1、衛星通信線路的組成衛星轉發器組成的方框圖合合地球站的總體方框圖數字微波 變頻式發信機方框圖微波通信接收系統的FM解調過程數字微波通信外差式收信機方框圖數字微波 接收系統的FM解調過程 由于由于SDH微波傳輸容量大，為了能夠提微波傳輸容量大，為了能夠提高頻譜利用率，因此在數字微波系統中除采高頻譜利用率，因此在數字微波系統中除采用多級調制技術（用多級調制技術（64QAM，128QAM或或512QAM調制）外，還采用了雙極化頻率復調制）外，還采用了雙極化頻率復用技術，使單波道數據傳輸速率成倍增長。用技術，使單波道數據傳輸速率成倍增長。 在在SDH數字微波通信中，采用了無線通信方數字微波通信中，采用了

2、無線通信方式，因而多徑衰落的影響不容忽視。加之系統中式，因而多徑衰落的影響不容忽視。加之系統中采用了多級調制方式，要達到采用了多級調制方式，要達到ITU-R所規定的性所規定的性能指標的要求，就必須采用相應的措施抑制多徑能指標的要求，就必須采用相應的措施抑制多徑衰落的影響。衰落的影響。 在在SDH微波通信系統中，微波通信系統中，STM-4的傳的傳輸速率為輸速率為622.08Mbit/s, 占用兩個微波波道。占用兩個微波波道。終端站設備基本結構如圖終端站設備基本結構如圖7-6所示。它主要所示。它主要由由SDH復用設備和復用設備和SDH微波傳輸設備構成。微波傳輸設備構成。圖7-6 終端站的電路配置

3、從上圖中可以看出，復用設備主要負從上圖中可以看出，復用設備主要負責完成責完成4個個STM-1或或463個個2Mbit/s數據流數據流的復用，這樣在復用器的輸出端將以的復用，這樣在復用器的輸出端將以STM-4數據流輸出，并通過數據流輸出，并通過STM-4光接口送到光接口送到SDH微波傳輸設備中的中頻調制解調器微波傳輸設備中的中頻調制解調器（IF.Moden）。）。 SDH微波傳輸設備主要包括中頻調制微波傳輸設備主要包括中頻調制解調器部分、微波收發信機部分和操作、解調器部分、微波收發信機部分和操作、管理、維護和參數配置部分（管理、維護和參數配置部分（OAMP）。）。 光傳輸接口（光傳輸接口（OTI

4、）的結構如圖的結構如圖7-7所所示。下面我們就以發送信號為例來進行說示。下面我們就以發送信號為例來進行說明。明。圖7-7 光傳輸接口 DSP主要用于完成主要用于完成SDH微波傳輸中所微波傳輸中所要求的信號處理功能的，如圖要求的信號處理功能的，如圖7-8所示。圖所示。圖中可以看出，從公務信道和開銷接入電路中可以看出，從公務信道和開銷接入電路來的段開銷來的段開銷(SOH)數據插入到數據插入到RC6數據流數據流中，然后再經擾碼后插入微波輔助開銷中，然后再經擾碼后插入微波輔助開銷（RFCOH）。）。 如圖如圖7-9所示的是波道所示的是波道A，B信號發送信號發送編程。編程。 發信過程發信過程 STM-4

5、群路數據流經光傳輸接口群路數據流經光傳輸接口（OTI）接入接入A，B波道的數字信號在中頻波道的數字信號在中頻調制解調器中包括兩個光傳輸接口調制解調器中包括兩個光傳輸接口OTI，并采用并采用1+1保護方式，互為備份。保護方式，互為備份。圖7-9 信號發送流程 收信過程收信過程 如圖如圖7-10所示的為信號接收流程。由所示的為信號接收流程。由于不同微波站其地理條件不同，因而通常于不同微波站其地理條件不同，因而通常采用采用2重或重或3重空間分集接收，但不同分集重空間分集接收，但不同分集信號都將經過收波道分路帶通濾波器信號都將經過收波道分路帶通濾波器（BPF）、）、低噪聲放大（低噪聲放大（LNA）和下

6、變頻和下變頻器處理后進入三重空間分集接收組合器。器處理后進入三重空間分集接收組合器。圖7-10 信號接收流程 數字微波通信是指以微波作為載體傳送數數字微波通信是指以微波作為載體傳送數字信息的一種通信手段，因而字信息的一種通信手段，因而SDH微波通信將兼微波通信將兼有有SDH數字通信與微波通信兩者的優點。下面來數字通信與微波通信兩者的優點。下面來對其系統組成進行討論。對其系統組成進行討論。 圖圖7-11數字微波中繼通信線路示意圖數字微數字微波中繼通信線路示意圖數字微波傳輸線路的組成形式可以是一條主干線，中間波傳輸線路的組成形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個樞紐站向若干方向分有若干

7、分支，也可以是一個樞紐站向若干方向分支。支。 （1）微波站：按不同工作性質，它可以分）微波站：按不同工作性質，它可以分為數字微波端站、數字微波中繼站、數字微波分為數字微波端站、數字微波中繼站、數字微波分路站和樞紐站。路站和樞紐站。 終端站是指位于線路兩端或分支線路終點終端站是指位于線路兩端或分支線路終點的站。的站。 中繼站是指位于線路中間、不上下話路的站，中繼站是指位于線路中間、不上下話路的站，可分為再生中繼站、中頻轉接站、射頻有源轉接可分為再生中繼站、中頻轉接站、射頻有源轉接站和無源轉接站。站和無源轉接站。 分路站是指位于線路中間的站，它既分路站是指位于線路中間的站，它既可以上、下某收、發信

