接，用戶可以利用地面的基本設(shè)施和地面系統(tǒng)，訪問需要方位的任何互用和數(shù)據(jù)。只要安全認(rèn)證的任何用戶可以利用這種系統(tǒng)建立用戶之間的通信鏈路。美國在軍事上就用IP的新型系統(tǒng)，將現(xiàn)有的衛(wèi)星通信系統(tǒng)實現(xiàn)了動態(tài)和端到端的連接，擴大了信息的容量，減少了控制，增加了適應(yīng)性，擴大了覆蓋面等。
3.4 寬帶衛(wèi)星通信技術(shù)
就目前出現(xiàn)的L，S，C，Ku頻譜資源與GEO衛(wèi)星軌道資源緊缺與擁塞現(xiàn)象，使許多衛(wèi)星通信采用EHF頻段和Q/F（40/60 GHz）頻段。但是，從市場發(fā)展前后相兼容角度看，選擇Ku/Ka混合結(jié)構(gòu)也是解決上述問題的一個很好方式，這個手段有助于推動全球信息高速公路的發(fā)展，使無縫個人通信和Internet空中高速通道在全球?qū)崿F(xiàn)。
3.5 星上處理技術(shù)
隨著信息高速公路的發(fā)展，IP業(yè)務(wù)、寬帶傳輸業(yè)務(wù)和個人PC通信漫游業(yè)務(wù)等業(yè)務(wù)量日益增加，在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)計中使用衛(wèi)星星上處理技術(shù)處理繁雜的信號，如美國的THRUYU衛(wèi)星、ACTS衛(wèi)星和亞洲蜂窩移動衛(wèi)星等。星上處理技術(shù)能夠?qū)πl(wèi)星波束的調(diào)整和成型，路由的分配和頻率的轉(zhuǎn)換進行編程，完成了頻率和時隙的預(yù)分配，實現(xiàn)了信道的靈活交換、功率的按需分配、波束的靈活調(diào)整和端到端之間的話音通信。
3.6 數(shù)字信道選擇器技術(shù)
數(shù)字信道選擇器將上行鏈路帶寬分成2.6MHz的1900個獨立子信道，多個子信道可以達(dá)到任何區(qū)域覆蓋的聯(lián)通能力，實現(xiàn)了最大靈活度的操作。同時，數(shù)字信道選擇器也支持組播和廣播服務(wù)，并為網(wǎng)絡(luò)控制段提供極其有效、靈活的上行鏈路頻譜監(jiān)測能力。通過數(shù)字信道選擇器，X頻段和Ka頻段實現(xiàn)了互連。
3.7 自適應(yīng)信道分配技術(shù)
自適應(yīng)信道分配技術(shù)能夠自動適應(yīng)資源的配置，處理變化的業(yè)務(wù)信息，組織性和靈活性很強，使高碼率與低碼率的用戶可實現(xiàn)共享，可以綜合固定移動廣播網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)@些網(wǎng)絡(luò)功能體積分布的控制。為交互式的媒體業(yè)務(wù)提供更廣泛的服務(wù)和應(yīng)用，如視頻會議、無線因特網(wǎng)等，使移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)多元化發(fā)展。除了以上的衛(wèi)星通信相關(guān)技術(shù)之外，還包括無縫鏈接技術(shù)、鏈路模擬器技術(shù)、頻率復(fù)用技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、多址技術(shù)、射頻通信技術(shù)、現(xiàn)代編碼調(diào)制技術(shù)、擴頻跳頻技術(shù)、多點波束技術(shù)和同步光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
這些先進的技術(shù)正在影響著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，有助于衛(wèi)星通信能夠為用戶提供更好的服務(wù)。
4 衛(wèi)星通信發(fā)展的前景
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)能力的提高指日可待，將會為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。但是，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在開發(fā)中也存在著不可估計的難度和風(fēng)險，必須采取防范的措施?？傮w來說，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在推動者衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信的發(fā)展前景一片大好。
衛(wèi)星通信可以獨立成為一個系統(tǒng)。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，將來的衛(wèi)星通信系統(tǒng)不再依賴于地面電信網(wǎng)的接受與發(fā)送信息設(shè)備，可以成為獨立的一個網(wǎng)絡(luò)體系，直接與用戶端進行鏈接，直接向用戶提供服務(wù)。這對無地面通信設(shè)施的地區(qū)來說，可以解決用戶信息的需求，降低了通信成本。
多種業(yè)務(wù)并存發(fā)展成為趨勢。建立一個以衛(wèi)星通信VSAT系統(tǒng)的發(fā)展最主導(dǎo)，多種業(yè)務(wù)并存的衛(wèi)星業(yè)務(wù)綜合體系成為衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)發(fā)展的方向，它將與地面多個業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)鏈接，是對地面?zhèn)鹘y(tǒng)業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的補充和延伸，建立一個多元化、多領(lǐng)域、多功能的全球化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。
個人通信和數(shù)字通信的快速發(fā)展。中低軌衛(wèi)星通信在移動衛(wèi)星通信中有很大的發(fā)展前景，有助于未來“全球個人通信”的實現(xiàn)，是人們真正的進入了個人通信時代。在衛(wèi)星通信容量和速率增加以及先進數(shù)字通信技術(shù)的影響下，衛(wèi)星電視廣播業(yè)務(wù)的發(fā)展空間比較大，數(shù)字衛(wèi)星廣播，使節(jié)目的數(shù)量和質(zhì)量得到很大改善，從而提高人民的文化生活水平。
5 結(jié)語
隨著衛(wèi)星高新技術(shù)的不斷出現(xiàn)、推廣和利用，通信衛(wèi)星的功能將不斷擴大，使用的領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤貙挕?1世紀(jì)的衛(wèi)星通信，將會有更大的發(fā)展空間，并占據(jù)重要的地位，與光纖通信一起，成為未來人類通信的重要手段。
【摘要】本文旨在通過對衛(wèi)星通信體制的討論，得到不同衛(wèi)星體制對應(yīng)的便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)的區(qū)別，通過對優(yōu)缺點的描述，便于用戶根據(jù)不同環(huán)境和不同應(yīng)用的要求選擇相應(yīng)的便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信;便攜;通信體制
在“5.12汶川地震”過后的多次突發(fā)公共事件的處置中發(fā)現(xiàn)，公共通信網(wǎng)絡(luò)在突發(fā)公共事件發(fā)生時通常會出現(xiàn)癱瘓、堵塞的情況，衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信的保底通信手段是不可或缺的，如果需要在環(huán)境惡劣或特殊地形的條件下第一時間到達(dá)現(xiàn)場，并且攜帶較多的搶險器材，這時體積小、重量輕、便于攜帶便成為了衛(wèi)星通信設(shè)備考慮的重要因素?，F(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有不同體制，對應(yīng)的使用環(huán)境也有所不同，用戶需要根據(jù)不同環(huán)境和不同應(yīng)用的要求選擇相應(yīng)的便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
一、現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類及優(yōu)缺點
衛(wèi)星現(xiàn)有通信制式有FDMA、TDMA、CDMA。
1.FDMA：頻分多址，采用調(diào)頻的多址技術(shù)。不同用戶使用不同頻帶實現(xiàn)信號分割，即在同一時間內(nèi)不同用戶使用不同頻帶。
優(yōu)點：一個終端對應(yīng)一段頻段，別的終端不能使用該頻段，因為是獨享，所以可以支持穩(wěn)定速度較快的通信，上傳、下載速度接近，應(yīng)用時間較長，設(shè)備經(jīng)過實戰(zhàn)考驗。
缺點：因是獨享，所以在同一載波內(nèi)不支持多址通信，且主站設(shè)備多，配置復(fù)雜，通常使用在傳輸視頻上。
2.TDMA：時分多址，采用時分的多址技術(shù)。業(yè)務(wù)信道在不同的時間分配給不同的用戶，即在同一頻帶內(nèi)不同用戶使用不同時隙。
優(yōu)點：所有終端可以使用同一頻段進行通信，在同一載波內(nèi)支持多址通信，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以很大且分布起來比較簡單，能接收大速率的數(shù)據(jù)，下載速度通常大于上傳速度，下載速率通常大于FDMA，上傳速度通常小于FDMA。應(yīng)用時間較長，設(shè)備經(jīng)過實戰(zhàn)考驗。
缺點：主站設(shè)備比FDMA更加復(fù)雜，因帶寬不是獨享，通信延時長于FDMA。
該通信制式通常在需要較大下載數(shù)據(jù)的情況下使用，通常使用于綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，上網(wǎng)、傳輸數(shù)據(jù)等。
3.CDMA：碼分多址，采用碼分的多址技術(shù)。業(yè)務(wù)信道在同時分配給不同的用戶，通過不同的碼制區(qū)別不同的用戶。
缺點：在較少終端的情況下傳輸效率通常低于上述兩種制式，上傳帶寬較小遠(yuǎn)小于FDMA和TDMA，只能進行低速率的通信。設(shè)備較少，沒有經(jīng)過實戰(zhàn)考驗。
優(yōu)點：設(shè)備架設(shè)的復(fù)雜度低于上述兩種體制。
載波頻譜密度低，降低對鄰星的干擾，特別適用于0.5m口徑以下的VSAT系統(tǒng);具有軟容量特性，即在少量降低在用信道載噪比的代價下，可以在額定系統(tǒng)容量基礎(chǔ)上臨時增加少許信道，以滿足系統(tǒng)突發(fā)負(fù)載增加。
抗干擾能力強：因?qū)⒂杏玫男盘枖U展到很寬的頻帶上，干擾信號進入與有用信號同頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，從而增加了輸出信號/干擾比，因此具有很強的抗干擾能力。
可進行多址通信：采用正交性等方式區(qū)別不同終端，使各網(wǎng)在同一時刻共用同一頻段，因此在同一頻段內(nèi)可支持多個終端傳輸。
頻帶可復(fù)用：采用正交性等方式區(qū)別不同終端，因此兩個不同網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)念l帶可重疊復(fù)用。
二、不同衛(wèi)星通信體制對應(yīng)的便攜系統(tǒng)解析
1.FDMA
設(shè)備特點：
系統(tǒng)采用 Ku頻段，單跳直連，動態(tài)組網(wǎng)，滿足低速、中速、高速業(yè)務(wù)需求。
具有雙向通信能力，能實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸。
具備高速數(shù)據(jù)傳輸和視音頻傳輸，每路數(shù)據(jù)傳輸速率不小于64kbps，每路話音傳輸速率不小于8kbps，每路圖像傳輸速率為768kbps至2Mbps;每路綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)至少包含4路話音、1路圖像和2路數(shù)據(jù)。
采用基于IP協(xié)議的通信標(biāo)準(zhǔn)和FDMA/DAMA衛(wèi)星通信技術(shù)體制，并能通過衛(wèi)星鏈路全網(wǎng)互聯(lián)互通。
支持任何符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)，支持QOS協(xié)議及TCP協(xié)議加速。
