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衛星通信論文:車載站載波衛星通信論文
1信號采集
信標機提供串行通信接口，通過串口服務器，將串行通信做協議轉換為網絡通信協議，再通過一根網線與交換機連接，最終與控制計算機進行數據交換。設備連線后，在計算機上要進行虛擬串口映射，即把串口服務器的串口映射到計算機上，映射成功后，就可以把這些虛擬串口作為計算機上的串口使用，解決計算機本身無串口的問題。載波的發射狀態是通過改變調制解調器參數來實現的，控制載波發射狀態實際上通過控制調制解調器的發射狀態繼而達到控制載波狀態的目的。調制解調器提供網絡接口，通過交換機最終與控制計算機進行數據交換。控制軟件實時監視信標機和調制解調器的工作狀態，以此作為發送控制指令的依據。
2信號處理
通過監控軟件完成，為了不占用更多的主線程資源，監控軟件分別建立兩個獨立的線程CThreadBeacon信標機線程類和CThreadModem調制解調器線程類，通過這兩個線程的通信處理載波的關閉與開啟。當確定天線進入遮擋區后，CThreadBeacon信標機線程根據當前的信標強度和調制解調器載波發射的狀態，發送打開或關閉載波的消息給CThreadModem線程。CThreadModem線程主要有兩個作用，一是讀取調制解調器當前的參數，明確設備的工作狀態，二是負責接收由CThrea-dBeacon線程發送過來的消息，根據消息的具體內容，向調制解調器發送相應的控制指令。車載站在載波發射的行進中，如遇到高大的貨車或小面積的建筑遮擋瞬間遮擋時，這時關閉載波是不必要的，故在信標機線程中，設定當遮擋超過10s后發送關閉消息給調制解調器線程，進而關閉載波發射。同樣在離開遮擋區超過5s后發送開啟消息給調制解調器線程，進而開啟載波發射。具體流程見圖1“載波自動關閉流程圖”。
3實現過程
軟件以visualc++6.0作為開發編譯環境，在基于對話框的應用程序界面中，運用多線程串口通信編程和SNMP網絡編程方法，利用線程間通信機制，完成載波自動關閉功能。軟件啟動時，建立CThreadBeacon線程并啟動運行，運用串口通信編程，在InitInstance函數中，初始化串口參數，線程中使用定時器，頻率為300ms，按照通信協議格式，以查詢方式讀取信標強度，經過適當處理后，以浮點數顯示在監控界面上，范圍是0~10，根據浮點數的大小，來判定天線是否進入遮擋區，如當信標強度小于3時，確定天線進入遮擋區，再以PostThreadMessage的方式發送消息給CThrea-dModem線程。建立CThreadModem線程，運用SNMP網絡編程，在In-itInstance函數中，初始化調制解調器SNMP相關參數，創建兩消息響應函數OnGetParam_Modem用來獲取設備當前狀態，和OnSetParam_Modem用來接收由CThreadBeacon線程發送過來的消息，根據消息的附加參數和當前調制解調器的狀態，確定發送關閉或開啟載波的指令。
4結語
車載站在進行移動衛星通信過程中，如果天線偏離目標衛星，對周圍的環境同樣產生輻射危害，及時關閉發射載波也是至關重要，本文闡述的載波自動關閉系統同樣適用于天線偏離目標衛星的情況。軟件使用方便，已經成功用于多套車載站項目。
作者：江國焱 王寶安 單位：北京航天控制儀器研究所
衛星通信論文:幅頻特性衛星通信論文
1信道特性專項仿真
信道群時延響應是相位頻率響應的導數，用于表示相位頻率響應的畸變程度，在信道頻帶的邊緣由濾波器過渡帶抑制變化引起的相位畸變尤其嚴重。式（1）中，θ（w）為相位頻率響應，群時延響應τ（w）可以表示為：τ（相位噪聲采用在頻域模擬的方法，為了使仿真相位噪聲情況更為接近實際的相位噪聲，按分辨率1Hz產生數字相位噪聲。假定其他信道參數為理想情況下，仿真了3種相位噪聲對衛星通信系統性能的影響，仿真條件如表5所示。仿真發現在相位噪聲值1的情況下會出現誤碼平臺，在相位噪聲值2和相位噪聲值3的情況下，傳輸性能損失小于0．2dB。
2綜合仿真及系統指標建議
假設功率放大器在不同非線性工作點的群時延特性、幅頻特性和相位噪聲特性是一致的，選擇帶寬36MHz衛星轉發器，依據上述仿真參數對信道群時延特性、幅頻特性、相位噪聲特性和非線性失真進行綜合仿真。將衛星轉發器的放大器的輸入功率相對飽和點回退10dB，保障功率放大器工作在近似線性狀態。對衛星信道的群時延特性、相位噪聲特性及幅頻特性進行綜合仿真，仿真結果表明，當誤碼率1×10－6時傳輸性能損失約11dB。將轉發器的放大器的輸入功率相對飽和點回退0dB（即飽和）、2dB、5dB和10dB時，綜合仿真衛星通信系統的群時延特性、相位噪聲特性、幅頻特性對系統傳輸性能的影響，仿真結果如表7所示。
參考綜合仿真結果，對系統指標分配提出如下建議：當轉發器的功率放大器工作于飽和點時，接收機射頻指標在中頻指標的基礎上增加大于2．3dB；在功率放大器的輸入功率回退2dB的情況下，接收機射頻指標在中頻指標的基礎上增加大于1．6dB；在功率放大器的輸入功率回退5dB的情況下，接收機射頻指標在中頻指標的基礎上增加大于1．3dB；在功率放大器的輸入功率回退10dB的情況下，即在功率放大器工作于線性狀態下，接收機射頻指標應在中頻指標的基礎上增加大于1．1dB。
3結束語
設計了衛星通信系統仿真模型，為分析衛星通信系統的傳輸特性提供了有效方法。由仿真結果可以看出，當幅頻響應的帶內波動小于1dB時，幅頻特性對傳輸性能的影響可以忽略不計；群時延特性對寬帶信號傳輸性能的影響要大于對窄帶信號傳輸性能的影響；當系統出現誤碼平臺時，應當分析相位噪聲的指標是否滿足系統要求；當功率放大器的入口功率小于飽和輸入功率約5dB時，放大器的非線性失真特性不會影響衛星通信系統的傳輸性能；射頻傳輸性能相對中頻傳輸性能至少有1．1dB的損失。
作者：張金貴 單位：中國電子科技集團公司第五十四研究所
衛星通信論文:數字預失真衛星通信論文
1數字預失真方法
根據預失真器所處的位置，可將預失真分為基帶預失真、中頻預失真和射頻預失真。隨著數字信號處理技術的飛速發展，預失真技術可在數字域內實現，具有電路靈活、成本低等優點；而且可利用自適應算法來跟蹤補償功放因環境因素改變而產生的特性變化。圖1是數字基帶預失真技術結構框圖。數字預失真分為查找表法和非線性函數法2大類。其中，非線性函數法包括Volterra級數法和神經網絡法。考慮到Volterra級數的計算復雜度較高，一般采用其簡化形式（如記憶多項式法）來實現預失真。
1．1查找表法
查找表法是通過建立查找表來離散地描述功放的反向特性，傳統的基于查找表法的預失真實現過程如下：1）測試功放的輸入／輸出信號，獲取功放的即時非線性特性；2）找出功放的理想增益，即功放在線性區工作時的較大增益；3）將功放的輸入特性／輸出特性反轉，由此生成查找表，為每一個輸入信號提供一個相應的預失真信號。建立查找表之后，須考慮查找表的量化誤差問題。由于查找表的表項是有限的，查找表輸入端信號量化時，必然會引起誤差，此時，采用不同的索引技術會對預失真性能產生不同的影響。作為查找表法的核心，查找表地址索引技術闡釋了如何有效地從查找表中找到有用的補償數據。查找表預失真的內部結構如圖2所示，表示輸入信號的幅度，Q模塊為量化器。查找表的地址索引方法包括均勻量化法和非均勻量化法。均勻量化是以輸入信號的幅度為指針，均勻分配其整個變化域以生成查找表。功率法是最常見的均勻量化手段，其把輸入信號功率作為指針，在變化域內均勻量化。但對小信號而言，功率法表項分布稀疏，量化間隔較大，引起的誤差和失真也很大，因此，該方法不適用于小信號較多的功放預失真系統。傳統的查找表法僅根據輸入信號幅度，找出表中最接近該幅度值的一項，該項對應的輸出值即為相應預失真信號的輸出值，不過此方法存在量化誤差。采用插值技術可在一定程度上改善系統的量化誤差，線性插值法是最簡單常用的插值方法。均勻索引的實現過程比較簡單，但存在2個重要問題：輸入信號的統計特性和各區間信號的非線性程度。常見的非均勻索引有功率索引、法索引及μ率法索引等。這些方法雖考慮了信號各區間非線性程度的不同，但卻忽視了輸入信號的統計特性。由此可知，查找表建立簡單，實現容易，但是也存在缺點：1）存在量化效應；2）精度要求越高，對查找表的尺寸要求越高，即表項越多，意味著速度性能會下降；3）不能補償功放的記憶效應；4）自適應能力較差。為了盡可能減小這些問題對預失真器性能的影響，文獻［2－3］對無記憶預失真器進行了改進，分別構造二維查找表和分段預均衡器。但當功放記憶效應較強時，二維查找表的線性化效果不太理想。另外，可根據信號的特性，制定相應的改進查找表法，文獻［4］提出了一種改進查找表法，該算法根據OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiple－xing，正交頻分復用）信號的分布特性，對出現概率較小的大幅值信號增加迭代次數，提高了查找表法的收斂速度。
1．2多項式法
由于查找表法結構簡單、易實現，早期多采用該方法對功放進行預失真處理，但其預失真性能的優劣取決于表項的多少，性能改善越好，所需表項越多，相應地，所需的存儲空間也就越大，查找表項的數據和更新表項所需時間、計算量也就越大，因此，對情況復雜的系統，該方法不可取。非線性函數法是常用的預失真方法，其將輸出信號的采樣值與輸入信號一一對應起來，用非線性函數把輸入和輸出信號進行擬合，得到功放的工作函數曲線，由于預失真器的特性與功放特性相反，由功放的非線性函數可得預失真器的非線性工作函數。非線性函數預失真方法已成為近年研究的熱點。功放的建模及模型參數的辨識是功放預失真技術的2個重要組成部分。對于功放的建模，常用的無記憶模型包括Saleh模型、Rapp模型和冪級數模型；有記憶模型包括Volterra級數模型、Winner模型、Hammerstein模型和MP（MemoryPolynomial，記憶多項式）模型。分數階記憶多項式抑制了高階交調分量，但對強記憶效應的功放預失真性能沒有改善；廣義記憶多項式明顯提升了對強記憶效應的抑制能力，但計算量大，復雜度高。文獻［8］在廣義記憶多項式的基礎上，去掉其滯后部分，降低模型系數數量，去掉偶數階次，引入分數階次，提出了一種改進型的廣義分數階記憶多項式模型。仿真表明這種改進模型在系數數量、計算復雜度和線性化能力等方面取得了良好的折中。除上述模型外，增強型Hammerstein模型、EMP（EnvelopeMemoryPolynomial，包絡記憶多項式）模型及DDR（DynamicDeviationReduction，動態偏差）模型都是Volterra級數模型的簡化形式，這些簡化模型可在很大程度上降低計算復雜度。模型建立和模型辨識是記憶多項式預失真的2個重要內容，模型是否合適直接決定預失真方法性能的優劣，如果沒有合適的模型，再好的算法也不會取得的預失真結果。模型確定之后，選擇的模型辨識算法是否得當決定著預失真技術的計算復雜度、收斂速度和性能。系統學習結構很大程度上決定了預失真系統的復雜度，須根據具體情況折中選擇學習結構。根據學習器訓練方式的不同，可將學習結構分為直接學習結構和間接學習結構，如圖3所示。從圖3可以看出：直接學習結構簡單，是一個完整的閉環，實時性好，且參數不受系統引入噪聲的影響［7］。自適應算法得到的權值是否是全局值會受到初值的影響，可能不［8］。不同于直接學習結構的逆，間接學習結構采用的是后逆，學習器在訓練時，對信號參數的敏感度降低，對實時閉環系統和自適應算法要求不再苛刻，較易于工程實現［9］。預失真訓練器的訓練過程即預失真模型參數的提取過程，核心是自適應算法不斷更新得到的權值最終達到收斂目標值。自適應算法的復雜度和參數提取度決定了預失真器的性能及系統實現難易程度。目前參數提取算法大致可分為3類：LS（Least－Squares，最小二乘）算法、LMS（LeastMeanSquare，最小均方）算法和RLS（RecursiveLeastSquares，遞歸最小二乘）算法。在LMS和RLS的基礎上，相繼出現了較多的改進算法，比如變步長LMS算法和QR－RLS算法［10－12］。相比查找表預失真，多項式預失真度更高、自適應性能更好，但是其計算復雜度卻比查找表法高得多，線性化性能優劣也嚴重受功放模型描述功放特性程度的影響。