8、波道的部分支路，可以上、下某收、發信波道的部分支路，也可以溝通干線上兩個方向之間的通信。也可以溝通干線上兩個方向之間的通信。 樞紐站是指位于干線上的、需完成多樞紐站是指位于干線上的、需完成多個方向通信任務的站。個方向通信任務的站。(2)交換機：這是用于功能單元、信道交換機：這是用于功能單元、信道或電路的暫時組合以保證所需通信動作的或電路的暫時組合以保證所需通信動作的設備，用戶可通過交換機進行呼叫連接，設備，用戶可通過交換機進行呼叫連接，建立暫時的通信信道或電路。建立暫時的通信信道或電路。(3)用戶終端：這是由用戶使用的終端用戶終端：這是由用戶使用的終端設備，如自動電話機、電傳機和計算機等。設備

9、，如自動電話機、電傳機和計算機等。（4）數字終端機：它實際是一個數字）數字終端機：它實際是一個數字電話終端復用設備，其功能是將交換機送電話終端復用設備，其功能是將交換機送來的多路信號變換為時分多路數字信號，來的多路信號變換為時分多路數字信號，并送往數字微波傳輸信道，或者是將數字并送往數字微波傳輸信道，或者是將數字微波傳輸信道所接收的時分多路數字信號微波傳輸信道所接收的時分多路數字信號反變換為交換機所要求的信號，并同時送反變換為交換機所要求的信號，并同時送至交換機。至交換機。 其主要應用如圖其主要應用如圖7-13所示，有以下幾種方式：所示，有以下幾種方式：圖7-13 SDH微波應用圖例圖7-13

10、 SDH微波應用圖例衛星通信具有覆蓋面積大、受地衛星通信具有覆蓋面積大、受地理條件限制少、通信頻帶寬的特點，理條件限制少、通信頻帶寬的特點，因而成為現代通信不可缺少的通信手因而成為現代通信不可缺少的通信手段。段。 衛星移動通信系統的性質、用途不同，所采衛星移動通信系統的性質、用途不同，所采用的技術手段也不同，因此存在多種分類方法，用的技術手段也不同，因此存在多種分類方法，它們各自反映了衛星移動通信的不同側面。具體它們各自反映了衛星移動通信的不同側面。具體分類如下。分類如下。 有海事衛星移動通信系統（有海事衛星移動通信系統（MMSS）、）、 航空衛星移動通信系統（航空衛星移動通信系統（AMSS）

11、和陸地和陸地衛星移動通信系統（衛星移動通信系統（LMSS）。）。 靜止軌道衛星移動通信系統：其系統衛星位靜止軌道衛星移動通信系統：其系統衛星位于地球赤道上空約于地球赤道上空約35786km附近的地球同步軌道附近的地球同步軌道上上,衛星繞地球公轉與地球自轉的周期和方向相衛星繞地球公轉與地球自轉的周期和方向相同。同。 有國際衛星移動通信系統、區域衛星移動通有國際衛星移動通信系統、區域衛星移動通信系統和國內衛星移動通信系統。信系統和國內衛星移動通信系統。 如圖如圖7-14所示，衛星移動通信系統通所示，衛星移動通信系統通常包括空間段和地面段兩部分。空間段是常包括空間段和地面段兩部分。空間段是指衛星星座

12、，而地面段是指包括衛星測控指衛星星座，而地面段是指包括衛星測控中心、網絡操作中心、關口站和衛星移動中心、網絡操作中心、關口站和衛星移動終端在內的地面設備。終端在內的地面設備。圖圖7-14 衛星移動通信系統的基本組成衛星移動通信系統的基本組成 其呼叫過程如下。其呼叫過程如下。 （1）衛星移動終端開機后，便自動向其歸）衛星移動終端開機后，便自動向其歸屬關口站發出一個移動終端開機通知信息，并告屬關口站發出一個移動終端開機通知信息，并告知其具體所在位置。知其具體所在位置。 （2）移動用戶向衛星移動終端（主叫終端）移動用戶向衛星移動終端（主叫終端）輸入被叫號碼。輸入被叫號碼。（3）衛星移動終端向該終端視

13、線內的衛星）衛星移動終端向該終端視線內的衛星發出一個包括該終端注冊號碼和被叫終端號碼的發出一個包括該終端注冊號碼和被叫終端號碼的請求服務信息，并通過衛星將此信息傳送到本地請求服務信息，并通過衛星將此信息傳送到本地服務關口站，以建立呼叫。服務關口站，以建立呼叫。（4）本地關口站又通過衛星線路分別向主）本地關口站又通過衛星線路分別向主叫終端和被叫終端的歸屬關口站發出詢問信息，叫終端和被叫終端的歸屬關口站發出詢問信息，如主叫或被叫終端是否有權使用此系統及其權限如主叫或被叫終端是否有權使用此系統及其權限（即鑒權）。（即鑒權）。（5）如雙方都擁有使用權限，則系統將某）如雙方都擁有使用權限，則系統將某衛星

14、信道分配給此主叫終端和被叫終端，以供連衛星信道分配給此主叫終端和被叫終端，以供連接，并同時向被叫終端發起呼叫。接，并同時向被叫終端發起呼叫。（6）通話完畢后，主叫和被叫終端釋放通）通話完畢后，主叫和被叫終端釋放通信鏈路，并由本地關口站通過衛星鏈路向雙方的信鏈路，并由本地關口站通過衛星鏈路向雙方的歸屬關口站發送相應的通信記錄，以供主叫和被歸屬關口站發送相應的通信記錄，以供主叫和被叫終端的歸屬關口站計費等項使用。叫終端的歸屬關口站計費等項使用。 當電波穿過地球周圍的大氣層，在地當電波穿過地球周圍的大氣層，在地球站與衛星之間傳播時，會遇到電離層中球站與衛星之間傳播時，會遇到電離層中自由電子和離子的吸