系統(tǒng)支持BPSK、QPSK、8PSK等多種調(diào)制方式和TPC 1/2、3/4、7/8編碼方式。
衛(wèi)星通信設(shè)備通過IP接口與電視會議設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、視音頻編解碼設(shè)備等連結(jié)。
中頻接口采用L波段。
系統(tǒng)應(yīng)具備自動上行功率控制能力（AUPC）。
綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可通過IP加密方式傳輸并采用統(tǒng)一型號的加密設(shè)備。
設(shè)備性能：
自動對星便攜站應(yīng)具備一鍵自動對星功能，架設(shè)開通時間為3-5分鐘。
天線應(yīng)具有高增益、高效率、低旁瓣、小電壓駐波比等良好電氣特性，旁瓣特性和交叉極化隔離度指標(biāo)滿足衛(wèi)星公司入網(wǎng)要求。
具備重量輕，抗震能力強，集成度高，工作適應(yīng)溫度范圍廣等特性。
能為BUC及LNB提供10MHz外參考，能通過饋線給BUC供電。
功耗小、工作溫度范圍廣、重量輕。
便攜式衛(wèi)星站配置1臺調(diào)制解調(diào)器和1臺DVB接收機。
2.TDMA
設(shè)備特點：
兩個背包就是一個完整的基于衛(wèi)星通信的多業(yè)務(wù)終端，特別利于越野行動?？梢赃x擇人力發(fā)電機，這樣三人小組可以完成惡劣條件下的應(yīng)急通信保障。在全國城鄉(xiāng)大多數(shù)地點，與多個固定地點和機動地點聯(lián)網(wǎng)通信。在全國城鄉(xiāng)大多數(shù)地點，與多個固定地點和機動地點進行視訊會議或視訊對話?？梢匀糠胚M普通小汽車的后備箱內(nèi)?？梢酝ㄟ^民航普通行李安檢。
設(shè)備性能：
使用“靜中通”天線手動尋星的衛(wèi)星交互式寬帶多媒體通信系統(tǒng)。主要用于衛(wèi)星應(yīng)急通信，在到達(dá)現(xiàn)場后按要求展開天線，手動尋星，然后建立衛(wèi)星通信鏈路。衛(wèi)星通信鏈路支持基于IP的數(shù)據(jù)通信，支持VPN，支持VLAN。系統(tǒng)自身對外具備一個標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)絡(luò)接口，可以運行地面計算機網(wǎng)絡(luò)上的所有應(yīng)用。
可以完成網(wǎng)絡(luò)訪問、網(wǎng)絡(luò)電話、視訊會議等應(yīng)用的一個終端的全部基本功能。此時，系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)拓展的接口，以便接入更多的計算機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，特別是可選IP保密機的接入;擁有基于PSTN傳真機的接入能力，以便收發(fā)傳真;配有無線圖像傳輸系統(tǒng)，可解決最后一公里的圖像傳輸問題;具有音視頻的AV接入和輸出，以便接入外接的圖像和伴音，或者完成圖像和聲音的輸出。
3.CDMA
設(shè)備特點：
主要用于撥打衛(wèi)星電話，進行小速率的數(shù)據(jù)傳輸
可設(shè)置熱線電話按鍵，實現(xiàn)一鍵呼叫;
攜帶體積不超過50cm×40cm×30cm，總重不超過8kg，包括背包、整體外殼、天線、功放、LNB、調(diào)制解調(diào)器、內(nèi)置北斗模塊、一塊電池、電源適配器、無繩電話、支架;
選用0.3米*0.3米的平板天線，配備無繩電話，方便在單兵設(shè)備附近移動使用;
具有無線AP接入點功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)（包括圖片、文本、短信等）傳輸，支持802.11a/b無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可通過AP訪問該單兵通信系統(tǒng);
符合衛(wèi)星運營商的入網(wǎng)要求;
手動對星方式，需配備對星輔助工具，具有衛(wèi)星信號強度指示燈、指南針等，對星時間為5-10分鐘;
支持鋰電池供電和使用電源適配器采用交流電供電。電池采用外掛式，可選配不同容量，保證持續(xù)工作時間不低于2小時，待機時間不低于8小時;
具有直觀的電池電量指示燈、工作狀態(tài)指示燈;
外部接口應(yīng)選用航空插座，防水防塵，適應(yīng)野戰(zhàn)環(huán)境;
內(nèi)置北斗定位模塊，可在單兵設(shè)備數(shù)據(jù)模式下上傳地理位置信息;
設(shè)備性能：
提供衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)便攜站與主站、便攜站與便攜站以及便攜站與公用電話網(wǎng)間的話音通信;
提供衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)便攜站與主站、便攜站與便攜站以及便攜站與公用電話網(wǎng)間的數(shù)據(jù)通信;
提供衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)便攜站與主站、便攜站與便攜站間的短報文通信;
系統(tǒng)具有基本網(wǎng)管功能，提供系統(tǒng)的信道分配和基本配置管理。
擴頻帶寬：2、4、8MHz可變。
信息速率：話音，2.4kbps聲碼話;
數(shù)據(jù)，2.4kbps。
通信體制： CDMA/PSK/DAMA。
工作頻段：Ku頻段。
差錯控制：LDPC碼。
話音接口：二線話音、wifi無線接口話音;
數(shù)據(jù)接口：網(wǎng)口、wifi。
三、不同衛(wèi)星便攜系統(tǒng)的優(yōu)缺點和使用場景總結(jié)
現(xiàn)總結(jié)如下：
（一）頻分多址（FDMA）不擴頻多址通信系統(tǒng)
1.特性
采用調(diào)頻的多址技術(shù)。不同用戶使用不同頻帶實現(xiàn)信號分割，即在同一時間內(nèi)不同用戶使用不同頻帶。
2.優(yōu)點和應(yīng)用環(huán)境
頻帶獨享，延時較短，傳輸?shù)臅r延抖動較少，通常應(yīng)用與視音頻傳輸
3.缺點
ODU要求較高，用戶增加時，擴展系統(tǒng)能力比較麻煩
（二）時分多址（TDMA）不擴頻多址通信系統(tǒng)
1.特性
采用時分的多址技術(shù)。一段頻帶在不同的時間分配給不同的用戶，即在同一頻帶內(nèi)不同用戶使用不同時隙。
2.優(yōu)點和應(yīng)用環(huán)境
ODU要求較低，擴展系統(tǒng)能力較簡單，該通信制式通常在需要較大下載數(shù)據(jù)的情況下使用，通常應(yīng)用于綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，上網(wǎng)、傳輸數(shù)據(jù)等
3.缺點
延時長，傳輸?shù)臅r延抖動較多，不適合對于延時敏感的傳輸業(yè)務(wù)
（三）碼分多址（CDMA）擴頻多址方式通信系統(tǒng)
1.特性
采用碼分的多址技術(shù)。在一段頻帶上，將信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去，接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信，不同的用戶使用不同的偽隨機碼進行區(qū)分。
2.優(yōu)點和應(yīng)用環(huán)境
ODU要求最低，能夠降低載波頻譜密度，降低對鄰星的干擾，抗干擾能力和保密能力強于不擴頻通信系統(tǒng)，通常應(yīng)用于語音、小數(shù)據(jù)傳輸?shù)?
3.缺點
傳輸效率通常低于不擴頻通信系統(tǒng)，占用頻帶資源多
摘 要 衛(wèi)星通信射頻機房與室內(nèi)業(yè)務(wù)機房距離較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的定時巡看方式已不能滿足日益增長的保障需求，存在諸多安全隱患，針對此問題，設(shè)計衛(wèi)星射頻設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，通過軟件設(shè)計實現(xiàn)對射頻設(shè)備工作狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置的實時監(jiān)測及故障報警功能。實際運用表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，具有較強的實用價值。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信 射頻設(shè)備 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
隨著信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信在遠(yuǎn)海保障等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，衛(wèi)星通信的地位也越來越重要。衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般由室內(nèi)設(shè)備和室外單元組成，室外單元一般安裝在室外射頻方倉內(nèi)，由于衛(wèi)星通信頻率較高，射頻方倉要求緊隨衛(wèi)星天線建設(shè)，由于場地的限制，衛(wèi)星天線和衛(wèi)星室內(nèi)設(shè)備之間往往有一定的距離。衛(wèi)星業(yè)務(wù)主要由室內(nèi)設(shè)備擔(dān)負(fù)，值班人員大部分時間都在室內(nèi)機房，距離射頻方倉有一定的距離，隨著衛(wèi)星業(yè)務(wù)量的增加，傳統(tǒng)的定時巡看方式已無法滿足業(yè)務(wù)需求，存在諸多不定因素，使得通信不間斷的傳輸?shù)貌坏娇煽勘Ｕ?，因此設(shè)計和實現(xiàn)具有射頻設(shè)備監(jiān)控和報警功能的系統(tǒng)，對及時發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備故障，保障衛(wèi)星系統(tǒng)的正常摘 要運行具有重要意義。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
高頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻設(shè)備一般安裝在距離業(yè)務(wù)機房較遠(yuǎn)的射頻方倉內(nèi)，射頻設(shè)備大都預(yù)留了監(jiān)測接口，可遠(yuǎn)程實現(xiàn)終端與設(shè)備的信息交互?；诖嗽O(shè)計衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。監(jiān)控和處理設(shè)備是本系統(tǒng)的核心，通過軟件方式控制數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集設(shè)備參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，并控制報警系統(tǒng)進行故障報警；數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過設(shè)備監(jiān)控接口實現(xiàn)各設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)信息的實時采集；報警系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備故障報警功能。
目前衛(wèi)星射頻設(shè)備遙控口為網(wǎng)絡(luò)接口，但接口協(xié)議為UART協(xié)議，因而本系統(tǒng)選取232/422協(xié)議的Nport5650串口服務(wù)器作為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，由于業(yè)務(wù)機房距離射頻機房較遠(yuǎn)，將串口服務(wù)器配置成485接口，各設(shè)備和服務(wù)器之間通過網(wǎng)線互聯(lián)。監(jiān)控和處理設(shè)備選用具有網(wǎng)絡(luò)接口的普通電腦。
2 技術(shù)實現(xiàn)
電腦終端作為監(jiān)控和處理設(shè)備，在軟件控制下向串口服務(wù)器各端口進行命令輸出，串口服務(wù)器再將各命令發(fā)送至各端口對應(yīng)的設(shè)備，對設(shè)備告警信息進行采集、參數(shù)狀態(tài)查詢、參數(shù)設(shè)置。設(shè)備執(zhí)行完命令，通過原路由發(fā)送相應(yīng)參數(shù)至終端，在終端界面完成相應(yīng)的顯示。
2.1 串口服務(wù)器配置