1．3神經網絡法
隨著生物仿真學的發展，神經網絡算法日益得到人們的廣泛關注，引起研究者的探索熱情。由于該方法能對功放的非線性特性函數進行擬合，可將其引入預失真器的設計中［13］。神經網絡是根據生物學神經元網絡的原理建立的，它的自適應系統由許多神經元的簡單處理單元組成，所有神經元通過回饋或前向方式相互作用、相互關聯。文獻［14］首先提出了采用神經網絡的方法對功放進行預失真處理。目前最為常用的神經網絡是Minsky和Papert所提出的前向神經元網絡。神經網絡法被廣泛應用在函數逼近和模式分類中，文獻［15］證明了由任意多個隱層神經元組成的多層前向神經網絡可逼近任意連續函數。因此，可利用神經網絡來擬合預失真器的工作曲線，且可用改進的反向算法自適應地更新工作函數的系數。文獻［16］提出一種單入／單出的神經網絡方法，仿真結果表明：該方式能較好地改善三階、五階互調分量，與一般的多項式擬合技術相比，其收斂性能和硬件實現都有一定優勢。文獻［17］提出了一種基于動態神經網絡的幅相分離的方法，核心是對衛星信號的幅度和相位進行分離。由于現有的神經網絡預失真方法的延時效應較大，文中對網絡的系數矩陣進行實時調整，有效減小了計算復雜度，較好地消除了功放非線性和記憶效應，具有較大的實用價值。文獻［18－20］也對神經網絡法做了相關研究，結果表明：與查找表法和記憶多項式法相比，神經網絡有效地提升了功放的預失真精度。目前，在幾種參數辨識方法中，神經網絡法預失真性能好，具有研究價值。
1．4聯合查找表和多項式法
在窄帶通信系統中，不須考慮功放的記憶效應，但在進行寬帶通信時，不可忽略功放的記憶效應，但此時基于查找表法的預失真不能補償功放的記憶效應，基于記憶多項式的預失真方法可以補償功放記憶效應。當功放的非線性程度較高時，記憶多項式的預失真性能會有所下降。為解決這個問題，聯合使用查找表法和記憶多項式法來補償功放的非線性和記憶效應。QualidHammi在文獻［21］中提出TNTB（TwinNonlinearTwo－Box，雙非線性兩箱）模型。這種模型由1個MP單元和1個查找表單元構成，按照2個單元位置的不同可分為前向TNTB、后向TNTB和并聯TNTB模型。這種方法的核心思想是：將有記憶效應功放引起的信號非線性失真分解為無記憶的非線性部分和記憶部分，根據查找表法和記憶多項式法各自的特點，采用查找表法補償失真的無記憶非線性部分，采用記憶多項式法來解決失真的記憶效應。文獻［22－28］對結合查找表法和記憶多項式法的應用方法做了實驗驗證，仿真結果證明該方法的預失真性能優于查找表法和多項式法，且并聯TNTB模型預失真性能好。文獻［29］在上述聯合算法的基礎上，推導出分段方法，并將這種基于分段數的聯合預失真算法同上述聯合算法進行對比，結果證明分段方法能取得更優的效果。為降低TNTB模型的復雜度，MayadaYounes提出一種更，同時又能降低復雜度的PLUME（Parallel－LUT－MP－EMP）模型［30］，它由LUT（Look－upTable，查找表法）、MP和EMP并聯組成，實驗證明PLUME模型精度高于TNTB模型，在保障和GMP同樣精度的條件下，能減少45％的系數數量。
2信號處理技術結合預失真技術
為了在有限的頻段內實現更多的數據傳輸，寬帶、高峰值平均功率比信號〔如MCM（MultipleCar－rierModulation，多載波信號）〕得到越來越廣泛的應用，FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess，頻分復用）信號就是多載波傳輸信號的一種。多載波調制的原理是把高速傳輸的數據流轉換為N路速率較低的子數據流進行傳輸，符號周期為原來的N倍，遠大于信道的較大時延擴展。此時，將1個頻率選擇性信道劃分成N個窄帶平坦衰落信道（均衡要求降低），使其具備很強的抗多徑和抗干擾能力，適用于高速無線數據傳輸。但FDMA技術的缺陷在于它的峰均功率比高，因此放大器的非線性特性給通信傳輸帶來的各種問題會更加突出。在數字預失真效果改善的基礎上，為進一步提高線性化功放的線性度效率，可根據信號特性采取相應的信號處理技術與預失真項組合方案。針對高峰均比信號，文獻［30－32］還提出了以下幾種組合方案：DPD與CFR（CrestFactorReduc－tion，削峰技術）的結合，DPD、CFR與Doherty技術的結合，以及DPD、CFR與ET（EnvelopeTrack－ing，包絡跟蹤）技術的結合等。對CFR的研究已有20多年，隨著最近十年現代移動通信的飛速發展，CFR的研究成為熱點。相關文獻著作中也給出了許多CFR實現方案，可歸結如下：限幅濾波法、峰值加窗法及部分序列傳輸法等。相關的實驗仿真已證明，對進入預失真器前的高峰均比信號進行削峰處理，可以提高系統的預失真性能。
3結論
本文概述了近年來預失真系統幾個關鍵技術的發展，其中，記憶多項式預失真技術目前應用較為廣泛，神經網絡預失真性能好，隨著仿生學的發展，神經網絡法具有非常好的應用前景。目前也有詳盡的線性化技術效果評價標準體系（如頻譜改善、傳輸誤比特率、星座圖改善和技術可實現性等），在實際工程中，可根據需求選擇合適的預失真實現方法和預失真性能評價標準。
作者：韓冰 晉東立 單位：北京跟蹤與通信技術研究所
衛星通信論文:通信業務與衛星通信論文
1基本框架的結構設計思路
為了使構建的衛星通信業務基本框架符合企業運營流程管理邏輯，支撐衛星網絡規劃建設，提供面向客戶的運營服務和保障，衛星通信業務基本框架采用自頂向下的方法，對衛星通信服務進行模塊劃分、描述和定義，力爭構建起一個涵蓋衛星通信業務建設、運營、管理完整業務鏈、系統的基本框架。
1.1基本框架的模塊設計思路
對于衛星通信企業來說，衛星通信業務是其最根本的核心產品，衛星通信企業是通過向客戶銷售衛星通信業務產品，以實現滿足客戶需求、增加客戶價值和公司盈利發展。因此，我們首先選取衛星通信業務為切入點，希望采用價值鏈分析方法對衛星通信業務產品的全生命周期進行細化分解，力爭能夠理清、認識、理解各組成環節要素及其相互關系，為基礎框架的設計奠定基礎。如圖1所示，在一個衛星通信業務的全生命周期中，主要包括了前期客戶需求調查研究、業務規劃、產品設計、能力建設，中期的市場營銷、業務開通、服務保障、運行維護，以及后期的業務產品退出或轉型升級等各環節要素；另外在其各個環節實施過程中還需要企業人力、財務、質量管理、知識管理、品牌建設等運作管理環節進行基礎支撐保障。從圖1可以看出，衛星通信業務的全生命周期基本上分為兩個階段，及時階段為前期衛星通信業務規劃和能力建設，其主要完成了由戰略和業務目標驅動，進行基礎設施建設和形成業務產品或服務能力；第二階段為中后期的衛星通信業務的運營和服務，主要承擔了對業務產品進行運營管理并形成服務能力和產生收益。兩個階段之間相互關聯、協同發展。業務規劃與能力建設工作是運營與服務工作的前提和條件。只有設計出滿足市場需求的業務產品，并能夠及時具備能力并推出市場，才能夠向客戶提供滿意的服務和地運營保障；另一方面，運營與服務工作是業務規劃和能力建設的實現和發展。業務規劃和能力建設工作完成之后，必須通過運營和服務來實現產品銷售和客戶價值增加，在給客戶提供服務的過程中不斷發現和挖掘客戶需求，并能夠及時反饋給業務規劃與能力建設進行業務產品的改進、提升和開發，從而形成最令用戶滿意、具競爭力的品質服務產品。與此同時，兩個階段的各個環節都需要企業管理來進行支撐和保障。對于運營服務型企業來說，其更加關注運營與服務，所有業務規劃與建設以及企業管理工作，都是企業為了通過運營服務產生價值、滿足客戶需求所需不同層面的服務保障工作。因此，為了在基礎框架中突出強調衛星通信業務的規劃建設和運營服務支撐的兩個關鍵環節，同時體現出企業管理的基礎支撐和保障作用，我們從總體上將衛星通信業務基本框架分為三大模塊，即，戰略與基礎設施模塊、運營與服務模塊和企業管理模塊，如圖2所示。
1.2基本框架的層次設計思路
客戶的衛星通信業務需求分類多種多樣，我們可從市場、產品、資源和組織四個關鍵因素進行分析研究。客戶購買的是衛星通信業務產品，而衛星通信企業的核心基礎設施所能支撐的僅是企業向客戶提供產品所需要的資源能力，要想將資源能力轉化為客戶需求實現，還需要通過衛星通信業務產品進行有效銜接。對于衛星通信企業而言就是對各種衛星通信資源和服務能力進行規劃、設計和組裝，形成了可以獨立計價和運維支撐的業務產品。此外，客戶所需業務產品多樣，衛星通信服務商還需要結合供應商或者合作伙伴的基礎設施資源進行有效組合使用，以發揮核心資源的較大效能和滿足客戶需求實現。因此，客戶需求的實現主要由衛星通信企業的市場、業務、資源和供應商等關鍵因素協同完成。另外一方面，在基本框架的設計中，我們希望構建起能夠面向客戶的端到端運營服務支撐體系，即以客戶需求為引導，業務實現為手段，資源、供應商和組織管理流程為保障的運營服務體系。主要經過市場需求的挖掘、提煉與轉達，業務的開發、集成與實施，調動內外部資源，最終實現業務并反饋給用戶的過程，如圖3所示。該過程中，輸入端是市場，輸出端也是市場，形成的是一個從市場到市場的端到端的閉環，從而最終實現為客戶提供最為品質和滿意的服務。綜上所述，為了表明客戶需求實現過程中四個關鍵要素及其之間的相互支撐關系，并強調打造端到端的高效運營服務體系，我們在三大模塊基礎上，又將衛星通信業務基本框架劃分為四個層次，包括市場層、業務層、資源層和供應鏈層，如圖4所示。如圖4的層次設計，將市場層放在較高層客戶緊鄰的及時位，突出強調企業是從客戶需求出發，以客戶需求為根本依據的理念；逐級向下的各層分別為業務層、資源層和供應鏈層，充分體現了客戶需求實現是通過具體業務來實現，業務產品需要資源提供支撐，最底層的供應商和合作伙伴為企業提供除核心資源以外所需配套資源的各要素協同關系。這種層次設計充分體現出衛星通信企業的以客戶為中心為市場服務的運營理念。