15、收作用，還會受到對自由電子和離子的吸收作用，還會受到對流層中的氧、水汽和雨、雪、霧的吸收和流層中的氧、水汽和雨、雪、霧的吸收和散射影響，從而產生一定的衰減。散射影響，從而產生一定的衰減。 （1）通信距離遠，具有全球覆蓋能力，能）通信距離遠，具有全球覆蓋能力，能滿足陸地上、海洋中、空中立體化的、全方位的滿足陸地上、海洋中、空中立體化的、全方位的多址通信的需求，從而實現真正意義上的全球通多址通信的需求，從而實現真正意義上的全球通信和個人通信。信和個人通信。（2）系統容量大，可提供多種通信業）系統容量大，可提供多種通信業務，從而使通信業務向多樣化和綜合化方務，從而使通信業務向多樣化和綜合化方向發展，

16、滿足用戶多方面的需求。向發展，滿足用戶多方面的需求。（3）在使用靜止軌道的同時，也可使）在使用靜止軌道的同時，也可使用中、低軌道衛星，使業務性能更優良，用中、低軌道衛星，使業務性能更優良，但在星座設計和技術上更為復雜。但在星座設計和技術上更為復雜。 （1）由于要求衛星移動終端的體積、重量、）由于要求衛星移動終端的體積、重量、發射功率、天線尺寸趨于小型化，因此對技術的發射功率、天線尺寸趨于小型化，因此對技術的要求更高。要求更高。 （2）利用現代化、智能化、數字化及多媒）利用現代化、智能化、數字化及多媒體技術，在網絡設計、系統構成、星間協調、星體技術，在網絡設計、系統構成、星間協調、星上處理和系統

17、運營等方面取得重大進展，力求獲上處理和系統運營等方面取得重大進展，力求獲得良好的性能價格比，提高產品的市場競爭力。得良好的性能價格比，提高產品的市場競爭力。 (3)衛星無線波束應能根據地面覆蓋區衛星無線波束應能根據地面覆蓋區域的變化，保持指向。通常衛星移動通信域的變化，保持指向。通常衛星移動通信系統中的用戶鏈路的工作頻段限制在系統中的用戶鏈路的工作頻段限制在20010103GHz之內。之內。 (4)因移動終端的因移動終端的EIRP（等效全向輻等效全向輻射功率）是有限的，故此要求衛星轉發器射功率）是有限的，故此要求衛星轉發器和星上天線應采取多點波束技術和大功率和星上天線應采取多點波束技術和大功率

18、技術。技術。(5)在有多顆衛星構成的星座系統中，在有多顆衛星構成的星座系統中，要求具有星際鏈路建立、星上處理和星上要求具有星際鏈路建立、星上處理和星上交換功能，同時地面關口站也應具有相應交換功能，同時地面關口站也應具有相應交換和處理功能。交換和處理功能。(6)尋求對頻段資源的不斷擴張，以滿尋求對頻段資源的不斷擴張，以滿足通信業務發展的要求。足通信業務發展的要求。 在衛星通信系統中同樣存在熱噪聲、交調在衛星通信系統中同樣存在熱噪聲、交調干擾、鄰道干擾、交叉極化干擾以及碼間干擾，干擾、鄰道干擾、交叉極化干擾以及碼間干擾，但由于衛星移動通信的特點決定了在其系統中既但由于衛星移動通信的特點決定了在其系

19、統中既具有衛星通信系統的特性，又具有移動通信系統具有衛星通信系統的特性，又具有移動通信系統的特性，因而首先討論一下衛星移動系統中還會的特性，因而首先討論一下衛星移動系統中還會受到哪些干擾的影響。受到哪些干擾的影響。 所有進入接收機通帶內的、與本信道所有進入接收機通帶內的、與本信道頻率相同的或相近的無用信號都會對本信頻率相同的或相近的無用信號都會對本信道信號構成干擾，這種干擾就是同頻干擾。道信號構成干擾，這種干擾就是同頻干擾。 這種干擾同樣存在于地面移動通信系這種干擾同樣存在于地面移動通信系統中，當兩個以同頻工作的移動臺各自與統中，當兩個以同頻工作的移動臺各自與基站之間的距離相差較大（一個移動臺

20、距基站之間的距離相差較大（一個移動臺距基站較近，另一個移動臺距基站較遠），基站較近，另一個移動臺距基站較遠），當它們以相同的發射功率向基站發射信號當它們以相同的發射功率向基站發射信號時，基站接收機接收的近端移動臺所發的時，基站接收機接收的近端移動臺所發的信號功率較大，而遠端移動臺所發的信號信號功率較大，而遠端移動臺所發的信號較小。較小。 CDMA系統中的用戶信號首先需要經系統中的用戶信號首先需要經過信息調制，從而獲得窄帶已調信號，然過信息調制，從而獲得窄帶已調信號，然后再將該已調信號與作為地址碼的偽隨機后再將該已調信號與作為地址碼的偽隨機碼進行調制，并產生發送信號此時發送信碼進行調制，并產生發