配置主機地址為串口服務(wù)器初始化地址網(wǎng)段，然后安裝NPort Search Utility，通過掃描，識別并配置串口服務(wù)器，進入串口服務(wù)器配置界面，配置通信方式為real com mode模式，速率為9600bit/s，編碼方式采用8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，并將串口服務(wù)器各端口映射到主機，設(shè)置各端口號，完成串口服務(wù)器配置。
2.2 軟件實現(xiàn)
2.2.1 多線程通信控制
串口服務(wù)器具有八個端口，每個端口對應(yīng)一類設(shè)備，每個設(shè)備需要狀態(tài)信息采集、參數(shù)查詢、設(shè)置多項線程等代碼，反復(fù)調(diào)試、合理安排各命令優(yōu)先級，避免沖突，使各命令有序進行。
2.2.2 緩沖區(qū)優(yōu)化
每個串口發(fā)送接收多線程命令，每個線程發(fā)送結(jié)束后會將命令緩存到緩沖區(qū)，因此，針對緩沖區(qū)進行了優(yōu)化清理，防止死鎖。
2.2.3 參數(shù)查詢功能
參數(shù)查詢的原理是設(shè)備接收查詢命令，并進行判別，并根據(jù)報文內(nèi)容給予串口服務(wù)器終端相應(yīng)的回執(zhí)。主要完成報文封裝和解析功能。
2.2.4 告警信息采集
軟件告警信息采集以查詢命令為依托，對設(shè)備狀態(tài)進行關(guān)鍵字判別，獲取告警信息，在相應(yīng)的告警指示燈上以紅、綠分別顯示告警狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)正常，在告警情況下，通過音響進行音頻輸出，在人工干預(yù)下，可停止聲音告警。每個模塊告警狀態(tài)設(shè)置循環(huán)查詢功能，循環(huán)時間為每秒鐘一次。
2.2.5參數(shù)設(shè)置
參數(shù)設(shè)置報文格式參數(shù)體中加載文本輸入內(nèi)容或選擇開關(guān)等功能，對設(shè)備進行控制設(shè)置，實現(xiàn)遠(yuǎn)端本控/遠(yuǎn)控選擇、參數(shù)更改等功能。
2.3 人機交互
軟件設(shè)有登陸界面，設(shè)置用戶名和密碼，用戶輸入用戶名和密碼，輸入數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進行對比，回答正確后軟件自動登錄至監(jiān)控主界面，回答錯誤無法登陸監(jiān)控界面。其登錄界面如圖2所示。
監(jiān)控主界面采用名稱化可按控件分布，索引菜單設(shè)置系統(tǒng)、窗口、幫助三項，可實現(xiàn)軟件關(guān)閉、窗體分布、使用幫助等功能。點擊各設(shè)備打開二級界面，可對設(shè)備狀態(tài)進行查詢，并設(shè)有告警指示燈，當(dāng)各設(shè)備正常時，指示燈為綠色，告警時，指示燈為紅色，并通過音響進行聲音告警，軟件主界面如圖3所示。
3 應(yīng)用舉例
本文設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于7.3米Ku頻段衛(wèi)星天線系統(tǒng)中，使用過程中發(fā)現(xiàn)天線接收信號衰減過大，通過該監(jiān)控設(shè)備對天線控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，每秒鐘采集一次參數(shù)信息，并將信息自動保存到TXT文本中。監(jiān)測24小時，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)用matlab進行分析，分析結(jié)果如圖4所示。
從圖4可以看出天線控制器對星不準(zhǔn)，正常天線俯仰角轉(zhuǎn)動步長為0.02度，天線控制器在24小時內(nèi)俯仰角3次由40度跳轉(zhuǎn)到52度，約十分鐘后再跳回原角度，天線大幅度轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致天線無法對準(zhǔn)衛(wèi)星，接收電平低。定位此設(shè)備故障后，通過更換了控制模塊，設(shè)備恢復(fù)正常。
4 結(jié)束語
針對衛(wèi)星通信系統(tǒng)射頻方倉距離業(yè)務(wù)機房較遠(yuǎn)，值勤人員不方便管理的缺點，本文設(shè)計了一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)室外設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在軟件控制下能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星射頻各設(shè)備的實時監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置和故障告警，具有較強的實用和推廣價值。
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月15日報道，在未來的10年俄羅斯擬建立強大的個人空間通信基礎(chǔ)架構(gòu)，確保通信的全球覆蓋性和保密性。在2016～2025年聯(lián)邦航天計劃草案中，闡明了建立低軌多用途個人衛(wèi)星通信系統(tǒng)和基于新一代航天器“急使 M1”和“急使 M2”傳輸數(shù)據(jù)的計劃。2020年前，該系統(tǒng)的通信能力將達(dá)到800億比特/晝夜；到2025年，將達(dá)到1200億比特/晝夜，這將同時為近百萬高速電腦用戶終端提供服務(wù)。據(jù)估算，由24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群能夠保障整個地球的通信需求。系統(tǒng)的地面部分將由7個站構(gòu)成。研制新一代衛(wèi)星“急使”的預(yù)算費用為436億盧布（12億美元），其中39億盧布（1.0842億美元）用于科研和試驗設(shè)計工作，而397億盧布（11.0366億美元）直接用于系統(tǒng)的制造和部署。
“莫斯科”號導(dǎo)彈巡洋艦將裝備S-400防空系統(tǒng)
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月14日報道，俄羅斯總統(tǒng)普京8月12日在索契港視察時稱，俄羅斯黑海艦隊旗艦“莫斯科”號導(dǎo)彈巡洋艦將裝備現(xiàn)代化的S-400防空系統(tǒng)，替換老舊的S-300防空導(dǎo)彈系統(tǒng)。1164型導(dǎo)彈巡洋艦“莫斯科”號將于2015年底轉(zhuǎn)入北德文斯克“小星星”船舶維修中心，進行維護和深度升級改造。在這期間1134-B型大型反潛艦“刻赤”號將擔(dān)負(fù)黑海艦隊旗艦。 目前俄海軍另1艘1164型導(dǎo)彈巡洋艦“烏斯季諾夫元帥”號正在北德文斯克造船廠進行修理，預(yù)計2015年重新服役?！澳箍啤碧栭L186米、寬20.8米、吃水8.4米；正常排水量9800噸，最大排水量11500噸、航速32節(jié)、續(xù)航力為2500海里/30節(jié)或7500海里/15節(jié)；艦員編制454人，其中軍官62人。
俄海軍擬于今年9～10月試射“布拉瓦”
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月13日報道，俄羅斯海軍計劃于9～10月從戰(zhàn)略導(dǎo)彈潛艇“亞歷山大?涅夫斯基”號和“弗拉基米爾?莫諾馬赫”號上試射“布拉瓦”洲際彈道導(dǎo)彈。起初計劃“弗拉基米爾?莫諾馬赫”號于今年8月底～9月初 ，“尤里?多爾戈魯基”號于11月試射“布拉瓦”洲際彈道導(dǎo)彈，但是海軍總司令部做出了改變。到目前為止，“布拉瓦”導(dǎo)彈已經(jīng)進行了19次試射，其中成功8次，4次部分成功，最近1次是2013年9月6日從“亞歷山大?涅夫斯基”號上發(fā)射的，沒有成功。盡管俄羅斯官方認(rèn)為制造缺陷導(dǎo)致導(dǎo)彈試射失敗，但俄羅斯海軍依然認(rèn)為“布拉瓦”導(dǎo)彈是無可替代的。
俄海軍所有潛艇的反應(yīng)堆 將在摩爾曼斯克重新裝填
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月4日報道，2020年前，摩爾曼斯克的“核艦隊”基地能夠確保有計劃地為俄海軍所有潛艇的反應(yīng)堆重新裝填燃料。目前方案的經(jīng)濟技術(shù)可行性報告已經(jīng)得到批準(zhǔn)。廠家已經(jīng)在技術(shù)上做好這方面的準(zhǔn)備工作，目前正在走審批程序。潛艇反應(yīng)堆的重新裝填工作分別在基地的幾個工廠進行。俄羅斯國家原子能公司下屬俄羅斯機械制造實驗設(shè)計局、“RosRAO”企業(yè)（俄羅斯唯一負(fù)責(zé)放射性廢物保存和使用的國有企業(yè)）和“核艦隊”基地將直接參與潛艇的維護保養(yǎng)，以及放射廢料的存儲和重新處理。為了完成潛艇的重新裝填任務(wù)，將動用油船（浮動技術(shù)基地）“洛塔河”號和“伊曼德拉湖”號，并且計劃再建造3艘新油船。據(jù)專家稱，重新裝填1個反應(yīng)堆需要大約45天時間。
俄將改建駐敘利亞建海軍基地
據(jù)俄羅斯媒體2014年7月28日報道， 敘利亞塔爾圖斯港的物資補給和技術(shù)維修站是俄海軍在國外的唯一海軍軍事設(shè)施。俄羅斯計劃加強該港口海軍基地的建設(shè)，旨在使其能容納更多的軍艦?；馗慕üこ虒⒂?015年初正式啟動，包括修建若干個碼頭、油庫、冷藏基地、加工廠和醫(yī)療中心等。改建后，港口能同時接納俄羅斯在地中海艦隊中的一、二級艦船，可?？?萬噸級以上的航空母艦等。構(gòu)建防空陣地和部署防御力量，不排除派遣防空營和部署類似于S-300系列防空武器的可能性。該基地同時也將成為俄海軍黑海艦隊、北方艦隊、地中海分艦隊陸戰(zhàn)隊的執(zhí)勤地。該基地一旦投入使用，俄海軍黑海艦隊作戰(zhàn)半徑將擴大數(shù)倍。
俄未來型截?fù)魴C將于2025年裝備部隊
俄羅斯空軍總司令維克多?邦達(dá)列夫上將2014年8月11日稱，計劃替換“米格-31”的未來型截?fù)魴C將于2025年裝備部隊。目前正在進行新飛機的科研工作，2017年前完成計劃制造試驗樣機的試驗設(shè)計工作，預(yù)計2028年替換所有現(xiàn)役的“米格-31”截?fù)魴C。俄空軍目前裝備122架“米格-31”截?fù)魴C，計劃對其中44架進行改造，以使其在未來10～15年內(nèi)保持對同類裝備的優(yōu)勢。“米格-31”型截?fù)魴C是前蘇聯(lián)于20世紀(jì)70年代研制成功的雙座雙發(fā)全天候截?fù)魴C，目前仍為俄羅斯空軍主力防空機型，主要用于在缺乏預(yù)警雷達(dá)支援的偏遠(yuǎn)地區(qū)上空獨立截?fù)魯撤綉?zhàn)機以及巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)。
俄空軍未來2～3年接收16架“米格-29SMT”
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月12日報道，俄羅斯空軍總司令維克多?邦達(dá)列夫上將11日稱，未來2～3年， 米格飛機制造公司將向俄空軍交付16架“米格-29SMT”戰(zhàn)斗機，但拒絕透露這些飛機的去向。此前有消息稱，這些飛機計劃于2016年底交付。2014年年初，國防部與該公司簽署了16架“米格-29SMT”的采購合同，合同額超過170億盧布（約合4.7311億美元）。俄空軍已于2009～2010年采購了28架該型飛機?！懊赘?29SMT”為多用途戰(zhàn)斗機，俄羅斯國防部決定在 2020年前將把至少150架“米格-29”改裝至“米格-29SMT”標(biāo)準(zhǔn)。
俄海軍第3艘636.3型柴電潛艇下水
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月11日報道，為黑海艦隊建造的第3艘柴電動力潛艇“舊奧斯科爾”號將于8月28日下水。 “基洛”級636.3型柴電動力潛艇首艇“新羅西斯克”號于2010年8月開始鋪放龍骨；第2艘 “頓河畔羅斯托夫”號于2011年11月開工建造；第3艘“舊奧斯科爾”號2012年8月開始建造；第4艘“克拉斯諾達(dá)爾”號2014年2月開始建造。根據(jù)俄羅斯海軍總司令部的計劃，2016年之前將建造6艘該型潛艇，這些潛艇將被編入黑海艦隊。636.3型柴電潛艇由圣彼得堡“紅寶石”中央設(shè)計局研制，屬于第三代潛艇，滿載排水量3100噸，最大下潛深度300米，航速20節(jié)，載員52人。
俄遠(yuǎn)程飛機升級后作戰(zhàn)效能將提升1倍