2基本框架各模塊的設計
根據前述基本框架結構設計思路，我們對衛星通信業務基本框架各模塊進行進一步設計和定義，各模塊功能描述如下。戰略與基礎設施模塊設計戰略與基礎設施模塊主要負責指導和支撐運營服務。包括市場戰略、資源戰略的制定、基礎設施規劃、基礎設施的構筑、產品和服務的開發和管理以及供應鏈/價值鏈的開發和管理。其中，基礎設施不僅包括空間衛星資源的規劃、建造、測控、運營和退役的全生命周期管理，還包括支撐產品運營服務的其他硬資源和軟資源，如地面測控系統、客戶關系管理、知識共享庫，等等。運營與服務模塊設計運營與服務模塊主要負責客戶需求實現和服務保障。包括日常的服務提供、運營支撐準備、質量保障以及銷售管理和供應商/合作伙伴關系管理等，其包含所有由客戶驅動的直接面向客戶的運行和管理工作。組織管理模塊設計組織管理模塊為完成戰略與基礎設施模塊和運營與服務模塊所需進行的公司內部機構組建，包括了任何商業運行所必須的基本的企業或商務支持。
3基本框架各層次的設計
3.1市場層設計
市場層主要包括客戶需求挖掘、分析、客戶細分、銷售和渠道管理、市場營銷管理、服務產品和定價管理，以及客戶關系管理、問題處理、服務等級協議管理和計費等。在戰略與基礎設施模塊內，市場層提供對企業核心業務產品的規劃開發管理，包括制定戰略、開發新產品服務、管理現有資源、實施市場及戰略等所需職能。在運營與服務模塊內，客戶關系管理集中考慮客戶需求的基礎情況和管理。
3.2業務層設計
業務層包括業務的設計開發、業務配置、業務問題管理、質量分析以及業務使用量的計費等。在戰略與基礎設施模塊中的服務開發與管理就是為運營與服務模塊提供所需產品或服務能力的規劃、開發和建設，它包括服務戰略制定、服務的性能管理和評估、確保未來服務需求能力等所必須的功能。在運營與服務模塊中業務運行管理聚焦于對客戶服務的提供，包括客戶需求分析、服務方案設計、和服務保障等客戶服務所需的功能性需要。本層的焦點是服務提供和管理，面向客戶提供個性化服務。
3.3資源層設計
資源層主要包括基礎設施的規劃設計、建設和管理，是為支持衛星通信運營服務所需的衛星資源、地面基礎設施和軟資源等的規劃、開發和交付，主要包括衛星資源、衛星測控站、業務監測站、運營服務網絡平臺、IT系統、知識共享庫等，以及新技術的引入與現有資源技術的互相作用、現有資源性能管理和評估，確保滿足未來服務需求的能力等所必須的功能。資源管理和運行主要負責衛星資源管控（衛星性能監視、分析和控制）和其他地面基礎設資源的運維管理等所有功能性責任，確保各類基礎設施資源平穩運轉，能夠為客戶提供所需的端到端服務能力，并直接或間接地響應服務、客戶和員工的需求。同時也包括對資源的功能集成、關聯和實時數據統計，以便進行信息綜合管理和采取提質增效措施。
3.4供應鏈層設計
供應鏈層主要包括處理與衛星建造商、設備提供商、集成商和工程服務商等合作伙伴的交互，它既包括基礎設施的供應鏈管理，也包括與供應商和合作伙伴之間關于日常運營的接口管理。
4基本框架的整體設計
綜合上述分析，衛星通信業務基本框架模型一方面突出衛星服務商的基礎設施規劃建設和運營服務支撐的核心重要性，另一方面強調面向客戶、聚焦前端提供端到端的服務交付能力，從而我們可以得出衛星通信業務基本框架的整體結構設計，如圖5所示。如圖5所示，箭頭以上半部分代表從衛星通信業務的全生命周期管理和客戶需求實現兩個維度進行的三個模塊、四個層次結構設計思路；箭頭的下半部分表示抽象化、可視化的衛星通信業務基本框架結構設計。該基本框架從頂層將衛星通信業務服務商劃分為戰略與基礎設施、運營與服務和組織管理三大模塊，并在框架布局上體現出面向客戶的服務中戰略與基礎設施是前提先導，運營與服務是關鍵實施，組織管理是全過程支撐的運營特點；該框架自上而下的四個層次架構設計，充分體現出衛星通信企業是以客戶需求為引導，以業務實現為手段，以資源和供應商為保障的層次遞進關系，各層次環環相扣，緊密鏈接。這種以客戶為中心，面向市場的層次設計，確保企業在享用客戶需求時更迅速、策略更靈活，大大提供客戶滿意度，同時能夠更優化企業內外部軟硬資源的工作效能，以較高效的方式為客戶提供最適當的信息服務，真正做到讓大市場來主導企業的流程架構。
5結束語
本文自上而下，從頂層設計搭建了衛星通信業務基本框架的整體架構。一是總結提煉衛星通信業務建設及運營、管理經驗，按照衛星通信業務規劃建設、業務運行、經營管理“三大方面”主要任務，構思設計了規劃與基礎設施、運營與服務、組織管理“三大模塊”，突出體現了業務規劃與基礎設施的核心先導位勢、運營與服務的經濟中心位勢、以及經營管理的支撐保障位勢，確立了基本架構的垂直結構。二是結合衛星通信業務分類“四個維度”，以面向市場、服務客戶、統籌資源、全球供應為基本設計原則，從端到端將衛星通信業務鏈條劃分為市場、業務、資源、供應鏈“四個層次”，確立了基本構架的水平層次。三是將“三大模塊”和“四個層次”相結合，對規劃與基礎設施、運營與服務兩個模塊，分垂直和水平兩個方向過程進行設計，并以組織管理模塊作為上述業務活動的支撐，搭建了衛星通信業務的整體架構，明確了基本框架中各模塊、層次的結構關系，實現了對衛星通信業務建設、運營、管理各方面工作的全覆蓋。
作者：閆釗 錢曦 徐平 楊寧 朱霽 夏月輝 單位：中國衛通集團有限公司
衛星通信論文:系統級備件衛星通信論文
1備件取用策略
熱備件平時與工作設備(主用設備)一起存放于地球站收發設備在線機柜中，與主用設備一同構成二備一工作模式，當主用設備出現故障時，只需通過設備面板本地控制或監控臺遠程控制進行主備切換，即可完成熱備件的取用;對于離線的冷備件，系統采用以下取用策略:(1)系統某主用設備單元故障報警，通過本地控制/遠程控制方式進行主備切換，恢復系統正常工作狀態;(2)利用備件管理系統查詢倉庫中相應故障設備單元的完好備件余量，并打印顯示完好備件存放位置和相關信息;(3)若有余量且備件性能檢測系統中也有相應備件，則率先從備件性能檢測系統中取出相應備件進行更換，恢復系統雙機熱備工作模式，同時從倉庫中取出一個相應備件單元放入備件性能檢測系統中，恢復備件性能檢測系統的完整性，并記錄更換信息;(4)若有余量但備件性能檢測系統中無相應備件，則根據具體信息從相應庫位中選擇一個備件進行更換，恢復系統雙機熱備工作模式，并記錄更換信息;(5)替換下的故障單元放入備件性能檢測系統進一步確認故障狀態和進行故障定位分析，然后做好標記，再存入專門的故障設備倉庫中，同時進行故障單元的入庫登記;(6)若無可用備件，則修改系統對應故障設備單元的熱備件狀態以及系統對應的該設備單元的雙機熱備工作狀態，上報備件缺少情況，以便及時采購進行備件補充。
2備件性能檢測系統
基于上述備件維護管理策略可知，要實現地球站收發設備備件的離線性能檢測，擬設計構建備件性能檢測系統，以對備件性能的長期穩定性進行測試與維護，使更換備件的上線成功率達，確保更換備件的可用性和性，從而為衛星通信系統的連續穩定運行提供保障。地球站收發設備的備件分為系統級備件和部件級備件，其中系統級備件是指具備集成為有線閉環測試系統條件的備件，部件級備件是指不具備集成為有線閉環測試系統條件的備件。依據收發設備的備件分類情況，可將備件性能檢測系統分為系統級備件性能檢測系統和部件級備件性能檢測平臺，組成框圖如圖1所示。
2．1系統級備件性能檢測系統
備件性能檢測系統是針對具備集成為有線閉環測試系統條件的備件進行測試的平臺，其設計思想是:利用信息產生器及模擬轉發器將地球站的發送鏈路和接收鏈路的部分零散備件集成為一個自發自收的有線閉環檢測鏈路，用來完成系統級備件的加電測試，并通過監測環路時延值達到對備件的檢查與維護，確保更換備件的可用性和性。同時，可完成返修設備及新增設備的驗收考核測試、新進人員的業務培訓、模擬故障處理演練等任務，具體組成框圖如圖2所示。
2．2部件級備件性能檢測平臺
部件級備件性能檢測平臺是針對不具備集成為有線閉環測試系統條件的備件進行測試的平臺，其設計思想是:利用信號源、頻譜儀、矢量網絡分析儀、邏輯分析儀、功率計等測試儀器對零散的部件級備件進行定期檢測維護和指標測試，以確保部件級備件的可用性和性。同時，可作為新購置備件的驗收測試平臺，具體組成框圖如圖3所示。
3備件管理系統
3．1備件管理系統的體系結構
對于地球站收發設備的備件設備的管理，傳統的管理方法是直接將備件設備放入庫房，需要時人工從繁雜的備件設備中查找需要更換的備件設備，費時費力且延誤備件上線時間，降低了系統不間斷運行的性;并且在系統備件狀態發生變化時，表格記錄形式無法得到及時更新，容易造成管理上的混亂。因此，為提高備件的使用效率，解決備件分散和備件存取造成的管理混亂等問題，本文建立備件管理系統，通過構建備件信息數據庫，設計實現備件出入庫管理和備件檔案管理流程，實現備件設備信息的科學管理，并為地球站裝備管理和采購提供數據支持。備件管理系統的體系結構如圖4所示。
3．2備件管理系統的功能模塊
本文從系統實用性出發，對信號收發備件管理系統進行需求分析，將系統功能模塊劃分為基本信息管理、備件庫存管理、備件計劃管理、使用信息管理、查詢統計管理、系統信息管理等幾個部分。系統各模塊的功能如下:(1)基本信息管理基本信息管理用來設置系統的基礎數據信息，如用戶信息、備件信息、備件供應商信息、倉庫及庫位信息等，以便為其它的管理模塊提供一個統一規范的基礎性數據，并且方便系統的維護。(2)備件庫存管理備件庫存管理是備件管理系統最為重要的管理模塊之一，該模塊涵蓋了備件從入庫到出庫之間的全部業務流程，主要實現對備件入庫管理、備件出庫管理、備件檔案管理、庫存備件明細、庫存備件匯總以及庫存報警等的管理。(3)備件計劃管理備件計劃管理主要實現備件采購計劃工作中的備件計劃、備件需求統計等功能。(4)庫房管理庫房及存放柜管理是對備件存放的直接映射，通過庫房信息以及備件存放位置的信息，方便快捷地將備件定位到庫房存放柜中，解決了原始的紙面記錄或無庫存記錄造成的弊端。(5)使用信息管理使用信息管理主要記錄備件上機使用情況，為合理采購備件，提供了及時手資料。(6)查詢統計管理查詢統計管理可提供靈活多樣且直觀的查詢統計方式，統計出的數據，用戶可以通過統計匯總出各個備件的庫存、維修、使用等數據，為領導決策提供依據。(7)系統信息管理系統信息管理主要完成對信號收發備件管理系統的用戶信息和用戶密碼修改的管理。
4結論