21、送信號此時發送信號的帶寬將遠大于傳輸用戶信息的頻譜寬號的帶寬將遠大于傳輸用戶信息的頻譜寬度。度。為了克服多址干擾，因而在為了克服多址干擾，因而在CDMA系統中系統中有必要采用相應措施。具體如下。有必要采用相應措施。具體如下。 采用正交的地址碼用以避免相鄰用戶間采用正交的地址碼用以避免相鄰用戶間由于地址碼的相關作用而帶來的干擾。由于地址碼的相關作用而帶來的干擾。 采用功率控制技術，這樣可以減少由于采用功率控制技術，這樣可以減少由于遠近效應所帶來的干擾，同時在某種程度上也限遠近效應所帶來的干擾，同時在某種程度上也限制了多址干擾的影響。制了多址干擾的影響。 采用干擾抵消技術，即采用數字處理技采用干擾

22、抵消技術，即采用數字處理技術（通常利用維特比算法），同時配以匹配濾波術（通常利用維特比算法），同時配以匹配濾波器，將多址干擾限制在允許的范圍之內。器，將多址干擾限制在允許的范圍之內。 在衛星移動通信系統中，一個衛星發在衛星移動通信系統中，一個衛星發射天線覆蓋區中的衛星傳輸分為上行鏈路射天線覆蓋區中的衛星傳輸分為上行鏈路和下行鏈路。下行鏈路是指由衛星至衛星和下行鏈路。下行鏈路是指由衛星至衛星移動終端或關口站的鏈路為下行鏈路。一移動終端或關口站的鏈路為下行鏈路。一般衛星移動通信系統中的下行鏈路無需采般衛星移動通信系統中的下行鏈路無需采用功率控制方式，功率控制使用于上行鏈用功率控制方式，功率控制使用

23、于上行鏈路之中。路之中。 由于通信衛星處于外層空間，衛星移動通由于通信衛星處于外層空間，衛星移動通信環境十分復雜，并隨時會發生變化。當地面發信環境十分復雜，并隨時會發生變化。當地面發射機以固定功率發射時，無論通信衛星使用哪種射機以固定功率發射時，無論通信衛星使用哪種轉發器，其接收信號都存在不同程度的衰落現象。轉發器，其接收信號都存在不同程度的衰落現象。 對對FDMA 的衛星移動通信系統，某一地的衛星移動通信系統，某一地面發射機的上行鏈路功率過高會侵占透明轉發器面發射機的上行鏈路功率過高會侵占透明轉發器分配給其他上行鏈路的功率，從而影響其他上行分配給其他上行鏈路的功率，從而影響其他上行鏈路的通信

24、質量。鏈路的通信質量。對對TDMA的衛星移動通信系統，移動環境的衛星移動通信系統，移動環境的變化，如降雨、植被遮蔽等損耗，也要求發射的變化，如降雨、植被遮蔽等損耗，也要求發射機隨不同的移動環境調整其發射功率，如銥星系機隨不同的移動環境調整其發射功率，如銥星系統。統。對對CDMA的衛星移動通信系統，主要的的衛星移動通信系統，主要的干擾是碼間干擾。采用適當的上行鏈路功率控制干擾是碼間干擾。采用適當的上行鏈路功率控制以保持各接收機具有基本相同的輸入載干比，進以保持各接收機具有基本相同的輸入載干比，進而提高系統容量。而提高系統容量。 目前在上行鏈路中所采用的功率控制方法分目前在上行鏈路中所采用的功率控

25、制方法分為三類。為三類。 開環法：即根據所接收的下行衛星鏈路信號開環法：即根據所接收的下行衛星鏈路信號或導頻信號功率來決定發射功率。這種方法簡單，或導頻信號功率來決定發射功率。這種方法簡單，但精度不高。但精度不高。閉環法：地面通信終端首先發射信號，相應閉環法：地面通信終端首先發射信號，相應的接收機將所接收的信號電平大小通知關口站或的接收機將所接收的信號電平大小通知關口站或網絡操作中心，由其進行分析，并經下行鏈路給網絡操作中心，由其進行分析，并經下行鏈路給地面通信終端發出指令，要求其調整發射功率，地面通信終端發出指令，要求其調整發射功率，地面發射機則按此指令進行發射功率調整。地面發射機則按此指令

26、進行發射功率調整。混合法：混合法實際上是上述兩種方法的綜混合法：混合法實際上是上述兩種方法的綜合，即首先以開環法確定初始功率電平，隨后系合，即首先以開環法確定初始功率電平，隨后系統按閉環法的思路工作。統按閉環法的思路工作。 其處理內容如下。其處理內容如下。 （1）對數字信號進行解調再生，然后）對數字信號進行解調再生，然后再進行調制，去除噪聲積累的影響。再進行調制，去除噪聲積累的影響。 （2）不同的衛星天線波束之間信號交）不同的衛星天線波束之間信號交換。換。 （3）更高級別的信號變換和處理。）更高級別的信號變換和處理。 在同步軌道（在同步軌道（GEO）衛星移動通信系統中，衛星移動通信系統中，由于

27、通信衛星與地球同步運行，因而相對地面靜由于通信衛星與地球同步運行，因而相對地面靜止，這樣通過止，這樣通過3顆彼此相距顆彼此相距73000km的同步衛星，的同步衛星，而構成衛星星座，可覆蓋除南北極之外的全部地而構成衛星星座，可覆蓋除南北極之外的全部地區，這比采用中、低軌衛星的覆蓋地區大。區，這比采用中、低軌衛星的覆蓋地區大。 當最小仰角為當最小仰角為5時，只需采用時，只需采用3顆顆GEO衛星，衛星，便可實現包括除南北緯便可實現包括除南北緯76以外的全球覆蓋。以外的全球覆蓋。 關口站（關口站（MGS）是衛星移動通信系統與地是衛星移動通信系統與地面通信網（面通信網（PSTN）進行連接的接口單元。進行