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月11日報道，俄羅斯空軍總司令維克多?邦達(dá)列夫上將稱，升級改造后，俄羅斯遠(yuǎn)程航空兵飛機的作戰(zhàn)效能將提高1倍?！皥D-160”和“圖-95”飛機將裝備新的武器系統(tǒng)。現(xiàn)有飛機的無線電電子設(shè)備和航空設(shè)備將進行徹底的升級改造，更換新型通信指揮系統(tǒng)。新系統(tǒng)使用普通無線電頻道和多重密碼技術(shù)傳輸信息，無需衛(wèi)星中繼。即使指揮中心與飛機的通信暫時中斷，系統(tǒng)也可完整恢復(fù)信息碎片，這將大大縮短轟炸機重新瞄準(zhǔn)的速度。邦達(dá)列夫表示，俄空軍應(yīng)當(dāng)在戰(zhàn)斗巡邏框架內(nèi)增加在太平洋、大西洋、北冰洋和南部方向上的飛行數(shù)量……俄羅斯航空兵一定會“出色而有尊嚴(yán)地”執(zhí)行俄羅斯總統(tǒng)的任何命令，其中也包括遠(yuǎn)程航空兵戰(zhàn)斗飛行。
日本年底前將向越南提供6艘巡邏船
據(jù)俄羅斯媒體8月6日報道，日本政府將向越南提供6艘“二手”巡邏船，以提高越南在中南中國海的巡邏能力。日本外相岸田文雄與越南計劃投資部長裴光榮簽署了艦艇移交文件。在6艘艦中，2艘為日本舊的漁業(yè)監(jiān)視船，4艘為舊漁船，排水量在600～800噸，最快將在今年年內(nèi)贈送越方。日本還將向越南提供救生艇及其他設(shè)備。據(jù)悉，越南預(yù)計還會獲得日本海岸警衛(wèi)隊將于2015年退役的艦船。
俄空軍兵部隊將裝備攻擊型無人機
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月4日報道，俄羅斯空降兵部隊司令弗拉基米爾?沙曼諾夫上將稱，俄羅斯空降兵部隊近期將裝備計劃在敵后方使用的攻擊型無人機。新技術(shù)裝備能夠在敵后方開辟“根據(jù)地”。今年7月底，俄羅斯聯(lián)合航空制造公司披露了要生產(chǎn)重達(dá)20噸的偵察和攻擊型無人機的消息。無人機第一階段研制工作將在2015年結(jié)束，擬于2018年實現(xiàn)首飛。重型攻擊無人機的研制者是蘇霍伊公司，2012年7月該公司獲得了有關(guān)合同， 10月，蘇霍伊公司與米格飛機制造公司簽訂合作協(xié)議，共同研制無人機。據(jù)聯(lián)合飛機制造公司總裁米哈伊爾?波戈相透露，未來攻擊無人機將利用第五代戰(zhàn)斗機T-50的部分技術(shù)。
俄空降兵部隊司令談未來裝備計劃
據(jù)俄羅斯媒體8月4日報道，8月1日，俄羅斯空降兵部隊司令弗拉基米爾?沙曼諾夫上將在空降部隊紀(jì)念日（始建于1930年8月2日）前夕稱，2025年前俄空降兵部隊將接裝超過1500輛新型BMD-4M空降裝甲步兵戰(zhàn)車、2500余輛“小貝殼”裝甲輸送車。此外，空降兵部隊將與“卡馬茲”汽車股份公司聯(lián)合研制能夠空降、作戰(zhàn)和掃雷的通用型模塊化裝甲車，研制可更換先進戰(zhàn)斗模塊的多用途汽車。裝備無人機是空降兵部隊發(fā)展的另一個方向。最近幾年，空降兵部隊將與工業(yè)部門及其他創(chuàng)新團體聯(lián)合研制攻擊型無人機。此外，以空降兵為基礎(chǔ)組建的俄羅斯快速反應(yīng)部隊將編配陸軍航空兵。俄空降兵計劃進一步提高作戰(zhàn)潛力和加強在國外的軍事存在。
越南第3艘俄制潛艇年底前抵金蘭灣
據(jù)俄羅斯媒體2014年8月12日報道，由俄羅斯圣彼得堡海軍部造船廠為越南海軍建造的第3艘636型柴電潛艇“海防”號將于2014年底抵達(dá)金蘭灣基地。目前越南艇員正在該潛艇上完成潛艇實習(xí)計劃，也是海軍訓(xùn)練部分的第2階段。7月1～20日，在戈格蘭島地區(qū)的第一階段訓(xùn)練順利完成，在該階段，該艇水下航行了57小時。8月20日，潛艇返廠，10天后再次出海，預(yù)計11月份交付越方。此外，該型第4艘潛艇近日已經(jīng)開始進行工廠航行試驗。目前俄方正在根據(jù)計劃建造該型潛艇的第5、6艘。第6艘潛艇計劃于明年9月下水。前2艘HQ-182“河內(nèi)”號和HQ-183“胡志明”號已于2014年4月已經(jīng)加入越南海軍潛艇部隊第189支隊?wèi)?zhàn)斗序列。
俄同時開工建造3艘核潛艇
據(jù)俄羅斯媒體2014年7月28日報道，俄羅斯海軍北德文斯克北方機械制造廠于7月27日同時為3艘核潛艇舉行開工建造儀式。這3艘潛艇分別是“奧列格大公”號（工廠編號205）戰(zhàn)略核潛艇，“克拉斯諾亞爾斯克”號（工廠編號163）和“哈巴羅夫斯克”號多用途核潛艇?！皧W列格大公”號是955型“北風(fēng)之神”級潛艇的第5艘，也是955A改進型（“北風(fēng)之神-A”）的 第2艘（首艇是“弗拉基米爾大公”號）。該艇將裝備最新型的武器與設(shè)備，并提升隱身性能和彈道導(dǎo)彈能力。2艘多用途核潛艇“克拉斯諾亞爾斯克”號和“哈巴羅夫斯克”為“亞森-M”級（885M型）核潛艇，分別是885型潛艇第4艘和第5艘（前3艘分別是“北德文斯克”號、“喀山”號和“新西伯利亞”號）。這些核潛艇將成為未來俄羅斯國家安全和國防能力的基礎(chǔ)和保證。目前俄海軍共有60艘潛艇，其中10艘為戰(zhàn)略核潛艇，約30艘攻擊型核潛艇，其余的為常規(guī)潛艇和特種潛艇。
摘 要 在使用透明轉(zhuǎn)發(fā)器的MF-TDMA（多頻時分多址）衛(wèi)星通信系統(tǒng)內(nèi)，利用頻率跳變收發(fā)、變速率調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合信道資源分時按需分配機制，可實現(xiàn)點對點業(yè)務(wù)對全部載波資源的高效利用，極大的擴展了系統(tǒng)容量。但多載波組網(wǎng)的特點也使廣播業(yè)務(wù)所占用的信道資源成倍增加。通過對透明轉(zhuǎn)發(fā)的MF-TDMA體制特點和常見廣播實現(xiàn)方式的研究，提出了一種基于多解調(diào)器分路解調(diào)的解決方案，有效解決了多載波擴容和廣播業(yè)務(wù)實現(xiàn)間的矛盾。
關(guān)鍵詞 MF-TDMA；廣播；信道資源
1 MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡介
MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)是在傳統(tǒng)單載波TDMA系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入了頻率跳變發(fā)送和接收、變速率調(diào)制解調(diào)技術(shù)，從而可以利用一套調(diào)制解調(diào)設(shè)備，使得各地面站可以分時在多個載波進行收發(fā)。如圖1所示，除了參考時隙所有站均跳到載波1的頻點速率接收參考外，其他時刻，各站的解調(diào)器職守在某一條載波上，發(fā)往某站的數(shù)據(jù)將在分配的時隙內(nèi)跳到該站的職守載波進行發(fā)送，也就“發(fā)跳收不跳”。通過有針對性的將業(yè)務(wù)站分配到不同載波職守，可將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分?jǐn)偟蕉鄠€載波發(fā)送。并結(jié)合TDMA按需分配機制，將各站對信道資源的共享擴展到多條載波上。圖1MF-TDMA系統(tǒng)中，AB站和CD間業(yè)務(wù)分散到了載波2和載波3上，同時，對業(yè)務(wù)量不大的E站，則職守在一條較低速率載波，以減少帶寬使用。
圖1 MF-TDMA系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)示意
MF-TDMA系統(tǒng)提高了系統(tǒng)應(yīng)用的靈活性，實現(xiàn)了TDMA系統(tǒng)的擴容，但也帶來了一些問題。由于各站對所有載波的共享是基于跳頻發(fā)送實現(xiàn)的，因此在一個站無法在同一時隙內(nèi)在多個載波下發(fā)送。如圖1所示，B站在第n時隙被分配向E站所在的1載波發(fā)送數(shù)據(jù)，那么該時隙B站將能再向2、3載波的n時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。這種原則被稱為MF-TDMA資源分配過程中的“載波間時隙分配躲避原則”。由于這條基本原則的存在，在MF-TDMA系統(tǒng)中，為了達(dá)到廣播的目的，廣播站往往需要重復(fù)占用多個載波的信道資源，大大降低了系統(tǒng)傳輸效率，這對于有著大量多點廣播業(yè)務(wù)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，例如IP通信網(wǎng)、視頻會議網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)生了很大影響，限制了系統(tǒng)應(yīng)用。因此，有必要對MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)廣播技術(shù)進行研究，解決廣播在多載波應(yīng)用上的效率問題。
2 MF-TDMA系統(tǒng)三種數(shù)據(jù)廣播方式
目前MF-TDMA系統(tǒng)實現(xiàn)廣播的方式主要有三種：多頻復(fù)制分發(fā)、定時跳頻收發(fā)和星狀組網(wǎng)廣播。這三種方式各自適應(yīng)于MF-TDMA系統(tǒng)某種應(yīng)用環(huán)境，也各有優(yōu)缺點。
1）多頻復(fù)制分發(fā)。多頻復(fù)制分發(fā)的廣播方式，是通過在多個載波同時申請廣播時隙，廣播發(fā)送站可以在不同載波的不同時隙位置復(fù)制發(fā)送同一突發(fā)數(shù)據(jù)，使各載波的職守站在一個幀周期內(nèi)均能獲取同樣的數(shù)據(jù)，達(dá)到廣播的效果。但是，這種方式在各站間傳輸時延抖動較大，只適合于非實時性質(zhì)業(yè)務(wù)發(fā)送；且由于發(fā)送站調(diào)制器需要發(fā)送多份數(shù)據(jù)，實際單站的最大廣播發(fā)送速率為單條載波信息速率/載波數(shù)，在載波數(shù)較多時，大大限制了該種應(yīng)用方式的應(yīng)用。
2）定時跳頻分發(fā)。定時跳頻分發(fā)廣播方式是利用頻率跳變發(fā)送和接收技術(shù)，將廣播時隙分配在一個固定載波上，在廣播時隙到來時，廣播發(fā)送站跳到該載波頻點進行發(fā)送，同時，各接收站解調(diào)器也跳到該頻點進行接收，實現(xiàn)“一發(fā)多收”的廣播。這種廣播方式最大的好處在于大大提升了單站的廣播能力，避免了因多次發(fā)送同一份數(shù)據(jù)而造成的發(fā)送能力的浪費。同時，由于廣播數(shù)據(jù)在同一時刻收發(fā)，各站間的時延抖動較小，比較適合于實時業(yè)務(wù)的傳輸。但這種廣播發(fā)送方式由于各接收站均要同時跳收，因此需要將同一時隙的多個載波資源同時分配給廣播使用，接收廣播時，點對點數(shù)據(jù)無法接收，系統(tǒng)總的載波資源的占用并沒有減少。
3）星狀組網(wǎng)廣播。采用星狀組網(wǎng)廣播的方式，其幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。星狀組網(wǎng)廣播主要應(yīng)用于中心站廣播分發(fā)、遠(yuǎn)端站向中心回傳的星狀應(yīng)用環(huán)境。處于中心地位的廣播站單獨使用一條前向載波發(fā)送數(shù)據(jù)（如圖2所示載波1），其所有發(fā)送數(shù)據(jù)均為廣播，所有遠(yuǎn)端站通收；其他遠(yuǎn)端小站使用其他TDMA載波（如圖2所示載波2）向中心站進行回傳。通過單獨配置多個解調(diào)器或采用多載波并行解調(diào)技術(shù)，中心站可以同時接收多條返向載波的數(shù)據(jù)；同時，通過提高中心站發(fā)送能力，可令前向載波使用較高速率，實現(xiàn)高速的廣播分發(fā)；甚至，通過中心站的轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)端小站還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)端站間互通或經(jīng)由中心轉(zhuǎn)發(fā)的二次廣播分發(fā)。
星狀組網(wǎng)廣播由于廣播占用單獨的前向載波實現(xiàn)，無須考慮MF-TDMA系統(tǒng)中時隙躲避的問題，因此，具有最高效的信道使用效率。但是，這種組網(wǎng)方式并不適用于多點廣播需求，因為遠(yuǎn)端站發(fā)送廣播數(shù)據(jù)時需要同時占用返向和前向載波，用于數(shù)據(jù)發(fā)往中心站和中心站前向轉(zhuǎn)發(fā)，資源開銷大；且傳輸有兩次上星過程，傳輸時延翻倍。因此星狀組網(wǎng)廣播方式僅適應(yīng)于單中心廣播的應(yīng)用環(huán)境。
圖2 三種廣播方式幀結(jié)構(gòu)示意圖
3 廣播載波應(yīng)用方式的實現(xiàn)