本文取得的研究結果為地球站收發設備的備件性能檢測、故障單元備件合理更換以及備件的系統化管理提供了一套科學有效的解決方案。根據系統發送鏈路和接收鏈路的特點，利用零散備件設計形成閉環檢測鏈路，對備件進行性能維護測試，確保了更換備件的完好性，提高了系統的性;研制設計的備件管理系統對所有備件進行系統化管理，方便備件的查找和及時補充，大大提高了衛星通信系統的維護效率，為系統的穩定運行提供了重要保障。同時，本文研究的備件維護管理策略、備件取用策略、備件管理方案等成果，具有廣闊的應用前景和推廣價值，可推廣應用于其它衛星系統中。
作者：楊華 劉安斐 竇曉晶 張婷 單位：北京導航中心
衛星通信論文:入侵檢測系統衛星通信論文
1地球站
（1）地球站的安全問題地球站作為衛星通信網絡地面應用系統的重要組成部分，是負責發送和接收通信信息的地面終端，地球站的數據和發送的信令是用戶行為的直接體現。作為衛星通信網絡中的節點，地球站的正常運行直接關系到整個衛星通信網絡通信的質量高低和安全性。地球站異常包括很多方面，除了地球站本身的故障之外，還包括地球站被仿冒、丟失，被非法用戶使用或者被敵方繳獲等。在非安全的環境下，敵方可以通過監聽網絡、控制信道，分析網絡管理信息的模式、格式和內容，獲得通信網的大量信息，這些信息包括網內地球站成員及其入退網事件，通信流量和多個地球站之間的通信頻率。同時，也可以直接偽造、篡改網控中心信息、對地球站設置非法參數、干擾地球站的通信流程、使地球站之間的通信失敗、使合法用戶異常退網。敵方還可以侵入地球站，干擾網管主機、竊取網絡配置信息、篡改網絡運行參數等。造成地球站異常的這些原因中，由于用戶的非法操作和非法用戶的入侵行為引起的異常，對衛星網的安全威脅更大，造成的損失更嚴重。因此，通過衛星網絡檢測到地球站的行為異常，對整個衛星通信網的安全運行具有重要的意義。（2）地球站的工作網管中心相當于管理器，主要完成網絡管理與控制功能，是全網的核心控制單元（ControlUnit，CU），其信令在衛星網中擔負網絡管理協議的作用。網絡管理與控制功能可以是集中式或分散式，對于星上透明轉發衛星通信系統，衛星不具有星上處理能力，只完成放大、轉發的功能，由地面的主站集中進行網絡管理與控制。衛星網管作為一個資源管理控制系統，它對全網的信道資源、地球站配置資源、用戶號碼資源進行控制；同時它作為操作員對全網的通信進行控制、檢測和干預，向用戶提供配置資源管理查看的接口以及資源狀態顯示和統計接口，并將當前通信系統中的異常情況向用戶進行報告；它還具備用戶設備操作權限管理、網控中心其它設備管理等功能。
2衛星通信網入侵檢測系統的實現
2．1入侵檢測系統的體系結構
入侵檢測是檢測計算機網絡和系統以發現違反安全策略事件的過程。如圖2所示，作為入侵檢測系統至少應該包括三個功能模塊：提供事件記錄的信息源、發現入侵跡象的分析引擎和基于分析引擎的響應部件。CIDF闡述了一個入侵檢測系統的通用模型，即入侵檢測系統可以分為4個組件：事件產生器、事件分析器、響應單元、事件數據庫。
2．2入侵檢測系統的功能
衛星通信網絡采用的是分布式的入侵檢測系統，其主要功能模塊包括：（1）數據采集模塊。收集衛星發送來的各種數據信息以及地面站提供的一些數據，分為日志采集模塊、數據報采集模塊和其他信息源采集模塊。（2）數據分析模塊。對應于數據采集模塊，也有三種類型的數據分析模塊：日志分析模塊、數據報分析模塊和其他信息源分析模塊。（3）告警統計及管理模塊。該模塊負責對數據分析模塊產生的告警進行匯總，這樣能更好地檢測分布式入侵。（4）決策模塊。決策模塊對告警統計上報的告警做出決策，根據入侵的不同情況選擇不同的響應策略，并判斷是否需要向上級節點發出警告。（5）響應模塊。響應模塊根據決策模塊送出的策略，采取相應的響應措施。其主要措施有：忽略、向管理員報警、終止連接等響應。（6）數據存儲模塊。數據存儲模塊用于存儲入侵特征、入侵事件等數據，留待進一步分析。（7）管理平臺。管理平臺是管理員與入侵檢測系統交互的管理界面。管理員通過這個平臺可以手動處理響應，做出最終的決策，完成對系統的配置、權限管理，對入侵特征庫的手動維護工作。
2．3數據挖掘技術
入侵檢測系統中需要用到數據挖掘技術。數據挖掘是從大量的、不的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。將數據挖掘技術應用于入侵檢測系統的主要優點：（1）自適應能力強。專家根據現有的攻擊從而分析、建立出它們的特征模型作為傳統入侵檢測系統規則庫。但是如果一種攻擊跨越較長一段時間，那么原有的入侵檢測系統規則庫很難得到及時更新，并且為了一種新的攻擊去更換整個系統的成本將大大提升。因為應用數據挖掘技術的異常檢測與信號匹配模式是不一樣的，它不是對每一個信號一一檢測，所以新的攻擊可以得到有效的檢測，表現出較強實時性。（2）誤警率低。因為現有系統的檢測原理主要是依靠單純的信號匹配，這種生硬的方式，使得它的報警率與實際情況不一致。數據挖掘技術與入侵檢測技術相結合的系統是從等報發生的序列中發現隱含在其中的規律，可以過濾出正常行為的信號，從而降低了系統的誤警率。（3）智能性強。應用了數據挖掘的入侵檢測系統可以在人很少參與的情況下自動地從大量的網絡數據中提取人們不易發現的行為模式，也提高了系統檢測的性。
3結束語
本文結合目前衛星通信的發展和網絡安全狀況，首先探討了衛星通信主要的安全隱患，提出了具體實現的思路，說明了各個功能模塊實現的最終功能，從而保障衛星通信的安全性、高效性與兼容性。
作者：劉丹丹 張洋洋 單位：河北科技大學
衛星通信論文:通信技術與衛星通信論文
有效載荷是執行通信任務的分系統，主要包括天線和轉發器；衛星平臺則是由保障系統組成的可支持一種或幾種有效載荷的組合體。地球站的組成：天線設備、發射設備、接收設備和信道終端設備等組成。同步軌道：衛星軌道周期與地球自轉周期相等時就稱為同步軌道，軌道的偏心率e=0時為圓軌道，因此衛星在軌道上以恒定的角速度運動。軌道高度為35786km。靜止軌道：屬于地球同步軌道的一種。在這軌道上進行地球環繞運動的衛星或人造衛星始終位于地球表面的同一位置。它的軌道離心率和軌道傾角均為零。運動周期為23h56min04s，與地球自轉周期吻合。由于在靜止軌道運動的衛星的星下點軌跡是一個點，所以地表上的觀察者在任意時辰始終可以在天空的同一個位置觀察到衛星，會發現衛星在天空中靜止不動，因此許多人造衛星，尤其是通訊衛星，多采用地球靜止軌道。星蝕：衛星和太陽之間的直視路徑被地球或月球遮擋，從而造成太陽能電池失效或效率降低的現象就是星蝕，如圖2所示。日凌中斷：每年春分、秋分時，地球、衛星、太陽在同一直線上。當衛星在地球與太陽之間時，地球上的小站在接收衛星信號的同時，受到太陽輻射的影響，使通訊中斷，此現象稱為日凌中斷。雨衰：雨衰，是指電波進入雨層中引起的衰減。它包括雨粒吸收引起的衰減和雨粒散射引起的衰減。雨衰對C波段影響較小，但對Ku波段影響很大。雙跳：雙跳就是通過中央控制站進行轉接控制進行的兩個衛星站間的通信。雙跳延時大，甚至達到秒級。單跳：一般單跳就是兩個衛星站間直接通信。單跳相對雙跳延時小，一般為數百毫秒。
1衛星通信技術引進的必要性
我廠在2008年“5.12”特大地震發生后，微波站房屋損壞、電源中斷，蓄電池損壞，鐵塔傾斜；光纜全被打斷，通信機房倒塌等所有通信系統全部損壞。六月初首先在映站建立一個衛星小站，在整個抗震救災過程中，保障了通信暢通，使救災工作得以順利進行。但在使用過程中，該衛星通信系統有明顯不足：①延時太大，無法及時進行相互交流，讓人很難受；②經常無故“死機”，需重新啟動語音網關才能恢復正常通信；③小到中雨就中斷通信。雖然有這些缺點，但是在震后，泥石流頻發，通信線路經常被打斷，或是道路被沖毀（故地埋通信光纜也不現實），危險性太大根本無法架設線路，衛星通信的優勢就非常明顯地體現出來。在恢復重建中，這是一種不可或缺的重要通信手段，我們把缺點盡量進行完善，來滿足人們的通信需求。比如延時大的問題，就可由雙跳改為單跳，延時就會明顯改善，讓人能夠接受。還有將天線尺寸加大，只要不是暴雨，通信還是能保障暢通。總之衛星通信對震后恢復重建中的我廠來說，還是一種重要的通信方式，對及時了解災情，指揮救災能起到關鍵作用。
2衛星通信在我廠的應用
2010年5月將映站的衛星小站由原來的雙跳改為單跳，衛星信息傳播路徑減少一半，延時明顯改善，在通話中人們能夠接受這樣的效果。8月在我廠耿站生活區新建了一個衛星通信小站，衛星天線直徑由原來的1.2m變成了1.8m，天線增益變大，抗雨衰能力加強。我廠的衛星通信系統網絡如圖3所示。我廠建設的衛星小站是Linkstar小站，工作在Ku波段，通過亞太V號通信衛星與位于北京的關口站進行連接，通過地面光纖網絡，聯入四川本地的基礎運營商，解決本地通話。耿站衛星小站建成沒幾天，就發生“8.13”特大泥石流，耿站成為孤島，唯有衛星通信暢通，該系統在此次災害中發揮了關鍵作用，使省公司和總廠領導及時了解災情，并指揮耿站恢復重建的人員安全撤離，避免了人身傷亡事故。為此，我廠通信專業受到四川省電力公司領導的公開表揚。在這之后，我廠陸續在耿閘、漁閘、映閘和漁站建起了衛星小站。在建站過程中我們吸取了“8.13”泥石流災害發生時映站的衛星小站未能起到作用，原因是衛星小站的電源和廠房共用一套電源系統，未給小站單獨配蓄電池，所以廠房被淹，電源也就中斷。沒有電源衛星小站不能工作，也就沒有發揮作用。在以后建站中，都單獨配有蓄電池，使其在災害發生時能起到作用。各小站建成后，先后經歷2011年的“7.03”泥石流及2013年的“7.09”洪災，在光纖通信中斷時確保我廠耿站安全發電，同時也取得不錯的經濟效益。由于我廠衛星小站工作在Ku波段，加之衛星在同步軌道工作（歐星、海事衛星也工作在同步軌道），下暴雨、大雪都會中斷通信，如果用C波段能解決此問題，但C波段的衛星天線比較大，安裝不方便。銥星屬于低軌通信衛星，但人站在暴雨中手持銥星終端打電話同樣不現實，且易遭雷擊。這些問題隨著通信技術的發展，相信不久后會得到圓滿解決。總之，衛星通信系統的建立，為我廠恢復重建和安全生產起到了重要保障作用。衛星通信技術具有很好地發展前景，應用也日益廣泛。
作者：周忠喜 單位：國網四川省電力公司映秀灣水力發電總廠
衛星通信論文:調制解調器衛星通信論文
一、幀結構與傳統方法