28、連接的接口單元。 在一個衛星移動通信系統中，有在一個衛星移動通信系統中，有一個網絡控制中心（一個網絡控制中心（NCC），），主要負主要負責衛星移動通信系統的地面段控制管責衛星移動通信系統的地面段控制管理任務。理任務。 如果衛星移動終端如果衛星移動終端1，2（MT1,MT2）之間之間沒有經衛星轉發的直接通信通道，衛星移動終端沒有經衛星轉發的直接通信通道，衛星移動終端1又欲與衛星移動終端又欲與衛星移動終端2進行通信，那么衛星移動進行通信，那么衛星移動終端終端1首先將信息經上行鏈路發送給通信衛星，首先將信息經上行鏈路發送給通信衛星，相應的衛星轉發器接收此信號。相應的衛星轉發器接收此信號。 如果同一顆

29、衛星覆蓋區域內的衛星移動終如果同一顆衛星覆蓋區域內的衛星移動終端無直接通信通道，而此區域內的衛星移動終端無直接通信通道，而此區域內的衛星移動終端端1欲與衛星移動移動終端欲與衛星移動移動終端2進行通信，那么可進行通信，那么可以選擇某關口站按上述雙跳方式完成信道連接，以選擇某關口站按上述雙跳方式完成信道連接，即即MT1衛星衛星MGS衛星衛星MT2。 由于處于外層空間的由于處于外層空間的3顆同步軌道衛星彼此顆同步軌道衛星彼此之間存在直接空間鏈路，因此兩衛星移動終端之之間存在直接空間鏈路，因此兩衛星移動終端之間的通信，僅需上一次星，下一次星，但星與星間的通信，僅需上一次星，下一次星，但星與星之間存在星

30、際鏈路，即之間存在星際鏈路，即MT1衛星衛星1衛星衛星2MT2。 傳統的傳統的GEO衛星移動通信系統的衛星軌道高，衛星移動通信系統的衛星軌道高，鏈路損耗大，對用戶終端的要求高，因此這種鏈路損耗大，對用戶終端的要求高，因此這種GEO衛星星座支持手持機直接同衛星進行通信的衛星星座支持手持機直接同衛星進行通信的技術難度大。技術難度大。 與與GEO衛星移動通信系統的結構基本相同，衛星移動通信系統的結構基本相同，中、低軌衛星移動通信系統也由空間段和地面段中、低軌衛星移動通信系統也由空間段和地面段兩部分構成。兩部分構成。 一個衛星星座是一個中、低軌衛一個衛星星座是一個中、低軌衛星移動通信信號的中轉站，它以

31、一個星移動通信信號的中轉站，它以一個最小仰角最小仰角EI覆蓋地球的一定區域，這覆蓋地球的一定區域，這個區域通常呈圓形區域。這些區域聯個區域通常呈圓形區域。這些區域聯結起來，構成衛星星座對全球區域性結起來，構成衛星星座對全球區域性的連續覆蓋。的連續覆蓋。 衛星移動終端就是用戶使用的衛星移衛星移動終端就是用戶使用的衛星移動通信系統的接口終端設備，通過此接口動通信系統的接口終端設備，通過此接口終端設備，用戶可隨意地與另一衛星移動終端設備，用戶可隨意地與另一衛星移動終端或衛星移動通信系統相連接的固定用終端或衛星移動通信系統相連接的固定用戶進行通信，同時享受衛星移動通信系統戶進行通信，同時享受衛星移動通

32、信系統所提供的各種移動業務，如話音業務、數所提供的各種移動業務，如話音業務、數據業務、尋呼業務和無線電定位業務等。據業務、尋呼業務和無線電定位業務等。 關口站是中、低軌衛星移動通信系統與各種關口站是中、低軌衛星移動通信系統與各種地面通信網之間的接口單元，這樣一個衛星移動地面通信網之間的接口單元，這樣一個衛星移動用戶可使用衛星移動終端與一個地面網用戶建立用戶可使用衛星移動終端與一個地面網用戶建立通信聯系。通信聯系。 系統控制中心由衛星控制中心和網絡控制中系統控制中心由衛星控制中心和網絡控制中心組成。下面將分別進行討論。心組成。下面將分別進行討論。a.衛星控制中心衛星控制中心b.網絡控制中心網絡控

33、制中心 在中、低軌衛星移動通信系統中，由于衛星、在中、低軌衛星移動通信系統中，由于衛星、關口站、衛星移動通信終端和系統控制中心之間關口站、衛星移動通信終端和系統控制中心之間都存在相對運動，這種相對運動使得通信鏈路中都存在相對運動，這種相對運動使得通信鏈路中斷，這樣就需要相應的切換操作來支持以確保通斷，這樣就需要相應的切換操作來支持以確保通信鏈路不中斷。下面就以它們之間的相對運動關信鏈路不中斷。下面就以它們之間的相對運動關系來分析切換操作的分類。系來分析切換操作的分類。a.針對衛星移動終端與衛星星座之間的相對針對衛星移動終端與衛星星座之間的相對運動影響而采取的切換操作運動影響而采取的切換操作b.