廣播載波應(yīng)用方式的其核心思想是利用MF-TDMA體制中多載波的優(yōu)勢，增加一條專門的廣播載波用于廣播發(fā)送，并在地面終端上增加一路解調(diào)器，專門用于接收該載波廣播數(shù)據(jù)。如圖3所示，為具備雙路解調(diào)的地面終端設(shè)備組成帶廣播載波的MF-TDMA系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)。
圖3 廣播載波廣播方式幀結(jié)構(gòu)示意
廣播發(fā)送端數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，地面終端需根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的目的地址，區(qū)分出該數(shù)據(jù)是否為廣播數(shù)據(jù)。如果為廣播數(shù)據(jù)，則在廣播載波上申請時隙資源完成發(fā)送；反之，則根據(jù)目的站的職守載波申請對應(yīng)載波的時隙資源完成發(fā)送。接收站兩個解調(diào)器分別解調(diào)一般業(yè)務(wù)載波和廣播載波兩路載波信號，并在基帶數(shù)據(jù)出口合路，同時接收。通過以上方法，達(dá)到了以下目的。
1）將廣播統(tǒng)一發(fā)送到廣播載波，相當(dāng)于恢復(fù)了單載波系統(tǒng)的天然廣播特性，大大節(jié)省了信道資源。
2）實現(xiàn)了廣播數(shù)據(jù)的一發(fā)多收，各站可以實現(xiàn)廣播數(shù)據(jù)的同時接收，業(yè)務(wù)實時性能得到較好保障。
3）點對點和廣播數(shù)據(jù)分路解調(diào)，使得廣播數(shù)據(jù)接收和點對點業(yè)務(wù)接收可以同時進行。
4 應(yīng)用實例
下面以一個應(yīng)用實例來對比以上幾種廣播方式在實現(xiàn)過程中，在資源占用和實時性方面的情況。某MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)由3個地面站構(gòu)成，可用系統(tǒng)資源為2-3條4Mbps載波，廣播業(yè)務(wù)量為1 Mbps，如果各站均有可能廣播。那么，分別采用四種廣播方式廣播業(yè)務(wù)占用資源對比情況如下。
5 總結(jié)
從以上分析可以看出，三種傳統(tǒng)的MF-TDMA系統(tǒng)廣播方式都具有各自的缺陷和局限性，對實現(xiàn)廣播業(yè)務(wù)靈活的應(yīng)用產(chǎn)生了較大限制。通過在地面終端中增加解調(diào)器，引入廣播載波的廣播方式，則能夠較好的解決傳統(tǒng)廣播方式固有的問題，大大減小了MF-TDMA衛(wèi)星通信系統(tǒng)中廣播業(yè)務(wù)占用的信道資源，并使之能與對點對點業(yè)務(wù)共存，具有高效、簡潔、實時性好的特點。
【摘要】本文提出一種基于IP體制的衛(wèi)星通信系統(tǒng)車的設(shè)計方案。該設(shè)計將傳統(tǒng)的模擬信號、數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的IP信號從而完成衛(wèi)星傳輸，實現(xiàn)全系統(tǒng)的IP數(shù)字化。實現(xiàn)遠(yuǎn)端站對終端站的集中監(jiān)控管理。
【關(guān)鍵詞】IP衛(wèi)星通信視頻服務(wù)器
一、概述
傳統(tǒng)通信車是一個半封閉的系統(tǒng)，除了需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外，主站無法獲取車內(nèi)的設(shè)備信息，無法實現(xiàn)對遠(yuǎn)端站隊本端站點的控制。而現(xiàn)在，我們生活在一個數(shù)字世界。通過數(shù)字視頻壓縮合成技術(shù)，我們可將音頻和視頻信號或其他信號加載于LAN、WAN甚至Internet的典型網(wǎng)絡(luò)回路上。將它們數(shù)字化后變?yōu)閿?shù)字流，并在IP網(wǎng)絡(luò)上管理這些數(shù)據(jù)。
二、系統(tǒng)組成
（1）IP網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、串口服務(wù)器、顯示終端、調(diào)制解調(diào)器等。（2）IP攝像機：由網(wǎng)絡(luò)編碼模塊和模擬攝像機組合而成。網(wǎng)絡(luò)編碼模塊將模擬攝像機采集到的模擬視頻信號編碼壓縮成數(shù)字信號，從而可以直接接入網(wǎng)絡(luò)交換及路由設(shè)備。（3）視頻服務(wù)器：是一種對音視頻數(shù)據(jù)進行編碼處理并完成網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶Ｓ迷O(shè)備，它由音視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)接口、音視頻接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等構(gòu)成。（4）網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機：具備通過視頻頭采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過傳輸?shù)戒浵駲C，錄像機采集數(shù)據(jù)后進行編碼，產(chǎn)生圖像。網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機通過你個人的需求，錄制下來，用串口（大部分）硬盤進行儲存錄像。并且在連接網(wǎng)絡(luò)的情況下，可以通過注冊動態(tài)域名，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。（5）串口服務(wù)器：提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)功能，能夠?qū)S-232/485/422串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)RS-232/485/422串口與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。使得串口設(shè)備能夠立即具備TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口功能，連接網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信，極大的擴展串口設(shè)備的通信距離。（6）顯示終端：是一種小型、方便攜帶的個人電腦，以觸摸屏作為基本的輸入設(shè)備，可通過wifi顯示所需的圖像。
三、IP傳輸系統(tǒng)優(yōu)勢
（1）卓越的圖像質(zhì)量：圖像質(zhì)量是監(jiān)控攝像機最重要的特征。超清晰的圖像質(zhì)量能夠讓用戶看清楚目標(biāo)物的細(xì)節(jié)與變化，更快地提供有效的安全防護措施。高清圖像使得圖像自動分析與報警功能更加準(zhǔn)確。網(wǎng)絡(luò)攝像機提供高質(zhì)量視頻圖像，百萬像素IP攝像機則提供了更多圖像細(xì)節(jié)。（2）遠(yuǎn)程訪問與零限制：用戶可在任何地方通過授權(quán)的計算機實時訪問網(wǎng)絡(luò)視頻。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個簡單的方法來捕捉分布在任何IP網(wǎng)絡(luò)或Internet上高質(zhì)量的視頻。視頻圖像可以被遠(yuǎn)程存儲在某一介質(zhì)上，既可以通過局域網(wǎng)和可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問，增加了本地用戶對視頻存儲的安全性和方便性。（3）網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品幾乎沒有任何限制，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控具有提供與其他設(shè)備和功能集成的高水平能力，使其成為一個不斷發(fā)展的系統(tǒng)。一個高集成化的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可同時用于多種應(yīng)用，例如，訪問控制、ATM、消防>、入侵和游客管理。（4）可擴展性和靈活性：網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)可通過添加更多的攝像機來擴大監(jiān)控范圍。用戶可以根據(jù)當(dāng)下監(jiān)控的需求選擇不同規(guī)模的系統(tǒng)來滿足需求；網(wǎng)絡(luò)高清攝像機產(chǎn)生的海量視頻數(shù)據(jù)也能通過云存儲等方式進行管理。（5）智能化監(jiān)控：由于缺乏實踐，大量的視頻被記錄下來而沒有時間審閱。從實際應(yīng)用來看，一旦出現(xiàn)可疑行為而沒有被發(fā)現(xiàn)，這不僅是監(jiān)控的缺失更是管理員的失職。在網(wǎng)絡(luò)視頻中，針對可能發(fā)生的事件已被植入攝像機中，監(jiān)控探頭可以通過內(nèi)置的視頻運動檢測報警裝置對目標(biāo)進行細(xì)致化分析，當(dāng)然智能型的攝像機可以決定何時發(fā)送視頻，以什么樣的幀率和分辨率傳輸?shù)胶蠖嗽O(shè)備上。除此之外，其獨特的功能還包括音頻檢測和主動破壞報警。（6）成本效益：基于開放的標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)視頻產(chǎn)品運行在IP網(wǎng)絡(luò)。使用標(biāo)準(zhǔn)的PC服務(wù)器硬件而不是專有的設(shè)備，如硬盤錄像機從根本上降低了設(shè)備成本，特別是對于大型存儲解決方案，服務(wù)器成本就成了一個重要的組成部分。當(dāng)然從基礎(chǔ)設(shè)施中可以節(jié)約額外的成本，基于IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)中可以存進整個系統(tǒng)的應(yīng)用。
摘 要：GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)，也就是所謂的全球海上遇險和安全系統(tǒng)，其開發(fā)目的在于保護海上人民及財產(chǎn)安全。因為現(xiàn)代科技發(fā)展迅速，GMDSS也面臨著更大的挑戰(zhàn)。文章主要介紹了GMDSS的系統(tǒng)和功能，GMDSS系統(tǒng)和遇險安全通信對海難搜救及航行安全中的重要作用，并指出了GMDSS系統(tǒng)的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)；航海安全；發(fā)展前景
GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)，中文翻譯為全球海上遇險和安全系統(tǒng)，開發(fā)于1992年，該系統(tǒng)開發(fā)目的在于保護海上人民及財產(chǎn)安全。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GMDSS系統(tǒng)產(chǎn)生了日新月異的變化。但也因為現(xiàn)代科技發(fā)展迅速，GMDSS也面臨著更大的挑戰(zhàn)。由此，科學(xué)研究者、GMDSS系統(tǒng)操作員，作為GMDSS接觸最密切的成員，使GMDSS系統(tǒng)的革新與發(fā)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(tǒng)概述
1979年由聯(lián)合國提出的國際海上搜救條約是建立GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的最初動力。其目的在于建立起最全球性的現(xiàn)代通訊系統(tǒng)，涵蓋面廣。在系統(tǒng)范圍內(nèi)無論什么類型的海上行駛工具出現(xiàn)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(nèi)進行搜救與各項協(xié)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(tǒng)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(nèi)的海上救助。當(dāng)有船只發(fā)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(nèi)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(tǒng)可以更好的發(fā)揮作用進行第一時間內(nèi)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(tǒng)，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(fā)送并且接收協(xié)助救援的船只信號；四、可以發(fā)送并且接收GPS定位信號；五、可以發(fā)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(tǒng)存在，利用它的遇險警報可以發(fā)射出第一時間需要救助的求救信號。GMDSS系統(tǒng)的主要功能是在船只發(fā)生各種事故時向RCC發(fā)出求助警報，RCC可以在第一時間內(nèi)規(guī)劃出搜救行動，并立即執(zhí)行[2]。由聯(lián)合國的海上救助公約規(guī)定，救助附近發(fā)生事故的船只是海上行駛的所有船只的義務(wù)。但此公約在真正實行中的結(jié)果是在船只較少的區(qū)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(wèi)星通信系統(tǒng)對航海安全的作用