在實際系統中，不作此限制。可以看到，發端僅定義了緩存提速前和物理成幀后的數據流必須使用信息速率和信道速率外，并沒有定義其它模塊的接口速率。從實現角度來說，最簡單的方式是從信息速率提速至高速時鐘，利用高速時鐘完成信息成幀和編碼，待物理成幀輸出時再降速至信道速率，但此時的延時較大可接近幀長。若收端也采用該時鐘方式，整個調制解調延時將至兩倍幀長。為減少時延，傳統方法在實現該幀結構時，信息速率為3kbps的連續數據流經緩存后，被提速至信道速率，后續模塊的輸入輸出時鐘均使用信道速率。若忽略各模塊內部的處理時延，僅考慮各模塊間的相對時延，傳統方法實現該幀結構的時序可以用圖2表示。圖2中的帶圈標號與圖1中的標號一致，分別表示①緩存提速、②信息成幀、③分組編碼和④物理成幀，且時序圖中連接相鄰模塊的單箭頭表示兩端的時刻點相同(下同)。簡單計算可知，按照傳統方法成幀后，幀尾時刻與對應的信息數據流分塊的間隔時刻相比，時間差Dt為16比特(信道速率)。收端在解調時，假定不存在頻偏和定時誤差。傳統方法在搜索到獨特碼之后，緩存降速至信息速率之前，各模塊的輸入輸出時鐘均使用信道速率。傳統方法的解幀時序可以用圖3表示。圖3中的帶圈標號分別表示圖2中對應標號的逆過程，即①緩存降速、②信息解幀、③分組解碼和④物理解幀。由于分組解碼模塊需要每個碼組全部輸入后再進行解碼，所以1個碼組的解碼結果，最早可以在全部碼組輸入解碼模塊后開始輸出。而其它碼組的結果必須緩存后延遲輸出，以便和碼組的輸出連接，形成數據塊后進入信息解幀模塊。簡單計算可知，按照傳統方法解幀后，幀頭時刻與對應的信息數據流分塊的間隔時刻相比，時間差Dr為120比特(信道速率)。
二、二次變速方法
由于忽略了各模塊內部的處理時延，上節描述的傳統方法的時延，在一次變速的限制下已減至最小。觀察圖2發現，Dt的長度正好是分組編碼附加的全部監督碼元的長度。也就是說，除了首個碼組的信息碼元是無延時地輸出外，其它碼組的信息碼元都是被延時后再輸出的。隨著分組編碼不斷在碼組后插入監督碼元，越靠后的碼組的延時就越大。要想減少該延時，就必須把首個碼組進入編碼模塊的時刻盡量提前。觀察圖3同樣發現，雖然1個碼組的解碼結果的最早輸出時刻是固定的，但其它碼組的結果若能盡早輸出，就可以減小時間差Dr的長度。當然全部碼組的輸出仍然要互相連接不能分離，供信息解幀模塊使用。為此本文提出一種二次變速的方法，在信息速率和信道速率之間增加中間速率，用于成解幀和編解碼的部分處理。通過將碼組盡早輸入或輸出分組編解碼模塊，進一步減小調制解調時延，新方法的成解幀時序分別如圖4和圖5所示。圖4中，信息速率為3kbps的連續數據流經緩存后，被提速至中間速率3.625kbps進行信息成幀，并送入分組編碼模塊。同樣不考慮編碼延遲，即監督碼元可在高速時鐘下得到。當分組編碼模塊使用信道速率輸出時，Dt的長度正好是1個碼組的監督碼元的長度。其它碼組在中間速率的作用下，與傳統方法相比，因為提前進入了編碼模塊，已經被提前輸出了。在每幀包含多個碼組的情況下，新方法在發端減少時延的效果將更加明顯。圖5中，通過在分組解碼模塊的輸出端使用中間速率，與傳統方法比較，雖然1個碼組的開始輸出時刻不變，但其它碼組的開始輸出時刻被提前。繼續使用該中間速率進行信息解幀后，緩存降速至信息速率的開始輸出時刻也就被提前了。簡單計算可知，此時的Dr約為104.8比特(信道速率)。顯然，中間速率越小，Dr的值將越小。若碼組的信息碼元數不變，每幀包含的碼組越多，Dr的值也將越小。
三、結論
在需要進行分組編解碼的衛星話音業務中，一次變速的傳統方法沒能提供最小的調制解調器時延。本文提出了一種二次變速的方法，在信息速率和信道速率之間，再增加中間速率，用于編解碼和成解幀的部分處理。比較二者實現假設的物理層信號幀結構的時序知，新方法可進一步減少調制解調器的時延。且幀結構中每幀包含的碼組越多，調制和解調的時延越小;選用的中間速率越小，即越接近信息速率，解調的時延也越小。實際應用至某衛星話音業務中，與傳統方法相比，新方法減少了1/3的調制解調器時延。
作者：雷俊 羅榮華 邱文靜 秦紅祥
衛星通信論文:移動衛星通信論文
借助電子束自動轉向功能，該系統實現了自動操作，其電子束可以在100Hz頻率上指向并跟蹤衛星。也就是說，該系統每秒要計算該衛星的相對位置100次。分布式相陣天線還解決了“鑰匙孔”（keynole）以及“常平架自鎖”（gimballock）問題。前者是穩定電子機械天線系統的難題。由于俯仰角不到90°，這樣在頂點處就會有一片空域無法被天線光束覆蓋。后者的問題在于其天線系統俯仰角>90°、<180°，所以當常平架達到其仰角極，方位轉臺必須旋轉180°才能繼續跟蹤，因而不能平滑跟蹤經過其頂點的衛星。寬波束可以緩解這個問題，但是高增益天線都是窄波束，必須要有所取舍。在相控陣天線覆蓋重復區域，可以通過電子方式輕松解決。由于設計之初就是為了解決移動中的語音、數據以及流視頻問題，這種全雙向系統可以用于很多衛星通信系統，比如美國的全球寬帶衛星通信系統（WGS）和XTAR系統、西班牙衛星系統（SpainSat）以及英國的天網衛星系統（Skynet）。該系統采用115V交流電或28V直流電，功耗700W，重68kg。埃爾比特公司2013年9月，以色列艾爾比特公司（Elbit）在倫敦國際防務展上展示了基于MSR-2000系列的下一代天線Elsat2000E。該天線采用新型被動波導平面面板技術，能夠覆蓋Ku波段。該公司稱Elsat2000E技術性能有了巨大提升，大大超越了采用印刷電路多成分平板技術的Elsat2000。Elsat2000E新型天線直徑50cm，重15kg，性能和效率是Elsat2000的兩倍。埃爾比特公司稱其具有30Mb/s的下行速率和5Mb/s的上行速率。該公司強調該系統有個關鍵特性，即它有先進的三重跟蹤機制，具備100°仰角能力，因而可以提升移動中的跟蹤和重新鎖定性能。該公司聲稱該系統的G/T比為7dB/K，而這是信號噪聲比方式，是天線能夠接收的信號。該比值越大，從背景噪音中提取微弱信號的效果就越好。和Elsat2100相似，2000E也集成了該公司的InterSky4M軍用戰術衛星通信系統平臺，能夠在視線內、視線外以及超越地平線模式下，提供“無縫”寬帶連接。該系統在機械掃描中結合平板相陣技術，較大限度提升了覆蓋角度。它能夠達成360°全覆蓋，俯仰角度從0°～100°，這是其他系統做不到的。通常情況下，天線系統會采用碟狀天線，這是因為其增益很好，但是由于高度原因極易被探測到。
一、Ibetor公司X波段終端
2014年2月28日，西班牙Ibetor公司在華盛頓哥倫比亞特區2014衛星展上推出了新型的X波段Ib-Stom100X終端，其特點就是低矮不易探測。由于該終端高度只有20cm，該天線系統實現空氣動力的高效能和自由調整(discretion)，同時還能在極端地形情況下高效連通。Ib-Stom100X專為艦船、飛機和地面車輛設計，加入了Ibetor公司設計的天線控制單元（ACU），包括慣性單元（IMU）、同千赫茲雙GPS接收器、三軸陀螺儀、加速計和磁力計。通過這種組合，該系統號稱指向精度提高0.3!，能在移動車輛上獲取衛星信號并能“瞬時”再次找回。能做到這一點，部分原因是由于該系統使用的軟件程序始終讓機械掃描天線指向衛星位置，即使信號受到遮擋仍舊如此。其關鍵參數為瞬間頻率500MHz、G/T比7.5dB/K以及波束中心上行速率高達8Mb/s。依據不同配置，其重量從75～85kg不等。根據Ibetor公司的信息，該系統已在西班牙軍隊服役。Indra公司西班牙的Indra公司提供了備選方案，它的Sotm解決方案運行在X和Ku波段上，使用低矮天線，并集成慣性導航。通過IP電臺和骨干能力，該系統的衛星通信可為旅、營一級的巡邏部隊提供服務。該系統經過專門設計，可用于任何車輛，甚至可用于小型船只。另外，其可選方案還包括Ku波段擴展頻率（13.75～14.5GHz）、加密、運行時間20min的不間斷電源，還可載有發電機，能夠提供10h電力供應。吉拉特衛星網絡公司就在Ibetor公司推出低矮天線終端之后，以色列吉拉特衛星網絡公司（Gilat）也緊隨其后，于2014年3月11日推出了“低矮光線衛星隱形光線（RaySatStealthRay）300X-M”。該系統經過專門設計，可與任何X波段衛星配套使用，可用于全球寬帶衛星通信系統（WGS）以及崎嶇道路行駛的車輛。它集成了多種動作傳感器，可以進行跟蹤、在最短時間獲取信號以及能夠“瞬間”再次找回信號。該系統經過設計，可以輕易裝到未經改裝的車輛上。它包含一個外置天線，長55.6cm、寬49cm、高25cm、重15kg。另外，它還有內置天線控制單元（ACU），重4.5kg。但是，由于它可以和集成MLT-1000調制解調器一起使用，故不必安裝天線控制單元。吉拉特公司新產品的G/T比為2dB/K，傳輸和接收增益分別是23和25dBi，其接收頻率為7.25～7.75GHz，傳輸頻率為7.9!8.4GHz。SR300系列還包括用于Ku波段和Ka波段的低矮天線。
二、DRS技術公司X46-V認證
2013年5月，隨著DRS技術公司的X46-V終端獲得認證，允許用于美國國防部高性能衛星網絡，該公司已能提供X-波段，為更多的偏遠、分散的軍事單位提供接入全球信息網絡（GIG）。該認證由美國國防部聯合衛星通信工程中心和美國陸軍戰略司令部頒發，從而允許X46-V用戶接入全球寬帶衛星通信系統（WGS），其語音、數據和視頻傳輸速率高達6Mb/s。除了美國部隊，澳大利亞、加大那、丹麥、盧森堡、荷蘭以及新西蘭軍隊都可以使用該系統衛星。另外，由于可以運行K-y以及Ka波段，該系統能為其它商業和軍事衛星提供更大靈活性和冗余能力。該公司還于2013年8月27日宣布，其L-3Linkabit可以提供系列移動衛星通信終端，剛剛升級了Alsat長期移動地球站許可證，可以在美國境內以及其它商業航空器上使用其Ku波段終端。該證書允許的終端包括L-3DatronFSS-4180-LP（0.33×0.46m）、FSS-4180-LC小型孔徑天線（圓周長0.46m），還包括LinkabitMPM-1000網絡中心IP衛星通信調制解調器。美國陸軍的“戰術級作戰人員信息網”（WIN-T）以及美國海軍陸戰隊的“移動網絡”中都采用了L-3終端。
三、全球移動網絡主動布局系統
Elexis公司宣布，在成功將全球移動網絡主動布局系統（Gnomad）集成到“斯特賴克”裝甲車輛之后，公司又將這一經受戰斗考驗的系統擴展到另一美軍的重要平臺，并在美國喬治亞州本寧堡的美國陸軍第7遠征作戰試驗部隊完成安裝。全球移動網絡主動布局系統易于安裝，并且不需要對現有車輛進行改造。該系統包括衛星天線、RF組件以及幾代模塊底盤，使其可以安裝在美國軍用產品目錄內以及商業用等車輛上，比如“悍馬”等。該低矮型天線尺寸為45×35×7in（合114.3×88.9×17.78cm），重量不到25kg，可用于商業和軍事衛星。由于采用開放式架構，該系統可以和許多視線內電臺以及衛星調制解調器共用，并通過解調器實現全雙向語音、數據和視頻通信。通過和超高頻或甚高頻電臺配合，比如和“單信道地面及機載無線電系統”(Sincgars)以及嵌入式GPS共用，該系統能夠在運行圖像中直接嵌入跟蹤藍軍數據。該系統傳送頻率為14.0～14.5GHz、接收頻率為17.7GHz或11.7～12.75GHz，速率分別高達512kb/s和2Mb/s。在30°仰角、23℃情況下，G/T值低為8dB/k。羅克韋爾?柯林斯公司羅克韋爾?柯林斯瑞典通信技術公司的終端和薩博公司的四軸穩定平臺結合，從而產生了一種新型的移動衛星通信終端，既可適用崎嶇路面也可用于海上。它可以安裝到輕型越野車輛和小型船只上，也可以安裝在指揮所車輛和中型濱海船只上。這些應用由于速度快、顛簸劇烈、移動幅度大，建立和保持衛星連接非常困難。但是，該系統可以輕易解決這些問題，在高海況下時速高達50節以及崎嶇地形下速度超過40km/h，它都能在1s內自動恢復丟失的連接，同時寬帶通信速率可達10Mb/s。該系統全重約140kg，在20°仰角、11.0GHz情況下，G/T值為19dB/K。