34、針對關口站與衛星星座之間的相對運動影針對關口站與衛星星座之間的相對運動影響而采取的切換操作響而采取的切換操作c.針對系統控制中心與衛星星座的相對運動針對系統控制中心與衛星星座的相對運動影響而采取的切換操作影響而采取的切換操作d.針對衛星移動終端與關口站之間的相對運針對衛星移動終端與關口站之間的相對運動影響而采取的切換操作動影響而采取的切換操作e.針對各衛星之間的相對運動影響而采取的針對各衛星之間的相對運動影響而采取的切換操作切換操作f.關口站間的衛星切換關口站間的衛星切換由于空間段的衛星星座是處于高速運動之由于空間段的衛星星座是處于高速運動之中的，并且衛星星座中的每顆衛星時刻都與關口中的，并且

35、衛星星座中的每顆衛星時刻都與關口站相連接以此來支持關口站的呼叫處理能力，因站相連接以此來支持關口站的呼叫處理能力，因此為向特定的衛星提供呼叫處理服務而改變關口此為向特定的衛星提供呼叫處理服務而改變關口站，此切換則被稱為關口站間的衛星切換。站，此切換則被稱為關口站間的衛星切換。g.區內衛星移動終端切換區內衛星移動終端切換 由于切換發生在通信過程之中，因而要求不由于切換發生在通信過程之中，因而要求不能因進行切換而中斷或降低通信質量。能因進行切換而中斷或降低通信質量。 軟切換是指當一個衛星移動終端需要與新軟切換是指當一個衛星移動終端需要與新衛星轉發器進行通信時衛星轉發器進行通信時, 并不先中斷與原有

36、衛星并不先中斷與原有衛星轉發器的聯系轉發器的聯系, 因而軟切換只能在相同頻率的因而軟切換只能在相同頻率的CDMA信道間進行。信道間進行。 星際鏈路是指連接空中星座內相鄰衛星之間星際鏈路是指連接空中星座內相鄰衛星之間的通信鏈路。的通信鏈路。 由前面對多址訪問方式的分析可知，系統所由前面對多址訪問方式的分析可知，系統所采用的多址訪問方式不同，其信道分配也不同。采用的多址訪問方式不同，其信道分配也不同。 由于固定衛星系統中地球站之間傳輸的信息由于固定衛星系統中地球站之間傳輸的信息量較大，因而一般采用預分配（量較大，因而一般采用預分配（PA）、）、按申請按申請分配（分配（DA）方式，也可以采用動態分配

37、和隨機方式，也可以采用動態分配和隨機分配方式。分配方式。 在衛星移動系統中，由衛星移動終端的移動在衛星移動系統中，由衛星移動終端的移動性決定了其結構必須簡單，便于移動，因而系統性決定了其結構必須簡單，便于移動，因而系統中的信道分配功能是由設在網絡控制中心或關口中的信道分配功能是由設在網絡控制中心或關口站的按申請分配信道處理器負責完成的，可見這站的按申請分配信道處理器負責完成的，可見這是一種集中控制方式。是一種集中控制方式。 固定信道分配策略（固定信道分配策略（FCA）是指將一組頻道是指將一組頻道重復分配給若干波束，但其中要求相同頻道之間重復分配給若干波束，但其中要求相同頻道之間的復用距離足夠大

38、，這樣才能將同頻干擾限制在的復用距離足夠大，這樣才能將同頻干擾限制在允許的范圍之內。在圖允許的范圍之內。在圖7-15中分別給出了中分別給出了7波束波束復用方案，從中可以看出，系統中共使用了復用方案，從中可以看出，系統中共使用了7組組頻道，每組頻道可以由若干個頻道組成，而每個頻道，每組頻道可以由若干個頻道組成，而每個波束只能使用一組頻道。波束只能使用一組頻道。圖7-15多波束衛星移動通信系統中頻率復用示意圖 在動態信道分配（在動態信道分配（DCA）中，只要滿足同頻中，只要滿足同頻復用距離的要求，所有頻道都可以使用于任何一復用距離的要求，所有頻道都可以使用于任何一個波束之中，可見信道分配工作必須由

39、網絡控制個波束之中，可見信道分配工作必須由網絡控制中心進行集中調配。中心進行集中調配。 靈活信道分配策略是結合了靈活信道分配策略是結合了FCA和和DCA策略策略的特點，首先將系統的總信道分為兩組：一組采的特點，首先將系統的總信道分為兩組：一組采用固定分配策略，另一組采用靈活信道分配策略。用固定分配策略，另一組采用靈活信道分配策略。 在衛星移動通信系統中的衛星可以采用靜止在衛星移動通信系統中的衛星可以采用靜止的，也可以采用非靜止的。在采用的，也可以采用非靜止的。在采用GEO衛星移動衛星移動通信系統中，由于衛星星座相對于地球是靜止的，通信系統中，由于衛星星座相對于地球是靜止的，因而衛星波束始終覆蓋

40、同一個地球表面。因而衛星波束始終覆蓋同一個地球表面。 一個通信系統所選擇的交換方式與系統的業一個通信系統所選擇的交換方式與系統的業務類型、業務量和網絡結構有關。在窄帶衛星移務類型、業務量和網絡結構有關。在窄帶衛星移動通信系統中（如動通信系統中（如Iridium，Globalastar，ICO和和Inmarsat系統等），主要以話音為主，兼傳輸數系統等），主要以話音為主，兼傳輸數據和傳真等其他業務。據和傳真等其他業務。 呼叫連接功能是由交換網絡根據用戶呼叫連接功能是由交換網絡根據用戶號碼來完成的，因而用戶號碼的編排也是號碼來完成的，因而用戶號碼的編排也是一個很重要的問題。一個很重要的問題。 （1