報警信息可以準(zhǔn)確無誤地從遇險船只處發(fā)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(tǒng)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(zhǔn)確無誤、快速地發(fā)射出求救信號變成現(xiàn)實。GMDSS系統(tǒng)提供的是一鍵式得求救報警系統(tǒng)，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(guān)信息[3]。若遇險情況有緩和的現(xiàn)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(dāng)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(fā)射相關(guān)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(fā)，一切以生命安全為先作為考慮因素。
3.1 衛(wèi)星系統(tǒng)報警
首先，可以通過INMARSAT系統(tǒng)進行報警。設(shè)置于A、B、C、F77船站上的報警按鈕或報警菜單，便于相關(guān)人員在事故第一時間內(nèi)進行報警，通過GPS技術(shù)與其他船舶相連接，可以將本船的位置、航線等信息發(fā)至別船來進行相救。
其次可以通過COSPAS-SARSAT系統(tǒng)衛(wèi)星示進行位置的標(biāo)定，并通過（EP IRB）系統(tǒng)自發(fā)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(fā)放衛(wèi)星示位標(biāo)，使其在海面上漂浮。另外， EP IRB的工作環(huán)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(zhǔn)確無誤的想求救信號發(fā)出。
3.2 地面系統(tǒng)報警
地面系統(tǒng)的報警工作原理是帶有DSC功能的甚高頻、中高頻、高頻技術(shù)。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(qū)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(qū)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(qū)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(yù)先報警[4]。此外，GMDSS針對每個報警頻道都有專門的后續(xù)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(tǒng)對于報警的靈敏度極高，因此失誤率極低，使得船只的預(yù)先救援成功率大大增加。但是，只有在100米之內(nèi)的船到船的報警才會有效，因此如果遇險船只的周圍100內(nèi)沒有其他船只，GMDSS就可利用衛(wèi)星通信或高頻（HF）通信，向海岸救援站援助。救助協(xié)調(diào)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(fā)信遇險船舶的相關(guān)信息進行海上援助。RCC可利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)將船舶的遇險信息發(fā)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(zhuǎn)發(fā)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(guān)人員建立建立通信，以便協(xié)調(diào)援助。
4 GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展前景
4.1 拓寬衛(wèi)星通信系統(tǒng)輻射范圍
GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)由各種服務(wù)板塊組成，其中一塊是國際移動衛(wèi)星。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，國際移動衛(wèi)星也在被不停地修改與完善。但是，該系統(tǒng)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(fā)的北極附近的航線就無法在此范圍之內(nèi)。經(jīng)過科學(xué)研究者不斷的努力，第四代國際移動衛(wèi)星已經(jīng)沖上云霄在天上建立了區(qū)域網(wǎng)，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(zhàn)，若GMDSS系統(tǒng)對于國際移動衛(wèi)星的依賴性過強，將會導(dǎo)致GMDSS也受到未知的挑戰(zhàn)。根據(jù)GMDSS系統(tǒng)改革工作規(guī)劃，在未來的十年中，GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)將完成質(zhì)的飛躍。多元化是GMDSS系統(tǒng)改革的最終目標(biāo)。屆時，只要是符合IMO決議及相關(guān)文件要求的，都可以成為GMDSS系統(tǒng)的服務(wù)商，打破IMSO“獨權(quán)”的現(xiàn)象[5]。目前，中國北斗系統(tǒng)正在加緊系統(tǒng)改善的步伐，爭取早日可以符合IMO決議及相關(guān)文件，成為GMDSS系統(tǒng)的服務(wù)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(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)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(fā)展、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)成果
4.2.1 引入E-MAIL新設(shè)備
傳統(tǒng)的NBDO由于存在電臺數(shù)少、操作不簡便等缺點，E-MAIL等新媒體下的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)物已經(jīng)有取代NBDO的趨勢。目前，E-MAIL已經(jīng)被國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)下的某些船站接收，并得到了大力支持。尤其是國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)中的F船站，已經(jīng)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(tǒng)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(fù)雜，且在海上通訊中容易造成信號不穩(wěn)定，有被E-MAIL替代的風(fēng)險。
4.2.2 簡化數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)（DSC）操作
地面信息通訊系統(tǒng)中承擔(dān)發(fā)射求救報警任務(wù)的設(shè)備是數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)，可根據(jù)近年來IMO的調(diào)查結(jié)果顯示，地面數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)的誤報率很高，這就使人們開始質(zhì)疑數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)存在的意義。為解決此問題，IMO與各個簽名國家聯(lián)手大力治理，可還是無法大幅度降低數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)的誤報率。目前，IMO制定了標(biāo)準(zhǔn)，讓數(shù)字選擇性呼叫系統(tǒng)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(tǒng)
隨著近年來航海戰(zhàn)略的數(shù)字化，海上最主要的安全信息收發(fā)系統(tǒng)NAVTEX也正接受新的挑戰(zhàn)。首先，改變NAVTEX廣播式播發(fā)，試驗NAVDAT的新系統(tǒng)。2008年，法國科學(xué)研究者開始試驗一個新系統(tǒng)，名為NAVDAT。該系統(tǒng)的工作信號為四百九十五到五百零五赫茲，相較于傳統(tǒng)的NAVTEX，它具有安全高效的特點。最大的區(qū)別在于它類似于EGC系統(tǒng)，可以進行有選擇性的尋找地址。其次，集成化NAVTEX和EGC數(shù)據(jù)，降低GMDSS操作員工作負(fù)擔(dān)[6]。根據(jù)如今在實行的MSI系統(tǒng)方案，海區(qū)A1、A2主要由NAVTEX負(fù)責(zé)，海區(qū)A3和NAVTEX無法顧及到的海區(qū)主要由EGC系統(tǒng)負(fù)責(zé)。美國就此現(xiàn)象提案，通過現(xiàn)代技術(shù)將MSI接收到的數(shù)字信息在ECDIS中現(xiàn)實，國際電工技術(shù)委員會根據(jù)該提案制定了相關(guān)接口的標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)據(jù)，大大減輕了工作負(fù)擔(dān)。
GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)，中文翻譯為全球海上遇險和安全系統(tǒng)，開發(fā)于1992年，該系統(tǒng)開發(fā)目的在于保護海上人民及財產(chǎn)安全。通過衛(wèi)星系統(tǒng)報警和地面系統(tǒng)報警，GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)對航海安全有著重要作用。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)也面臨著更新和變革，通過拓寬衛(wèi)星通信系統(tǒng)輻射范圍，鞏固地面通信系統(tǒng)成果，集成化海上安全信息（MSI）新系統(tǒng)使得GMDSS有著更廣闊的發(fā)展前景。
摘 要：隨著對衛(wèi)星通信需求的增加以及衛(wèi)星新技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信向小型化和高頻段方向不斷發(fā)展，工作于Ka頻段或者更高頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)逐步得到發(fā)展和逐步使用。該文通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)中不同級聯(lián)編碼在Ka頻段信道模型的基礎(chǔ)上，對幾種級聯(lián)編碼方式進行了分析研究和Labview仿真.表明采用足夠深度的內(nèi)交織級聯(lián)碼系統(tǒng)在高頻段上可以獲得更低的誤碼率和更高帶寬效率。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 Labview 級聯(lián)編碼