四、泰利斯公司
2010年法國陸軍首次在阿富汗戰場部署移動衛星通信系統，而在馬里，法國陸軍也采用了泰利斯公司開發的設備，將其集成到VAB輪式裝甲車上。由于配備了X、Ku和Ka波段，該系統能夠為部署在偏遠、敵對地區的部隊提供連續不間斷的語音、數據和視頻服務。這些衛星通信系統為戰斗網絡無線電系統提供遠距離通信連通，主要用于法國“維納斯”計劃的甚高頻PR4G網絡，盡管它也可方便地集成到甚高頻/超高頻的系統中。泰利斯公司是最早應用相控陣技術公司之一，而作為主動雷達天線，它具備優越的越野跟蹤能力，集成了現代波形、抗干擾、抗簡易爆炸裝置的發射機，甚至還有防彈天線罩。長期以來移動衛星通信系統不斷革新，毫無疑問，將來還會有更多的新技術應用到該系統中。
作者：姜天元 劉華
衛星通信論文:CFDAMA公平性衛星通信論文
目前CFDAMA基本協議類型有CFDAMA－PA、CFDAMA－RA、CFDAMA－PB等幾種。CF-DAMA－PA的上下行鏈路幀結構和基本的CF-DAMA相同，不同的是協議中的每一個用戶在上行鏈路都有自己的預約請求時隙，系統將該時隙固定的分配給相應的用戶，用戶在這個固定的預約請求時隙中發出請求消息進行預約。CFDAMA－RA的上下行鏈路幀同樣與CFDAMA－PA協議類似，不同的是其控制部分的預約時隙不再是固定分配給用戶或者通過星上調度采用輪詢的方式進行分配，而是用戶終端通過競爭預約的方法來獲取預約請求時隙的位置。CFDAMA－PB的上行鏈路幀結構不同于前面兩種接入方式，如圖2。上行鏈路幀不再劃分為控制部分和數據部分，而是由一系列的數據信息時隙組成，數據信息時隙里面包含有按需分配時隙和自由分配時隙，它們隨機的被安排在上行鏈路幀中，每一個數據信息時隙都對應一個業務分組，各用戶的預約時隙請求信息附帶在相應業務分組上以捎帶的方式發送給星上集中調度器［4］。
1.性能分析
CFDAMA基本接入方式能夠實現較好的時延/吞吐量性能。CFDAMA－PA成功的將按需分配和自由分配結合在一起，采用固定預約時隙分配的形式來保障用戶接入的公平性和實際業務需求量，在信道負荷較低的時候，其平均時延和固定分配方式保持一致，在信道負荷逐漸增大和接入用戶數變化較大時，存在資源利用率下降的問題。CFDAMA－RA在低信道負荷時由于采用的競爭方式進行接入，對信道利用率更高，但對于用戶接入的公平性卻不能保障，并且存在接入過程中的碰撞，在高信道負荷時碰撞概率逐漸增大，平均時延性能也急劇下降。CFDAMA－PB通過對上行數據幀結構的改進，減小了用戶發送預約時隙請求的間隔時間，但隨著信道負荷的增大，某些用戶會因為其他用戶預約請求的資源占用導致無法發出預約時隙請求，同樣不能保障接入的公平性。因此，如何保障用戶的接入時延和接入過程中的公平性，成為本文的一個研究重點。
2.CFDAMA－PRI
由于當前數據業務大多突發性較強并且業務類型呈現多樣性，抽象出來這類數據業務流通常用ON－OFF信源模型來表示［5］。而在此信源模型的情況下，數據業務具有很強的突發特性，用戶的預約時隙請求也帶有很強的隨機性和不確定性。基本的CFDAMA接入方式此時由于多次請求造成的再分配策略和預約請求的沖突概率增大，在信道負荷較高和接入用戶數逐漸增大時，其性能受到明顯的影響。CFDAMA－PR協議在用戶時隙申請階段對發送隊列的堆積狀況進行判斷，比較當前時刻和上一時刻發送隊列中數據分組的差值Δ，如果Δ＞0表示當前發送隊列有數據包的堆積，則通過加權的方式向星上調度器發送更多的預約時隙請求［6］。該協議的好處在于實際應用中可以根據用戶發送隊列的堆積情況獲得更多的分配時隙，能在突發數據分組到來情況下實時的將新的數據分組發送出去。因此，本文在CFDAMA－PR的基礎上提出了基于用戶優先級排序的改進協議CFDAMA－PRI，優化星上調度算法，進一步保障接入的時延性能和接入的公平性。
3.仿真分析
本文采用OPNET仿真平臺［7］，將基本的CF-DAMA－PA、CFDAMA－PR和改進的CFDAMA－PRI進行對比仿真。具體的仿真參數設置如表2所示。對信道負荷固定但用戶數目變化條件下的仿真結果進行分析，目的是為了得出CFDAMA－PRI的時延性能和在用戶接入公平性方面的優越性。選取信道負荷為0．8，用戶數目依次為5、10、20、40、80，CFDAMA－PA的預約時隙數為20，得到的仿真結果如圖5、圖6所示。由仿真結果可以看出，當系統中用戶數不斷增大時，由于CFDAMA－PA在一個鏈路幀中僅使用了一部分時隙用作預約請求時隙點，那么更多有請求的用戶就無法通過預約時隙點接入鏈路幀，加之信道負荷較大，突發數據強，用戶申請時隙的不確定性也大。如果增大預約請求時隙數的比例也會以犧牲數據時隙為代價，平均時延和隊列的分組累積同樣會增加。CFDAMA－PRI則采用CFDAMA－PR對信源突發數據分組的計算方法，并使用優先級排序的方法對時隙需求量大的用戶給予更高的時隙分配權，確保了用戶的可接入次數，降低了時延，提高了接入公平性。
4.結語
本文分析了寬帶衛星通信系統中的CFDAMA接入協議，闡述其原理，分析了CFDAMA相關協議的優缺點，在CFDAMA－PR協議的基礎上提出了用戶優先級排序的改進協議CFDAMA－PRI，以適應當前突發性較強的數據業務流。該協議通過優先級排序的算法，在星上調度的過程中讓時隙需求量越大的用戶獲得更高的時隙分配優先權和更快的接入過程，優化了整個處理流程。，在OPNET仿真平臺下選擇突發信源模型下進行對比仿真測試，測試結果表明CFDAMA－PRI協議在突發增強、信道負荷加大的情況下能很好的控制平均時延和隊列分組累計數，具有更好的性能表現，在今后的實際應用中也具備良好的可操作性。
作者：郭爽 曹寶 劉心迪 單位：中國電子科技集團公司第三十研究所
衛星通信論文:半物理仿真衛星通信論文
1半物理仿真平臺的構建
半物理仿真平臺的建立采用.NET環境下應用C#編程語言設計具有Windows風格的人機交互半物理仿真平臺。通過各個模塊的點擊模擬操作，可以很好地實現用戶對仿真模型的智能化運動控制，并且在完成仿真運動后，讀取并記錄顯示衛星通信機動站運動過程的所有狀態位置信息以及虛擬傳感器的測距數據，生成仿真動畫，達到直觀的效果，虛擬場景測得的數據最終和真實環境中的實物所得數據進行比較，從而驗證智能化控制算法的合理性、適用性。上位機用戶平臺包括虛擬現實展示、DLL調用測試、衛星通信機動站控制器半物理仿真通訊平臺、狀態信息的記錄與讀取、傳感器測距信息的記錄與讀取，狀態信號實現衛星通信機動站的虛擬現實運動動畫的展示，人機交互半物理仿真平臺，如圖2所示。
2衛星通信機動站動力學模型的建立
Maplesim是一個多領域物理建模和仿真工具，它提供了一個三維可視化的環境建模以及動畫顯示仿真結果，在這種環境下，可以通過簡單且直觀的方式搭建各種復雜系統的模型，還可以可視化分析仿真結果。在Maplesim中能將建立好的模型轉換到C代碼中，可以在其他應用程序和工具中使用此C代碼。在3D可視化建模環境下可以快捷、方便且直觀地創建所需要的動力學仿真模型，之后將模型轉生成C代碼，在VC++環境下編譯C代碼生成動力學模型的DLL文件，這樣可以方便其他應用程序的調用仿真。本研究基于.NET開發平臺采用C#語言編寫上位機仿真用戶界面，進而對生成的DLL文件進行調用。半物理仿真系統開始執行，給定一個初始時間t0（初始值），每次經過t時間后，對動力學模型DLL文件進行調用，從衛星通信機動站的動力學模型DLL中輸出及時個狀態信號，將這個狀態參數傳遞給衛星通信機動站控制器實物，控制器中對輸入的狀態參數完成控制算法后將再次發出控制信號并傳遞給C#軟件環境，再經過t時間，再次調用DLL中的動力學模型。此時衛星通信機動站動力學模型的DLL輸出第二個狀態信號。如此循環反復執行此過程，如圖3所示，形成了一個閉環的半物理仿真系統。
3半物理仿真系統設計
衛星通信機動站半物理仿真系統主要由人機交互操作界面、STM32控制器、信號轉換器、數據采集系統以及PC機中的衛星通信機動站動力學模型5部分組成。以STM32控制器為核心的衛星通信機動站半物理仿真系統本身是一個閉環系統，在仿真通訊過程中，由衛星通信機動站控制器實物發出控制信號，控制信號模擬量經過信號轉換器轉換成數字信號，再通過USB虛擬串口通訊傳遞給PC機，PC機則調用WindowsAPI（Windows系統中可用的核心應用程序編程接口）對數字信號進行接收。PC機將接收到的信號再調用C#軟件環境的動力學仿真模型，輸出一個狀態信號。PC機再將輸出的狀態信號通過WindowsAPI接口發送出去，狀態信號經過USB虛擬串口傳遞給信號轉換器。信號轉換器將狀態信號數字量轉換成模擬量后傳給衛星通信機動站控制器，在控制器中完成控制算法后，重新輸出新的控制信號。此控制信號再經信號轉換器PC機動力學模型的DLL，最終返回狀態信號，如此循環地執行就形成了一個閉環的半物理仿真系統［4-5］，如圖4所示為半物理仿真系統框圖。
4硬件系統的構建
衛星通信機動站的智能化控制是一個復雜的運動控制系統，其具有多自由度、多傳感器、多驅動器、多運動形態的特點，對衛星通信機動站在現實運動過程中的多個傳感器的輸出模擬量數據進行采集，同時采用SPI串口通訊、藍牙無線通訊的方式將數據傳遞給PC機上位機軟件用戶界面，以數據和虛擬動畫相結合的方式直觀地顯示衛星通信機動站的實時運行狀態。采用ADAS3022數據采集系統采集傳感器數據，經ADAS3022的數字接口SPI與MCU選用的STM32芯片內部自帶的SPI通訊，并且可實現內部自帶的ADC（模/數轉換器）進行信號轉換，再通過HC-05嵌入式藍牙模塊與PC機進行通訊，如圖5所示為系統總體設計方案。硬件系統設計了一個完整的5V單電源、8通道、多路復用的數據采集系統，可以集成用于工業級信號的可編程增益儀表放大器（PGIA）［6］。如圖6所示為數據采集系統電路原理圖。數據采集系統主要是以ADAS3022芯片為核心設計的，ADAS3022芯片上具有完整的DAS，它可以以較高1MSPS轉換速率進行轉換，能夠接受的較大輸入信號范圍較高可達±24.576V的差分模擬輸入信號。與傳統的數據采集相比，在標準的數據采集方案中都會涉及到信號緩沖、電平轉換、放大、噪聲抑制以及其它模擬信號調理等，但是在ADAS3022中則無需這些輔助調理電路。這樣一種高性能的核心芯片的應用，簡化了具有高精密16位數據采集系統的設計難點，降低了成本。此外，在外觀上，它具有更小的外形尺寸（6mm×6mm），40引腳的LFCSP封裝；在性能方面，它可以提供的時序和噪聲性能，工作溫度跨度-40℃到+85℃的工業溫度范圍［7-8］。此電路系統采用ADAS3022、ADP1613、ADR434和AD8031精密器件的組合，可同時提供高精度和低噪聲性能。