41、）移動用戶綜合業務數字網）移動用戶綜合業務數字網（MSISDN）號。號。 （2）移動用戶標識（）移動用戶標識（MSI）碼，這是碼，這是存儲在用戶標識模塊中用于識別用戶的永存儲在用戶標識模塊中用于識別用戶的永久號碼的。久號碼的。（3）臨時移動用戶識別（）臨時移動用戶識別（TMSI）碼。碼。從安全性方面考慮，用戶的永久號碼是不從安全性方面考慮，用戶的永久號碼是不在無線信道中傳輸的。在無線信道中傳輸的。圖7-18 基于Q.768 的網絡各單元信令關系 從圖中可以看出衛星移動通信系統在其中起從圖中可以看出衛星移動通信系統在其中起到的作用。到的作用。 （1）為專用網（）為專用網（PABX）的互聯提供網絡

42、支的互聯提供網絡支撐。撐。 （2）與移動用戶互聯。）與移動用戶互聯。 （3）與遠端和孤立用戶互聯。）與遠端和孤立用戶互聯。圖7-19 專用交換網與衛星移動通信系統的綜合 在寬帶綜合業務數字網（在寬帶綜合業務數字網（B-ISDN）中是以中是以ATM作為基本傳輸模式的。作為基本傳輸模式的。 局域局域/城域網通信網的種類很多，包括以太城域網通信網的種類很多，包括以太網、光纖分布數據接口網（網、光纖分布數據接口網（FDDI）、）、令牌環網、令牌環網、分布式隊列雙總線（分布式隊列雙總線（DQDB）城域網以及異步傳城域網以及異步傳遞模式（遞模式（ATM）局域網等。局域網等。 公用數據通信網是計算機之間、計

43、算公用數據通信網是計算機之間、計算機與遠程終端接入的計算機之間進行正確、機與遠程終端接入的計算機之間進行正確、快速數據傳輸和數據交換的一種公用網絡。快速數據傳輸和數據交換的一種公用網絡。 在衛星移動通信的設計中，通常考慮到其與在衛星移動通信的設計中，通常考慮到其與公眾交換電話網（公眾交換電話網（PSTN）的互聯問題，因此在的互聯問題，因此在關口站中安裝了與之互聯的接口裝置。關口站中安裝了與之互聯的接口裝置。 隨著光通信技術的迅速發展，長途通隨著光通信技術的迅速發展，長途通信網已全部采用大容量、高速的數字光纖信網已全部采用大容量、高速的數字光纖通信系統。通信系統。 全同步接口是指公眾電話交換網和

44、衛全同步接口是指公眾電話交換網和衛星移動通信系統的關口站的時鐘同受一個星移動通信系統的關口站的時鐘同受一個時鐘源控制，如圖時鐘源控制，如圖7-23（a）所示。所示。 由于兩個系統的幀頻只存在極小的差異，這由于兩個系統的幀頻只存在極小的差異，這會使緩沖存儲器會使緩沖存儲器“寫入寫入”和和“讀出讀出”定時的相對定時的相對關系發生平緩的偏移。關系發生平緩的偏移。 如圖如圖7-23（c）所示，此時衛星線路的時鐘所示，此時衛星線路的時鐘速率稍高于地面速率稍高于地面PSTN線路的時鐘速率。線路的時鐘速率。圖7-23 互聯接口的同步方式 公眾電話交換網有模擬的和數字的。下面以公眾電話交換網有模擬的和數字的。

45、下面以數字化的公眾電話交換網（數字化的公眾電話交換網（PSTN）為例來說明為例來說明與衛星移動通信系統的互聯方法。與衛星移動通信系統的互聯方法。 在大多數公共陸地移動通信網中，移動交在大多數公共陸地移動通信網中，移動交換局、基站等之間的信令采用換局、基站等之間的信令采用7號信令方式。號信令方式。 由于因特網中所使用的由于因特網中所使用的IP協議結構簡單，易協議結構簡單，易于擴展，因而得到廣泛的推薦，以至于現在人們于擴展，因而得到廣泛的推薦，以至于現在人們普遍認為通信網有朝普遍認為通信網有朝IP化方向發展的趨勢，即試化方向發展的趨勢，即試圖在所有的通信網絡中使用圖在所有的通信網絡中使用IP協議。

46、協議。 衛星衛星IP系統是在衛星通信系統的基礎上使用系統是在衛星通信系統的基礎上使用了了IP技術，可見其特點既兼備衛星通信的特點，技術，可見其特點既兼備衛星通信的特點，又具有又具有TCP/IP的工作特點。的工作特點。 （1）具有極高的覆蓋能力和廣播特性）具有極高的覆蓋能力和廣播特性 （2）應用范圍廣，利于組建靈活的廣域網）應用范圍廣，利于組建靈活的廣域網 （3）可靠的傳輸性能）可靠的傳輸性能 （4）傳輸時延相對較長。）傳輸時延相對較長。 通常衛星系統包括用戶終端、中心站通常衛星系統包括用戶終端、中心站和轉發器，寬帶和轉發器，寬帶IP衛星系統的基本組成也衛星系統的基本組成也是如此。是如此。 在現

47、有的在現有的DVB技術中是利用技術中是利用MPEG-2（一種一種視頻壓縮編碼標準）技術來實現數字衛星廣播功視頻壓縮編碼標準）技術來實現數字衛星廣播功能的，而能的，而DVB技術已經發展了兩代，早期的技術已經發展了兩代，早期的DVB系統由于其用戶請求信息必須通過地面線路傳送，系統由于其用戶請求信息必須通過地面線路傳送，因而系統是采用單向傳輸方式工作的。目前所研因而系統是采用單向傳輸方式工作的。目前所研制的系統為第二代制的系統為第二代DVB系統。在該系統中，用戶系統。在該系統中，用戶以可變速率訪問信道（由用戶終端到中心站），以可變速率訪問信道（由用戶終端到中心站），并同時具有話音通信功能。在圖并同時