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星通信已經(jīng)作為一種應(yīng)急通信手段被廣泛使用在各個通信領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的C波段及正在廣泛使用的KU波段衛(wèi)星通信隨著衛(wèi)星頻率資源的短缺而面臨著很多矛盾，特別是近年來隨著對衛(wèi)星通信需求的增加和衛(wèi)星通信的新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們開始向更高頻段的Ka（20～30 GHz）方向進行研究。如何在高頻段中選擇不同的編碼類型以適應(yīng)于衛(wèi)星信道的可靠傳輸是大家一直關(guān)心的問題。Labview軟件是NI公司研發(fā)的一套圖形編程語言，廣泛應(yīng)用在信號處理和建模中。該文通過對各系統(tǒng)性能的分析和比較，通過Labview中提供的不同衛(wèi)星信道模型建模，分析了不同頻段中編碼的性能并進行了比較，同時也對在Ka頻段中不同編碼方式的性能進行了仿真。
1 系統(tǒng)及信道模型
衛(wèi)星通信信道是一個遠(yuǎn)距離的衰減變化的無線信道，因此為了能保障數(shù)字信號能在整個信道的可靠傳輸，必須利用適合于衛(wèi)星信道傳輸?shù)臄?shù)字編碼技術(shù)。對于C波段和KU波段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有效抵抗信道衰落的措施之一就是采用前向糾錯編碼技術(shù)（FEC），國際組織對于該頻段的FEC標(biāo)準(zhǔn)也是采用了編碼增益高、譯碼器實現(xiàn)又不太復(fù)雜的級聯(lián)編碼方式，而且外碼均為RS碼，內(nèi)碼則分別采用卷積碼或者TCM方式，另外為了消除Viterbi譯碼器的突發(fā)錯誤，兩者都采用了外交織器。適合于衛(wèi)星通信的不同方式的級聯(lián)碼編碼方式的的性能不同文章對其進行了分析和仿真[2]，與C和KU頻段相比更高頻段的Ka衛(wèi)星通信中，大氣層將會引起信號的額外衰落，這些衰落不僅是頻率的函數(shù)，而且還是位置、仰角、季節(jié)的可行性函數(shù)。[1]，為了比較衛(wèi)星系統(tǒng)不同編碼的性能，各種適合于衛(wèi)星信道的編碼方式都進行了研究和仿真[3]。我們通過Labview軟件中提供的不同信道模型來對這些級聯(lián)編碼進行不同的仿真分析，其中內(nèi)交織器和解交織器用來仿真Ka頻段的性能，其余用來仿真C波段和KU波段的性能。據(jù)此，我們可以建立采用級聯(lián)碼的不同頻段（ka頻段采用內(nèi)外交織器圖1中虛線部分）衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型框圖如圖1。
2 編碼系統(tǒng)的性能分析及仿真
研究和仿真不同級聯(lián)編碼方式的性能，就是要有合適的仿真模型和逼真的信道模型，而Labview軟件中提供了比較多的通信系統(tǒng)模塊，特別是對于衛(wèi)星通信信道的仿真可以更加趨于實際化。[4]LabVIEW圖形化信號處理平臺由千余個信號處理、分析與數(shù)學(xué)運算函數(shù)組成的信號處理與數(shù)學(xué)函數(shù)庫組成，包含小波變換、時頻分析、圖像處理、濾波器設(shè)計、聲音與振動、系統(tǒng)辨識、RF分析等專業(yè)方法的工具包，可與NI硬件的無縫結(jié)合，使算法得到快速驗證與部署[5]。因此該文結(jié)合Labview提供的不同信道模型對以下方式進行了模擬仿真。
2.1 采用RS（255，233）外碼，內(nèi)碼為（2，1，7）在不同頻段下的性能仿真
在Labview中選擇RS為衛(wèi)星信道的外碼，內(nèi)碼采用卷積編碼的方式通過采用Ka頻段方式[6]的仿真和采用C波段及KU波段的信道模型通過對比其誤碼性能圖，如圖2所示。
從圖中可以清楚地看到，在相同Eb/N0的情況下，Ka波段的誤碼性能要明顯低于KU波段和C波段，同時在無雨天的情況下在保持同樣的誤碼率的情況下，Ka波段比KU波段的要低于3.5db的信號，這樣也就說明了在Ka波段情況下衛(wèi)星的天線尺寸可以做的更加小。
2.2 采用RS（255，233）外碼，內(nèi)碼為 Turbo碼和P-TCM的級聯(lián)性能仿真
RS碼作為適合衛(wèi)星信道傳輸?shù)目梢约m正突發(fā)錯誤的信道編碼，可以和不同的內(nèi)碼進行級聯(lián)，我們選取TCM級聯(lián)、卷積級聯(lián)、Turbo碼級聯(lián)三種方式進行仿真如下：
從圖3中可見Turbo碼是一種具有很好糾錯性能的內(nèi)碼，作為內(nèi)碼可以比卷積級聯(lián)和TCM級聯(lián)作為的內(nèi)碼的性能要好的多，同時與卷積級聯(lián)碼系統(tǒng)相比，雖然TCM級聯(lián)碼系統(tǒng)的編碼增益較小，但其寬帶效率卻很高。因此要根據(jù)情況選擇不同的編碼
類型。
3 結(jié)語
該文通過對衛(wèi)星通信系統(tǒng)中級聯(lián)編碼在不同頻段下的性能進行了Labview仿真，通過圖形化的編程語言和系統(tǒng)仿真，分析及仿真結(jié)果表明：在相同信噪比和同等級聯(lián)編碼情況下的情況下使用高頻段可以進一步降低誤碼率提高系統(tǒng)的頻帶利用率，同時對與在Ka波段情況下采用內(nèi)分組交織器可以進一步提高系統(tǒng)性能。同時通過單位不同頻段編碼效果的使用上來看，高頻段的設(shè)備使用效能更加明顯。
【摘 要】當(dāng)前地質(zhì)災(zāi)害事故時有發(fā)生，在救援過程中，往往是利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)來完成災(zāi)區(qū)信號的傳輸。便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)可隨身攜帶，方便信號傳輸工作的開展，目前已經(jīng)在很多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文作者將針對便攜式衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)計問題展開探討。
【關(guān)鍵詞】便攜式衛(wèi)星通信；天線；信號；設(shè)計
一、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
便攜式衛(wèi)星通信控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組成及其中各模塊主要設(shè)計和功能如下：
1、測量與信號調(diào)理模塊用于測量天線姿態(tài)和位置。本系統(tǒng)采用GPS、三軸電子羅HMR3300 和信標(biāo)機實現(xiàn)天線位置和姿態(tài)測量：GPS用于測量通信系統(tǒng)所在地的地理位置，HMR3300用于測量天線的方位、俯仰姿態(tài)信息，信標(biāo)機則通過輸出A G C電平檢測天線的對星精度；G P S和HMR3300均通過串口輸出數(shù)據(jù)，而信標(biāo)機的AGC電平模擬信號經(jīng)過信號調(diào)理模塊進行濾波、 放大。
2、天線控制器模塊和電機及驅(qū)動模塊相結(jié)合，用于實現(xiàn)天線的衛(wèi)星跟蹤和指向?qū)?zhǔn)。 對于控制器，考慮到系統(tǒng)實時性和快速性要求較高，選用了低功耗和高性能的TMS320F2812 作為系統(tǒng)的主控芯片；為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動電機采用MT57STH52-3008A混合步進電機。
3、液晶顯示模塊用于實時顯示天線的方位、俯仰指向和信標(biāo)接收機輸出的電平值等信息。
4、無線監(jiān)控模塊用于實現(xiàn)用戶對控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控，向控制系統(tǒng)發(fā)送指令，同時接收控制系統(tǒng)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并將其顯示在上位機上，一方面便于用戶掌握天線的實時狀態(tài)信息，另一方面可切換為天線遙操作。
二、控制系統(tǒng)工作原理
控制系統(tǒng)所能實現(xiàn)的天線對星性能決定了系統(tǒng)通信質(zhì)量。為了實現(xiàn)高精度、快速對星， 本系統(tǒng)采用粗精對準(zhǔn)相結(jié)合的方法，實現(xiàn)衛(wèi)星信號的快速搜索與高精度指向：系統(tǒng)的衛(wèi)星信號搜索是一個粗對準(zhǔn)的過程，通過程序跟蹤的方法實現(xiàn)；天線的高精度指向是一個精對準(zhǔn)的過程，通過步進跟蹤的方法實現(xiàn)。
1、天線搜索與控制
（1）方位角、俯仰角計算。天線對星指向角的計算需同時知道地球站所在地的經(jīng)度、緯度和靜止衛(wèi)星的在軌經(jīng)度。靜止衛(wèi)星S與地球站A之間的幾何關(guān)系如圖1所示。圖中，A 表示地球站，S表示靜止衛(wèi)星，B為地球站A的經(jīng)線與赤道的交點，O與S的連線在地球表面上的交點C稱為星下點，地球表面上通過A點和C點的弧線AC稱為方位線，AN為AC的切線，AM為AB的切線，面OAS為方位面，D為切線AM與赤道平面的交點，E為切線AN與赤道平面的交點。地球站與靜止衛(wèi)星的連線稱為直視線，直視線在地面上的投影，即地球站與星下點間的弧線稱為地球站對靜止衛(wèi)星的方位線，方位線與直視線確定的平面稱為方位面。方位角是指地球站所在經(jīng)線的正南方向按順時針方向與方位面所構(gòu)成的夾角，用∠MAN 表示，俯仰角是指地球站的方位線與直視線的夾角。
設(shè)地球站A的經(jīng)度和緯度分別為φ和θ1，靜止衛(wèi)星經(jīng)度為φ2，經(jīng)度差φ=φ1-φ2，以下具體給出地球站天線對準(zhǔn)衛(wèi)星所需的方位角φa和俯仰角φe的推導(dǎo)過程。對于方位角，由圖可得：
AD=ODsinθ1 ①
tanφa=DE/AD ②
tanφ=DE/OD ③
由以上三式可以得出天線方位角：
tanφa=tanφ/sinθ1 ④
由于利用上式求出的方位角是以正南方向為基準(zhǔn)求得的，故實際的方位角可用下述方法求出：
方法一：地面站位于北半球：一是衛(wèi)星位于地面站東南方向：方位角=180°-φa；二是衛(wèi)星位于地面站西南方向：方位角=180°+φa。
方法二：地面站位于南半球：一是衛(wèi)星位于地面站東北方向：方位角=φa；二是衛(wèi)星位于地面站西北方向：方位角=360°-φa。
如果計算出的方位角是正值，則天線向正南偏東轉(zhuǎn)動，反之，則天線向正南偏西轉(zhuǎn)動。對于俯仰角，同樣計算可得。
（2）基于分區(qū) PID 的天線控制算法。
得到方位角和俯仰角度后， 需要對電機進行控制， 驅(qū)動其又快又好地到達(dá)期望的位置。常規(guī)的PID控制器采用固定的控制參數(shù)，難以兼顧快速性和平穩(wěn)性的控制要求。為實現(xiàn)天線快速、平穩(wěn)控制，本系統(tǒng)設(shè)計了基于分區(qū) PID 的控制算法，即根據(jù)誤差將系統(tǒng)分為若干區(qū)，不同的分區(qū)采用不同的 PID 控制策略， 引導(dǎo)系統(tǒng)又快又好地到達(dá)指令位置。 為簡化控制器設(shè)計，對誤差分區(qū)時采用對稱分區(qū)。具體原理和設(shè)計如圖2所示。
O-A 階段：此時偏差很大，系統(tǒng)遠(yuǎn)離期望位置，考慮采用控制器輸出的最大值進行控制 ， 即Bang -bang控制；A -C階段：此時偏差較大，但為防止系統(tǒng)上升過快導(dǎo)致較大超調(diào)，考慮采用比例控制；C-D階段：此時偏差在一定范圍內(nèi)，為實現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)控制，采用比例-微分控制；D-E階段：此時偏差較小，為實現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確控制到位，采用PID控制。在天線的搜索過程中，俯仰系統(tǒng)、方位系統(tǒng)均采取分區(qū) PID控制算法。
2、天線跟蹤算法
經(jīng)過粗對準(zhǔn)完成衛(wèi)星信號的搜索，天線進入能收到信號的范圍，但是收到的信號強度較弱，距離信號最強指向還有一定的角度偏差。為了使信號接收效果達(dá)到最佳，需進入跟蹤狀態(tài)，即進一步做天線指向的精對準(zhǔn)。在這一階段，需在利用信標(biāo)接收機的輸出電平AGC的大小變化進行步進跟蹤，最終找到信號最強的位置作為對準(zhǔn)衛(wèi)星的目標(biāo)位置。處于跟蹤狀態(tài)的天線控制系統(tǒng)采用步進跟蹤方法。方位和俯仰電機按照俯仰向上～方位向左～俯仰向下～方位向右的順序轉(zhuǎn)動一圈，在此過程中，電機每走一步，就比較此時信標(biāo)接收機輸出的AGC 電平與之前一次輸出的AGC電平的大小，如果AGC電平變大， 則電機在同方向繼續(xù)走一步， 反之，則改變跟蹤方向，使另一方向的電機走一步。如果在跟蹤幾圈后發(fā)現(xiàn)信標(biāo)接收機輸出的 AGC電平一直大于跟蹤門限電平，則認(rèn)為天線已經(jīng)對準(zhǔn)衛(wèi)星，此時天線在這狀態(tài)，開始接收衛(wèi)星信號進行通信。在通信過程的同時不間斷地采樣 AGC 電平，若由于外界干擾等因素導(dǎo)致AGC電平值又重新小于跟蹤門限電平，則退出穩(wěn)定狀態(tài)，進入衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)，如果AGC 電平小于搜索門限電平，則進入衛(wèi)星搜索狀態(tài)。