5結語
基于PAC的衛星通信機動站半物理仿真系統研究是聯合控制對象的動力學仿真模型與控制器實物來進行的仿真過程。這種仿真方式可以真實地體現出實物的各項動力學、運動學特性等。一般大型衛星通信機動站搭建實物仿真較為困難，只能采用半物理仿真，這樣的仿真系統聯合了動力學模型與控制器實物的研究，既可以縮短周期、節約經費、輔助研發，也可以提高仿真系統的性以及穩定性。此應用半物理仿真技術搭建衛星通信機動站的半物理仿真平臺，目的在于能夠模擬真實的運行狀態，測試各項性能，虛擬現實仿真動畫，驗證智能化控制和智能化算法，對研究衛星通信機動站的智能化控制具有一定的理論和實踐意義。
作者：馬新生 秦文科 李婧銥 郭剛濤 韓寶慶 單位：航天天繪科技有限公司
衛星通信論文:頻譜儀衛星通信論文
1技術方案
本系統采用LabWindowsCVI來進行設計與開發，系統軟件框圖如圖2所示。軟件系統由監控界面、參數設置模塊、數據采集模塊、程控命令模塊、數據處理模塊、圖像顯示模塊和數據存儲模塊組成。各模塊功能通過LabWindowsCVI進行模塊化設計。計算機通過GPIB通信接口對AV4033的功能控制是通過程控儀器標準指令來實現的，程控指令是可以對頻譜儀進行遠端控制的一組特殊格式串，包括儀器設置、通道配置、數據掃描方式、控制輸出、讀取數據、狀態報警、接口設置等指令集。這些指令的發送均是字符串形式,所有的頻譜儀命令都必須符合特殊的語法規則，在應用高級語言進行編程時，程控指令一般是作為一個獨立的參數在調用函數中出現，這類針對遠程控制的函數隨GPIB接口和采用的高級語言的不同而不同，但其程控指令是相同的，AV4033系列頻譜儀的語法命令圖如圖3所示。本文利用程控指令和頻譜儀進行通信時,選擇LabWindowsCVI自帶的GPIB函數庫,可以方便地進行程控命令發送和數據讀取操作。
2應用舉例
衛星固定通信臺站天線口徑大波束窄，對天線伺服系統的自動跟蹤性能要求較高，為確保通信效果，需定期測量衛星天線系統的自動跟蹤性能，傳統的測試方法需用頻譜儀在射頻方艙內測試，且測試結果保持和記錄都不方便，利用本系統可以方便進行遠程測試，而且可以將測試結果保存在數據存儲單元中，方便后續查詢和參考。衛星天線跟蹤性能測試流程如下：（1）調整衛星天線使其對準通信衛星；（2）在監控主機上按下述過程設置頻譜儀；a)按衛星信標頻率設置頻譜儀中心頻率，設置SPAN為0到100KHzb)根據信標信號的電平變化范圍設置Sacle/DIV，以使測量過程中的載波電平變化始終落在頻譜儀的可顯示電平范圍內c)根據信標頻率穩定度，選擇盡可能窄的RBWd)根據載波的峰值頻率和功率，調整頻譜儀的中心頻率和參考電平e)利用鍵盤調窄SPAN，重復4f)重復5，將SPAN調整到最小g)將SPAN置0，使載波顯示譜線作水平運動h)輸入掃描時間，確定掃描長度（3）用手控方式調偏衛星天線的方位角和俯仰角，頻譜儀顯示譜線的電平將隨天線偏離衛星而下降（4）啟動天線自動跟蹤功能，觀察衛星信標電平隨時間的變化，記錄自動跟蹤天線的對星過程以及跟蹤速度和精度（5）存儲記錄數據，重復3、4步驟，多記錄幾次測試結果，分析衛星天線自動跟蹤性能。
3結束語
基于GPIB總線技術構建的頻譜儀可以建立快速、高效的衛星信號測試系統，該系統人機界面更加友好，測試功能更為方便，用戶能夠在值勤終端上方便對頻譜儀進行控制和使用，能夠快速、方便、的完成測試任務。
作者：張德文 尹訓鋒 景丹玉
衛星通信論文:業務基本框架衛星通信論文
1資源運行管理
該過程組負責對為客戶提供服務所需的所有資源管理和運行維護工作，主要資源包括衛星空間資源、地面衛星系統、知識資源庫、IT系統以及后勤配套設施等。該部分負責對基礎設施資源進行管理、運行和維護，確保基礎設施資源穩定運行，保障基礎設施資源處于良好狀態并可快速響應客戶需求或員工需要。另外，該過程還承擔資源信息監控、收集、匯總和統計分析工作，通過對資源信息的匯總、關聯和統計分析，從而提高資源使用效率。（4）供應商和合作伙伴關系管理。供應商/合作伙伴主要包含衛星建造商、設備供應商、系統集成商及工程服務商等合作伙伴，該過程組主要負責與各供應商或合作伙伴進行接口和管理，負責采購信息、分析評估、對比選擇、合同簽署、到貨付款以及質量管理等工作。
2戰略與基礎設施模塊垂直過程分組細化設計
戰略與基礎設施模塊垂直過程分為戰略和基礎設施生命周期管理兩個垂直過程分組，如圖3所示。戰略指出了為開發和實現某個特定市場戰略所需的資源建設重點任務，基礎設施生存期管理過程驅動和支持為客戶提供產品。它們的重點是滿足客戶對商務的期望，包括為客戶提供的產品或服務、支持運營服務的基礎設施，或者在企業為客戶提供產品的過程中涉及的供應商或合作伙伴。（1）戰略。該過程負責制定支持產品服務和基礎設施的戰略，還負責在企業內為實現這些戰略而建立的規劃方案的落實實施。它覆蓋了市場、客戶、產品服務和資源各種層次的運營，通過所基于的服務和資源及涉及到的供應商/合作伙伴來滿足客戶需求。戰略高度重視分析研究，其給出企業內專門的業務戰略和業務購入策略的側重點，戰略實現的成功與否需要進行有效性跟蹤，并且在必要時做相應的調整。（2）基礎設施生命周期管理。基礎設施生命周期管理負責對基礎設施的性能進行評估，并確定新的基礎設施或新服務引進開發和建設部署，從而為滿足市場和客戶需求的運營服務提供支撐。因此，基礎設施生命周期管理對客戶需求響應和提供企業競爭力具有重要的意義。
3戰略與基礎設施模塊水平過程分組細化設計
與運營和服務模塊的四個水平分組相對應，戰略與基礎設施模塊也有四個水平的功能過程分組：營銷和定價、業務規劃和建設、資源規劃和建設、供應鏈開發和管理。這四個水平的功能過程分組為戰略與基礎設施模塊的垂直過程分組提供支持。如圖4所示。（1）營銷和定價。該部分包含制定和實施營銷和定價策略、開發新的服務和產品、管理已有的產品等所有必須的功能。在競爭越來越激烈的衛星運營市場，革新的速度和品牌的認同決定了企業的成功，因此營銷和定價管理是很重要的業務過程。（2）業務規劃和建設。為運營過程提供支持，強調業務的計劃、開發和交付。它包括制定業務生成和設計的策略；管理和評估現有業務的性能、確保有相應的能力以滿足未來業務發展的需要。（3）資源規劃和建設。為運營過程提供支持，強調衛星資源等基礎設施的規劃、建造和交付。主要包括衛星資源建造、知識共享庫建設和基礎設施配套互聯互通，管理和評估現有資源的性能，確保擁有可滿足未來業務發展需要的資源能力。（4）供應鏈開發和管理。強調企業與供應商及合作伙伴的交互，負責建立和維護企業與供應商及合作伙伴之間的所有信息流和資金流，確保企業能夠選擇好的供應商和合作伙伴；確保企業有相應的能力與它的供應商和合作伙伴進行交互；確保供應商和合作伙伴能夠及時地交付所需要的產品，并且供應商和合作伙伴對企業的整體的性能和貢獻優于垂直集成的企業。
4企業管理模塊分組細化設計
企業管理模塊是為完成衛星通信企業所進行的任何商業運行所必須的基本的業務過程，我們將衛星運營企業管理劃分為若干功能部分，主要包括企業發展規劃，品牌管理、市場調研和廣告，財務和資產管理，人力資源管理、利益相關者和外部關系管理，企業質量管理、流程、IT規劃和架構，知識管理和黨群紀檢管理，如圖5所示。
5衛星通信業務基本框架的系統集成
衛星通信業務基本框架通過自頂向下和分層分級分解方法，描述了整個衛星通信業務運行過程，涵蓋了衛星通信企業的完整業務鏈，包括衛星基礎設施、運營服務、衛星建造商、衛星應用供應商和合作伙伴等部分，形成了一個多方位的衛星通信業務框架模型，如圖6所示。同時，我們可通過分層分級分解方法，根據任務需要，對衛星通信業務基礎框架模型各個過程開展更進一步細化和發展，形成更為詳細的衛星通信業務基本框架第二層級視圖，如圖7所示。此外，在基礎框架的一、二級視圖基礎上，我們可以進一步細化和描述業務關鍵環節，很簡便的繪制出各關鍵環節的直觀流程圖。綜合以上研究成果，我們認為，衛星通信業務基本框架提供了一個企業內部整體活動圖景的多方位描述，可結合運用錢學森綜合集成思想，以基本框架為指導，利用信息網絡技術，以人機集合的方式，開展衛星通信業務的運營管理平臺建設、企業知識共享庫建設、流程重組、機構優化調整等現實工作，助力企業實現運營管理的流程化和智能化，進一步提高運營效益和服務水平。本文所建立的衛星通信業務基本框架強調以客戶為中心，面向外部客戶提供業務交付。可為衛星通信企業的高層決策者提供了一個便利的評估工具，可以用于評估、指導整個企業的業務活動，使得企業中的所有組織都能夠識別企業職責范圍內的重要生產管理過程；為衛星通信運營服務的規范標準化、流程化、高效化服務提供思路；并能夠以一種低成本高效率的方式實現企業自動化，增強服務提供商的企業管理能力，為企業提質增效打下堅實的基礎。衛星通信業務基本框架的主要優點和功能還體現在：一是在戰略方面體現了對衛星和其他軟硬件基礎設施資源的全生命周期管理和一體化管理的理念。二是在運營方面體現了面向客戶關系管理、對客戶提供端到端的快速的服務交付和營銷理念。三是在企業管理流程方面明確標識了企業管理流程，把企業管理流程和運營、戰略作為一個整體，以便企業中的每個人都能夠確定其關鍵流程，從而使整個企業在流程框架中高效運行。
6結束語
搭建衛星通信業務基本框架是一個復雜而涉及面廣的課題，本文立足研究衛星運營內在運行本質，以客戶為中心，對衛星通信業務基本框架進行了系統集成。一是突出強調業務驅動和以客戶為中心，將運營與服務模塊和戰略與基礎設施模塊分別從水平和垂直兩個不同維度上進行分組細化，對組織管理模塊不分維度進行分組細化設計；二是通過分層分級分解方法，對各個過程開展進一步細化和發展，進而綜合集成構建起一個涵蓋完整業務鏈的、多方位的業務框架模型，為進一步加強精細化管理、提高管理效率、提升運營效益提供了參考依據，為衛星通信業務理論發展、調整優化和智能系統開發奠定了基礎。
作者：徐平 閆釗 錢曦 楊寧 朱霽 夏月輝 單位：中國衛通集團有限公司
衛星通信論文:地震應急衛星通信論文
1設備狀態