48、具有話音通信功能。在圖7-24中給出了日中給出了日本本NTT無線實驗室提出的組網方案。無線實驗室提出的組網方案。圖7-24 基于DVB的IP衛星通信系統結構表 7-3 天線子系統參數項目參數頻段Ku帶寬54MHz數據率反向：8Mb/s前向：9.6kb/s外碼Reed-Solomon（188/204）內碼卷積碼（R=1/2，K=7）調制前向：QPSK反向：QPSK多制方式前向：TDM反向：SS-FDMA 在衛星在衛星IP系統中，通常將地面中心站系統中，通常將地面中心站（CES）發出的，經衛星轉發而由各用戶發出的，經衛星轉發而由各用戶終端所接收的信道稱為廣播信道，其衛星終端所接收的信道稱為廣播信道

49、，其衛星鏈路采用的是鏈路采用的是TDM 8Mbit/s一個信道。一個信道。 基于基于S-UMTS的移動衛星的移動衛星IP技術有兩個難點；技術有兩個難點；一是如何在移動衛星系統中實現一是如何在移動衛星系統中實現IP技術的應用技術的應用（建立在（建立在IP技術基礎上的衛星多媒體應用）。二技術基礎上的衛星多媒體應用）。二是如何使基于是如何使基于IP的的S-UMTS業務與第三代移動通業務與第三代移動通信系統的信系統的IP核心網互鏈。核心網互鏈。 圖圖7-28是英國是英國Bradford大學的衛星移動研究大學的衛星移動研究中心提出的一個較完整的基于中心提出的一個較完整的基于S-UMTS的移動的移動IP系

50、統的協議堆棧。系統的協議堆棧。圖7-28 基于S-UMTS功能模型的協議堆棧 早在早在70年代便對年代便對TCP/IP在衛星通信中的應在衛星通信中的應用做出了實驗研究。用做出了實驗研究。 無線頻譜資源是非常寶貴的，寬帶無線頻譜資源是非常寶貴的，寬帶IP衛星通衛星通信需要占據較大的頻帶，因此近來在美國、日本、信需要占據較大的頻帶，因此近來在美國、日本、意大利和德國紛紛在它們的衛星實驗計劃中使用意大利和德國紛紛在它們的衛星實驗計劃中使用ka波段。波段。 數據鏈路層利用物理層全雙工比特流的傳輸數據鏈路層利用物理層全雙工比特流的傳輸功能來彌補物理層傳輸質量的不足，并提供數據功能來彌補物理層傳輸質量的不

51、足，并提供數據鏈路的建立、維持和拆除功能，同時該層對相鄰鏈路的建立、維持和拆除功能，同時該層對相鄰節點之間或終端與相連節點之間的通路進行差錯節點之間或終端與相連節點之間的通路進行差錯控制、流量控制、數據成幀及同步等操作。控制、流量控制、數據成幀及同步等操作。 網絡層所面臨的問題包括與星座有關的路由、網絡層所面臨的問題包括與星座有關的路由、IP組播、組播、IP QOS和不同類型網絡的互聯等問題。和不同類型網絡的互聯等問題。 a.為什么現有組織網絡的路由策略并不適用為什么現有組織網絡的路由策略并不適用于于IP衛星系統衛星系統 可見網絡中的路由選擇與切換操作相當頻繁，可見網絡中的路由選擇與切換操作相

52、當頻繁，而原用于地面因特網中的路由協議，例如開放最而原用于地面因特網中的路由協議，例如開放最短路徑優先短路徑優先OSPF（Open Shortest Path Firest）和路由信息協議和路由信息協議RIP（Routing Information Protocol）協議，都要求交換瞬時的全網拓撲信協議，都要求交換瞬時的全網拓撲信息。息。b.適用于適用于IP星座系統的路由策略星座系統的路由策略根據根據IP衛星星座系統的不同特點，目衛星星座系統的不同特點，目前所采取的路由策略有動態虛擬拓撲路由、前所采取的路由策略有動態虛擬拓撲路由、虛擬節點和基于動態拓撲的方法。虛擬節點和基于動態拓撲的方法。 I

53、P組播是指多個接收者可以接收同一個或一組播是指多個接收者可以接收同一個或一組源所發出的相同數據的一個拷貝。由此可見，組源所發出的相同數據的一個拷貝。由此可見，通常適用于對于那些需要進行一點對多點，多點通常適用于對于那些需要進行一點對多點，多點對多點的通信應用之中。對多點的通信應用之中。 QOS稱為服務質量。稱為服務質量。IP QOS是指是指IP包在一包在一個或多個網絡中的傳輸過程中所表現的各種性能個或多個網絡中的傳輸過程中所表現的各種性能是對各種性能參數的具體描述。是對各種性能參數的具體描述。RSVP（ReSerVation Protocol）是依靠信令是依靠信令預留帶寬來滿足一定質量的服務要求的。但在寬預留帶寬來滿足一定質量的服務要求的。但在寬帶多媒體網絡中，由于衛星鏈路的一些固有特性，帶多媒體網絡中，由于衛星鏈路的一些固有特性，如過長的傳輸時延，會使信息的傳輸質量變壞，如過長的傳輸時延，會使信息的傳輸質量變壞，即使使用有差別服務和資源預留技術的系統，仍即使使用有差別服務和資源預留技術的系統，仍存在以下三大問題。存在以下三大問題。第一：應為不同優先權的用戶預留多大的帶第一：應為不同優先權的用戶預留多大的帶寬，才能滿足不同等級用戶對通信質量的要求。寬，才能滿足不同等級用戶對通信質量的要求。第二：組播方式下的隧道融合。第二：組播方式下的隧道融合。第三：在衛星系統中為資源預留