三、系統(tǒng)控制軟件設(shè)計
天線控制系統(tǒng)軟件的任務(wù)就是設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)的各模塊功能，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為三大塊：DSP 與天線姿態(tài)的初始化、衛(wèi)星信號的搜索、衛(wèi)星信號的跟蹤。DSP和天線姿態(tài)初始化兩個模塊為系統(tǒng)尋星做準(zhǔn)備，在進入衛(wèi)星信號搜索和跟蹤階段后，系統(tǒng)要不斷地完成與HMR3300、GPS的通信和采樣信標(biāo)接收機AGC電平，并將這些信息通過LCD顯示或和通過無線模塊傳輸給上位機實時監(jiān)控。其中天線姿態(tài)的初始化和衛(wèi)星信號的搜索與跟蹤均包含信號采集處理、串口通信、液晶顯示、無線監(jiān)控、電機控制五部分。
四、監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計
監(jiān)控分系統(tǒng)的主要任務(wù)有：①配置無線模塊參數(shù)和目標(biāo)衛(wèi)星經(jīng)度；②發(fā)送目標(biāo)衛(wèi)星的位置數(shù)據(jù)給下位機控制器， 控制器則根據(jù)此數(shù)據(jù)和 GPS接收機發(fā)送的天線當(dāng)前所在地的經(jīng)緯度信息計算天線的方位、俯仰角；③與控制系統(tǒng)通信，通過數(shù)據(jù)和圖形方式顯示下位機發(fā)送過來的天線的理論方位、俯仰角以及當(dāng)前方位、俯仰指向，并通過方位、俯仰指向的波形來實時顯示控制效果；④發(fā)送指令給控制器，遠(yuǎn)程控制步進電機轉(zhuǎn)動；⑤復(fù)位系統(tǒng)。主要工作流程為：無線模塊配置-用戶輸入目標(biāo)衛(wèi)星信息-向下位機發(fā)送指令-接受下位機發(fā)送過來的天線狀態(tài)信息-通過信息發(fā)送下一步指令。
五、結(jié)束語
總的來說，便攜式衛(wèi)星通信控制系統(tǒng)，能夠較好地完成天線對目標(biāo)衛(wèi)星的自動搜索與跟蹤，確保天線高精度指向，從而讓衛(wèi)星通信得以實現(xiàn)。
摘要：衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、不受地理條件限制、通信頻帶寬、容量大等優(yōu)勢，在軍事通信中得到廣泛應(yīng)用。但衛(wèi)星通信受自身特點的限制和環(huán)境的影響，不可避免地存在各種干擾，特別是其開放式的系統(tǒng)，使用透明轉(zhuǎn)發(fā)器，更容易受到一些不可預(yù)見的惡意干擾，下面談?wù)劤Ｒ姷膸追N干擾及其處理措施。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；干擾分類；抗干擾手段
1.衛(wèi)星通信的內(nèi)涵
從理論上來說，衛(wèi)星通信主要是通過利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波的通信的一種衛(wèi)星通訊方式。衛(wèi)星通訊的水平如何在很大程度上影響了信號功能和水平。就目前來說，衛(wèi)星通訊在國際通信、國內(nèi)通信、國防通信、移動通信、廣播電視等領(lǐng)域內(nèi)，衛(wèi)星通信技術(shù)正在迅速的發(fā)展，并已經(jīng)成為世界電信結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。
2.衛(wèi)星通訊中的常見干擾
2.1 地面干擾。地面干擾是衛(wèi)星干擾最為普遍的一種干擾形式。我們這里提到的地面干擾主要包括兩方面的內(nèi)容：一方面是電磁干擾。隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟的發(fā)展，各地城市化的建設(shè)，越來越多地信號設(shè)備開始被應(yīng)用到城市的發(fā)展中區(qū)，在這種情況之下，不可避免地會出現(xiàn)電磁波。衛(wèi)星通訊在電磁波的影響下，會影響正常的信號傳遞功能，信號傳遞容易受到影響。另一方面就是互調(diào)干擾。一般在衛(wèi)星通訊處于多載波的狀態(tài)時，其自身的功放容量總量有限，往返的信號傳遞中，力度不夠，不能夠有效地對數(shù)據(jù)進行傳遞。在信號運行中，往往會出現(xiàn)三階互調(diào)分量超額或者是發(fā)射率不合格等方面的問題。
2.2 空間干擾?？臻g干擾是衛(wèi)星通訊干擾的重要方式。筆者這里提到的空間干擾主要包括了臨星干擾和交調(diào)干擾。隨著當(dāng)前社會的發(fā)展，衛(wèi)星通訊的科技水平日益進步，同步軌道衛(wèi)星的數(shù)量也會增多。在這種情況下，難免會出現(xiàn)這種臨近的衛(wèi)星干擾。這種被干擾的信號超出了原來信號的覆蓋率，其容易被摻雜其鄰近衛(wèi)星的信號，傳輸?shù)男盘栃Ч缓?。一般來說，鄰星干擾主要包括上行干擾和下行干擾。
交調(diào)干擾主要是指用戶載波頻率分配與相鄰信號的頻帶出現(xiàn)重疊，這里重點強調(diào)的是重疊。在實際的信號傳遞工作中，如果沒有較強的保護或者是防干擾措施，那么信號在傳遞的過程中就容易出現(xiàn)噪底過高或出現(xiàn)副瓣方面的問題。這對于正常信號的傳遞有負(fù)面的影響。
2.3 自然干擾。自然干擾是當(dāng)前衛(wèi)星傳遞過程中的不可預(yù)料到的一種干擾。一般說來，自然干擾包括了降雨現(xiàn)象和日凌現(xiàn)象。
降雨過程中出現(xiàn)的雨滴是干擾衛(wèi)星通訊的重要因素。我們這里提到的雨滴會根據(jù)風(fēng)向與衛(wèi)星信號傳遞過程中的方向不同而會產(chǎn)生信號吸收和信號散射的不同干擾情況。從理論上來說，電波波長與雨滴的比值大小和信號的受干擾情況有關(guān)，電波波長與雨滴的比值越大，衛(wèi)星傳輸?shù)男盘柋桓蓴_的程度就越低，相反，如果電波波長與雨滴的比值越小，衛(wèi)星傳輸?shù)男盘柋桓蓴_的程度就越高。
作為一種自然現(xiàn)象，日凌現(xiàn)象對于衛(wèi)星信號的傳遞有很大的影響。日凌現(xiàn)象是發(fā)生在每年的春分和秋分前后，這個時候的衛(wèi)星在運輸?shù)倪^程中是處在太陽與地球之間的直線上，受太陽電磁波的影響，衛(wèi)星信號的下行線路容易發(fā)生鏈路惡化的現(xiàn)象。從實際的運行中來看，日凌的時間與地區(qū)所處的緯度位置有關(guān)系。春分時節(jié)，緯度越高的地區(qū)，其日凌時間就短，而秋分時節(jié)，緯度越高的地區(qū)，其日凌時間則短。日凌現(xiàn)象發(fā)生的發(fā)生也與地區(qū)所處的經(jīng)度有關(guān)系，從理論上來說，經(jīng)度由西向東每增加2度日凌開始和結(jié)束的時間就會晚1小時。可以說，日凌現(xiàn)象發(fā)生期間，衛(wèi)星通信會受到很大的影響。一旦日凌現(xiàn)象結(jié)束，通信就會恢復(fù)正常。通信會自動恢復(fù)正常。
2.4 人為干擾。人為干擾是目前對衛(wèi)星信號干擾影響很大的一種干擾方式。部分人群為了竊取將經(jīng)濟利益以及商業(yè)機密，會對衛(wèi)星通訊進行惡意干擾。他們會通過衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器的弱點對衛(wèi)星頻道的信號傳遞進行干擾。加之我國相關(guān)的法律不完善，對于衛(wèi)星設(shè)施的監(jiān)控不到位，就導(dǎo)致信號受到干擾、非法信號得意傳播等問題的產(chǎn)生。
3.衛(wèi)星通信抗干擾的主要手段
3.1軍用衛(wèi)星通信抗干擾手段。(1)直接序列(DS)擴頻。所謂直接序列擴頻，就是直接用高碼率的擴頻碼序列(通常是偽隨機序列)在發(fā)射端去擴展信號的頻譜，使單位頻帶內(nèi)的功率變小，即信號的功率譜密度變低，通信可在信道噪聲和熱噪聲的背景下，使信號淹沒在噪聲里，敵方很不容易發(fā)現(xiàn)有信號存在。而在接收端，用相同的擴頻碼去進行解擴(縮譜)，即可把DS擴頻信號能量集中，恢復(fù)原狀，又能把干擾能量分散并抑制掉。因此，該體制的最大特點是信號隱蔽性好，被截收的概率小，抗干擾能力隨著碼序列的長度增加而加強。通常認(rèn)為，直擴信號要隱蔽，其碼長不能低于32位。DS擴頻技術(shù)在軍事星(Milstar)、租賃衛(wèi)星(LEASAT)和艦隊通信衛(wèi)星(FLTSATCOM)等軍用通信衛(wèi)星中得到應(yīng)用。(2)跳頻(FH)。所謂跳頻，是指用一定碼序列去選擇的多頻率頻移鍵控，使載波頻率不斷跳變，這是一種以“躲避”方式為主的抗干擾體制。為了對付跟蹤式干擾，各國都力圖提高跳頻速度。20世紀(jì)80年代跳頻速度一般在200跳/秒左右，目前，跳速可達(dá)300～500跳/秒。美國的軍事星和艦隊通信衛(wèi)星7號和8號上裝有的極高頻(EHF)組件，上下行均使用了跳頻技術(shù)。軍事星－2的跳頻范圍達(dá)2GHz帶寬。(3)跳時(TH)。跳時是用一定的碼序列進行選擇的多時片的時移鍵控，使發(fā)射信號在時間軸上跳變。從抑制干擾的角度來看，跳時得益甚少，唯一的優(yōu)點是在于減少了占空比，一個干擾發(fā)射機為取得干擾效果就必須連續(xù)發(fā)射，因為干擾機不易識破跳時所使用的偽碼參數(shù)。(4)各種混合方式。在上述幾種基本的抗干擾方式的基礎(chǔ)上，可以互相組合，構(gòu)成各種混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH或DS/FH/TH等。采用兩維甚至三維的混合式抗干擾技術(shù)體制是國外抗干擾通信發(fā)展的一個趨勢。例如，將跳頻信號用直擴碼進行調(diào)制的跳頻/直擴(FH/DS)混合抗干擾體制，這種體制每一跳頻率點均以直擴信號方式出現(xiàn)，直擴信號的特點是其功率譜密度低，敵方難以偵收，即使偵收出來，只要偵收時間超過跳頻所需時間，也無法進行跟蹤干擾。美國的軍事星和艦隊通信衛(wèi)星采用了跳頻/直擴混合體制，美國的三軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息系統(tǒng)(JTIDS)就采用跳時、跳頻加直擴的三維抗干擾技術(shù)體制。
(5)多波束天線和干擾置零技術(shù)。美國的國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCSⅢ)的多波束天線(含19個發(fā)射波束和61個接收波束)能夠根據(jù)敏感器探測到的干擾源位置，通過波束形成網(wǎng)絡(luò)控制每個波束的相對幅度和相位，使天線在干擾方向上的增益為零。軍事星和艦隊通信衛(wèi)星EHF組件都有點波束天線，使點波束之處的干擾很難奏效。(6)轉(zhuǎn)發(fā)器加限幅器抗飽和。未采用擴頻調(diào)制技術(shù)等上述技術(shù)的透明式線性轉(zhuǎn)發(fā)器，其抗干擾性是很弱的，使用常規(guī)的干擾樣式和與地球站的發(fā)射功率相當(dāng)?shù)母蓴_功率就可把它推入飽和區(qū)，而使它無法正常工作。帶有限幅器的轉(zhuǎn)發(fā)器，其抗干擾性優(yōu)于線性轉(zhuǎn)發(fā)器。但由于它具有強信號抑制弱信號的作用，只要干擾功率足夠大，干擾仍可奏效。
3.2民用衛(wèi)星通信抗干擾手段。通過對已經(jīng)發(fā)生的若干干擾事件的分析，可以看出對民用(商用)衛(wèi)星通信的故意干擾通常采取干擾衛(wèi)星通信上行鏈路的方式，因為這種方式針對民用衛(wèi)星通信頻率公開、抗干擾防護措施少的特點，并且干擾設(shè)備較簡單，所以較易實現(xiàn)。雖然軍事衛(wèi)星通信抗干擾手段可以很好地解決對通信上行鏈路的干擾問題，但由于民用衛(wèi)星通信受成本效益的限制，不可能完全采用軍事技術(shù)，因而在國際上還沒有特別好的解決辦法。
目前對抗上行鏈路干擾，主要是在衛(wèi)星天線上作文章，通常采取空間隔斷抗干擾的手段，包括：(1)多波束天線。采用多波束天線，當(dāng)某一波束受到干擾時，關(guān)閉這一波束，而其他波束不受影響，這樣既阻止了干擾，也不影響衛(wèi)星接收地面信號。