在小站無法正常入網的情況下，首先可通過檢查小站設備的狀態指示燈來排查故障。在IDU前面板上有2個LED狀態指示燈，分別是Operation（運行）燈和Diagnostics（診斷）燈。FPS（電源模塊）上有2個狀態指示燈，分別是FPSStatus電源模塊指示燈和RFTStatus功放指示燈（常江，2009）。根據設備狀態指示燈的顯示，在系統運行過程中可能發生的故障快速診斷方法如下。（1）故障一：IDU前面板診斷燈為綠色閃爍時，Telnet到IDU查看esToNoRef/db/10的數值，如該數值為“0”，則表明小站沒有接收到主站的信號，可按以下步驟進行故障排除：①檢查FPS工作是否正常，如果FPS上的兩個指示燈都是常綠狀態，表明FPS工作正常；如果FPS兩個指示燈不是常綠狀態，表明FPS存在故障。②檢查設備接收線纜連接情況，查看IDU和ODU之間、ODU和LNB之間的連線是否松動，如果連線接頭沒有松動，可以將兩根連線互換位置；如此時狀態仍然沒有改變，則需調整天線，檢查天線對星情況。在線纜連接和對星都正常的情況下，esToNoRef/db/10的數值應該大于92，此時表明站點接收主站信號正常。（2）故障二：IDU前面板Diagnostics燈綠色常亮，Operation燈紅燈閃爍時，Telnet到IDU查看esToNoOwn/db/10的值，如該值為“0”或小于92，則表明小站接收到主站的信號，但沒有發射出信號或發射出的信號很小，信道誤碼率很高，可按照以下步驟進行故障排除：①Telent到IDU查看RTT值是否正確（RTT值可通過將站點當地經緯度輸入lineupmanager軟件計算得出），如果是RTT值錯誤導致IDU沒有發射信號，則需要修改RTT值。②檢查功放的狀態信息，如無法讀取到狀態信息則表明功放故障。③調整天線位置，檢查天線對星情況，檢查接收發射電纜接頭是否有松動的情況，esToNoRef/db/10的數值應大于92。④若進行了上述檢查和調整過程后，esToNoOwn/db/10的數值仍然低于92，可嘗試通過降低中頻發射衰減，從而提高信號強度。（3）故障三：IDU開機后前面板Diagnostics黃燈常亮，Operation燈不亮，此時需重啟IDU，如診斷燈仍維持黃燈常亮超過2分鐘，表明設備進入到診斷狀態，設備的某些參數配置不合理，需要重新配置參數，并上傳配置文件。（4）故障四：IDU開機后前面板Diagnostics紅燈常亮，Operation燈不亮，此時需重啟IDU，如仍維持紅燈常亮超過2分鐘，表明設備損壞。
2鏈路層故障
2.1衛星鏈路原因
除了以上幾種情況會造成小站IDU狀態燈異常之外，衛星鏈路不通暢也會造成這種現象的發生（常江，2009）。在排除以上可能的故障原因后，如果設備狀態燈仍為異常，則需要查看該小站（主要針對移動小站來說）所處位置衛星轉發器的信號值（G/T和EIRP），并通過鏈路計算結果來比對現有設備是否滿足當地通信條件。亞洲四號衛星Ku波段轉發器EIRP覆蓋圖及G/T覆蓋圖詳見圖3和圖4。以青海便攜衛星站為例。青海便攜站到達玉樹地震現場后，在確認便攜站與青海應急衛星固定站的通信參數配置正確、設備無硬件故障的情況下，發現無法建立正常的衛星通信鏈路。此時根據亞洲衛星公司反饋的信號覆蓋結果，查明移動站所在位置的衛星信號非常弱。在系統日常模式中采用的應急通信信道配置方案，不適合該地區進行衛星通信。為確保在該地區能正常進行地震應急衛星通信，需重新進行衛星鏈路設計。根據衛星鏈路計算結果得知，衛星轉發器性能是決定當地通信是否通暢的重要因素，當現有的衛星通信設備無法滿足正常的衛星通信條件的情況下，應根據鏈路計算結果選擇合適的設備以保障通信。
2.2路由層原因
正常情況下，兩個或多個小站入網后，可以通過衛星鏈路進行互聯互通，且小站與小站之間都是通過動態路由的方式進行通信（牟春燕，2003；張宏科，2000）。但在系統運行過程中發現，部分小站入網后無法與其他小站正常通信，或是小站入網后等待很長時間才能建立通信鏈路，這類現象都是由于系統采用動態路由的通信方式所造成的。舉例來說，廣東局移動站與廣東局固定站進行通信，正常情況下應該通過廣東局移動站，經過衛星鏈路，直接傳輸給廣東局固定站，但由于動態路由等問題，導致路由變為從廣東局移動站到江蘇局固定站，再從江蘇局固定站通過地面線路到達廣東局固定站，如圖5所示。根據以上分析，將所需通信的站點之間配置靜態路由來解決此類問題。即將每個省的固定站和移動站以及中心站之間加靜態路由即可。若地震現場的移動站需要跟其他省局固定站或移動站通信，可臨時增加所需的靜態路由，以滿足業務需求。
作者：李杰飛 楊樂 譚穎 單位：中國地震臺網中心
衛星通信論文:全球衛星通信發展論文
一、全球衛星通信運營情況
1、消費對衛星服務業的增長貢獻較大。衛星直播（DBS/DTH）在衛星服務業中的比重高達80％，接近衛星通信消費總收入的95％。高清電視（HDTV）發展較快有兩個原因：一是高清用戶越來越多，二是衛星電視和有線電視運營商分銷渠道的大力推動。高清電視快速發展，促進了轉發器租賃收入的增加，加大了衛星電視消費，同時帶動了地面設備采購。
2、2004—2012年的8年間，衛星通信消費市場比重增加最多，年均增長5.9個百分點；2012年衛星寬帶通信增長最快，為25個百分點。雖然市場主要在美國，但代表著行業發展的新趨勢。
3、2004—2012年的8年間，衛星直播增長最快，廣播和電視年均增長分別為10.3和6.5個百分點。
4、衛星轉發器租賃（轉發協議）增長最慢，2004—2012年的8年間年均僅0.8個百分點，比重減少也最多，為4.5百分點，這也許是很多國家將衛星托管或合并給國際或洲際公司組織的原因所在。
5、全球衛星運營業發展很快，但區域差別仍較大，衛星轉發器服務也不平衡。例如，美國每30萬人有一個轉發器，在歐洲是萬人一個，而在亞洲，是600萬人一個。近幾年，后發國家發展較快，排名有所提前，但前四位的排名變化不大，營業收入仍占64%，可用轉發器占60%，商業C波段和KU波段轉發器容量占61%。前四名分別是國際通信衛星組織（Intelsat）、歐盟SES全球衛星通信公司、法國的歐洲通信衛星公司（Eutelsat）、加拿大電信衛星公司（Telesat）。
二、全球衛星電視用戶市場分析
截止到2012年底，全球電視用戶至少有11.72億，家庭普及率53%，數字化率43%、付費用戶率66%；衛星電視覆蓋97個國家和地區；衛星直播用戶（含政府付費）至少有2.88億，用戶率25%左右，少于有線電視。全球衛星電視直播市場大體可分為四個區域，亞太地區歐洲地區，美洲地區，中東和非洲地區。整個美洲是全球最成熟的市場，高清率較高，全球近60％的HDTV頻道服務于美洲。歐洲是傳統市場，高清率低于美國，衛星寬帶有待發展。亞太地區是蓬勃發展的新興市場，亞太地區日本技術上暫時經驗豐富，中國發展速度驚人，按照衛星轉發器收入計算，中國衛通從名不見經傳一躍排名第13位。全球衛星電視直播市場較大的是亞太地區，用戶至少8500萬，其中中國用戶5430萬、印度880萬、韓國660萬，日本天空用戶超500萬。但是，中國人口世界及時，占全球人口的19%多，家庭眾多，衛星直播家庭普及率還很低。第二是歐洲地區，用戶至少有8256萬，衛視用戶率34%。德國1807萬、英國1205萬、法國約500萬。第三是中東和非洲，大部分屬于免費，用戶有6177萬，衛星電視滲透率為67％。在海灣國家，用戶大多是通過雙天線或雙高頻頭接收衛星信號。第四是美洲，付費用戶占大部，用戶至少有5845萬，其中美國3403.4萬，南美加美國外的北美有2100萬。近年來，全球衛星電視直播市場呈現跨越式發展態勢，亞太地區迅速崛起，成為耀眼的新秀。尤其是2006年以來，亞太衛視用戶快速增加，成為全球較大的市場。2010年，全球新增近2500個衛星付費電視頻道，其中超過四成來自亞太市場。由于亞太地區經濟發展水平落后于歐美，衛星電視運營商多采用低價戰略，迅速占領市場、擴展用戶，以求后期獲得利潤。如印度衛星電視收費標準為每月5美元或更低，這促使數量迅速攀升，直追美國。中國“村通”工程定位于公益平臺，免費接收。這些措施，成就了亞太衛星電視市場迅速發展。但是，亞洲衛星電視運營商還不能用更多的資本促進市場成熟，暫時還難與歐美匹敵。
三、衛星通信廣播發展的趨勢
1、擁有固定通信衛星國家（地區）在減少。
2005年有固定通信衛星公司的國家和地區有33個，現不到30個。近些年，美國和歐洲的一些衛星公司先后托管或合并于國際或洲際衛星公司組織，如美國泛美衛星和回聲衛星公司(故據2012年固定通信衛星排行榜合并列出）；歐洲國家多參與歐洲SES全球衛星公司，有荷蘭的新天空衛星公司、挪威的電信衛星廣播公司、瑞典的天狼星公司、土耳其歐亞衛星公司等。擁有自己衛星公司的國家和地區減少的主要原因，可能是發射和運營固定衛星成本，與收入相比，投入和產出比不高。
2、地面和空間運營結合的模式有擴展的趨勢。
衛星通信運營商可分為三類：及時類是以衛星空間段為主的運營商，如國際通信衛星組織（IntelSat）、歐盟SES全球通信衛星公司等。第二類是空間和地域段結合的運營商，如美國DirecTV公司等。由于地面運營比空間運營經濟效益高很多，第三類是以地面運營為主的公司，如康卡斯特(Comcast)有線通訊公司。以上三類公司的業務收入各相差一個等級。2012年收入，空間運營較大的國際通信衛星組織為26.99億美元，空間和地面結合運營的DirecTV公司是前者的11倍，達297億美元。有線電視運營為主的康卡斯特公司，世界2000強排56位，營業收入626億美元，是第二類的2.11倍。所以，后發展國家和地區，主要采取租用衛星，重點發展地面業務。
3、天地網絡不斷融合。
即衛星通信與有線電視、寬帶互聯網、移動互聯網等四業融合。目前，有線電視、寬帶互聯網、移動互聯網在數字媒體、信息服務行業已經占主流地位，其主要原因是地面網絡天然具有互動性和社交功能，而衛星通信則以單向廣播見長。但是，它們之間具有明顯的互補性。這為它們的相互融合提供了基礎。畢竟，衛星通信、有線電視、寬帶互聯網、移動互聯網都屬于信息服務業，相互融合是共同的發展趨勢，全網絡、全終端、全內容是共同的發展戰略。
4、新技術廣泛運用。
衛星通信業是典型的技術密集性行業，技術進步是衛星通信行業發展的主要推動力量。如直播技術、Ka頻段多點波束、衛星移動通信技術等。此外，地面移動通信的成果也在不斷被衛星通信所應用。衛星通信與地面移動通信都屬于無線通信，使用相近的頻段。在很多情況下，衛星移動通信與地面移動通信需要相互補充使用，以實現無縫覆蓋，這決定了它們可以共享很多技術，如空中接口、多址接入等。目前，衛星移動通信采用了所有的地面移動通信多址技術，如FDMA、TDMA、CDMA、SDMA。例如，基于第二代GSM系統（TDMA）的GMR-1標準已被Thuraya采用，GRM-2則被ACeS和Inmarsat-4采用。
作者：夏冰 單位：中國衛星通信集團有限公司
