卫星通信系统精选(九篇)

第1篇：卫星通信系统范文

关键词：机载卫星通信系统；海事卫星系统；铱星系统；海事系统；甚高频；点波束；Inmarsat；ACARS

中图分类号：TN927

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）23-0014-02

1　概述

目前的航空通信系统主要依赖高频与甚高频，其通信手段存在以下主要问题：

（1）甚高频通信主要是视距传播，通信范围只限于视距范围之内，通信距离受到很大限制，远远不能满足大型客机远程信息传输的需要。

（2）高频通信虽然可以做到超视距传输，但是受电离层不稳定因素影响很大，不能提供稳定的通信链路，可靠性差。

（3）高频和甚高频的频谱资源限制性较大，影响无线通信能力的增强。

利用卫星通信系统可克服以上缺点，在飞机与地面之间为机组人员和乘客提供话音和数据通信业务，可增强空中通信和航空管制能力。总体来说，卫星通信系统有如下的优势：

（1）通信距离远，覆盖面广，不受山区、沙漠和海洋等地理因素的限制，具有其他常规通信手段无法替代的作用，卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务、航务管理、航空公司行政管理和航空旅客通信等。

（2）可以提供较高的数据传输速率。

（3）可快速部署，建设周期短。

（4）符合未来新航行系统的发展方向（星基的通信、导航、监视/空中交通管理）。

因此，卫星通信系统以其覆盖范围广、通信距离远、通信容量大、传输质量高、机动性好等其他通信系统无法比拟的优点而成为各型大型客机进行远程信息传输的最佳手段。

2　海事卫星系统介绍

海事卫星通信系统是用于海上救援的无线电联络通信卫星。随着第四代海事卫星发展，其技术能力有了显著提高，业务范围也不断扩大，目前已成为集全球海上常规通讯、陆地应急遇险、航空安全通信、特殊与战备通信一体的高科技通信卫星系统。第四代海事卫星系统由亚太区域卫星、欧非区域卫星和美洲区域卫星三颗星组成，位于赤道上空36000公里的静止同步轨道卫星，实现了全球覆盖（南北两极除外）的卫星网络。

3　海事卫星系统构成

海事卫星系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成。下面简要介绍各部分的工作特点：

（1）卫星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3颗卫星覆盖了几乎整个地球，并使三大洋的任何点都能接入卫星，岸站的工作仰角在5°以上。

（2）岸站（CES）是指设在海岸附近的地球站，归各国主管部门所有，并归他们经营。它既是卫星系统与地面系统的接口，又是一个控制和接入中心。

（3）网络协调站（NCS）是整个系统的一个组成部分。每一个海域设一个网路协调站，它也是双频段工作。

（4）船站（SES）是设在船上的地球站。在海事卫星系统中它必须满足：一是船站天线满足稳定度的要求，它必须排除船身移位以及船身的侧滚、纵滚和偏航的影响而跟踪卫星；二是船站必须设计得小而轻，使其不至于影响船的稳定性，同时又要设计得有足够带宽，能提供各种通信业务。

4　铱星系统介绍

铱星系统由79颗低轨道卫星组成（其中13颗为备份用星），66颗低轨卫星分布在6个极平面上，每个平面分别有1个在轨备用星。在极平面上的11颗工作卫星，就像电话网络中的各个节点一样，进行数据交换。备用星随时待命，准备替换由于各种原因不能工作的卫星，保证每个平面至少有1颗卫星覆盖地球。卫星在780公里的高空以27000公里/

小时的速度绕地球旋转，100分钟左右绕地球一圈。每颗卫星与其他4颗卫星交叉链接，2个在同一个轨道面，2个在临近的轨道面。

5　铱星系统构成

铱星系统的通信传播方式首先是空中星与星之间的传播，之后是空地和陆地的传播，所以不存在覆盖盲区，且系统不依赖于任何其他的通信系统进行话音通信服务，而仅通过星星、星地间的信息传输实现端到端的话音通信，是目前唯一真正实现全球通信覆盖的卫星通信系统。

铱星电话全球卫星服务使您无论在偏远地区或地面有线、无线网络受限制的地区都可以进行通话。

铱星系统的地面网络包括：系统控制部分和关口站。系统控制部分是铱星系统管理中心，它负责系统的运营、业务的提供，并将卫星的运动轨迹数据提供给关口站。系统控制部分包括4个自动跟踪遥感装置和控制节点、通信网络控制、卫星网络控制中心。关口站的作用是连接地面网络系统与铱星系统，并对铱星系统的业务进行管理。

6　铱星系统和海事卫星系统的比较

铱星系统和海事卫星系统的比较结果见表1：

表1 铱星系统和海事卫星系统的比较结果

铱星 海事卫星

数量 66颗（外加13颗备用） 14～15颗

轨道 纵向低轨（770公里） 同步高轨

覆盖 全球无缝隙（极对极） 南北纬80度以内

频率 1616～1626MHz 1525～1660MHz

话音质量 接近于有线电话 延时较大

陆地基站 不依赖于陆基的星际传播 依赖陆基

通话资费 20～25人民币/分钟 约7美元/分钟

接通率 97.70% 92%

机载设备重量 7kg 20kg

机载设备投资 约120万人民币 约300万人民币

设备供货周期 1～2个月 8个月（波音参考）

数据带宽 2.4K 2.4K

国内频率许可 航空频率 应急频率

适航取证 VSTC、SB覆盖多机型 无VSTC

另外，铱星通信链路不依赖地面基站的星星传输：铱星特有的星际传播，使其在通信上完全摆脱了对地面基站的依赖。而海事通信链路则依赖地面基站的畅通。

7　铱星的优势

通过以上比较，我们可以得知铱星系统有如下

优势：

（1）6个纵向轨道决定了极地信号的充分覆盖；由于每颗铱星都经过两极，因此越靠近两极，信号越强，通话质量越好；极地通信接通率99.95%，掉线率0.01%。

（2）充分解决了海事卫星、ACARS在极地不覆盖无法通信的不足，是海事卫星及ACARS通信的完美补充。

所以，综上所述，铱星通信将会是未来机载通信发展的趋势。

参考文献

[1]　孙沫，李兴林．满足信息化需求的Inmarsat移动卫星通信技术[J]．通信世界，2005，（28）.

[2]　刘念．太空信息高速公路——铱星移动通信系统介绍

[J]．航天，1998，（3）.

第2篇：卫星通信系统范文

【关键词】卫星移动通信系统；静止轨道；低轨道；地面移动通信技术

1引言

社会的发展大大推动了移动通信业务的发展，人们对移动通信服务的依赖程度越来越高，同时要求也越来越高。单纯依靠地面移动通信系统已然无法满足需求，发展卫星移动通信事业非常有必要。卫星有着巨大的覆盖面积，仅仅需要3颗同步卫星便可以完成除北极之外所有地区的通信服务，可以满足人们近距离和洲际通信的需求[1]。就目前的卫星移动通信系统来说，若是按照轨道来划分，可以分为3种，即静止轨道（GEO）、低轨道（LEO）、中轨道（MEO）。以其中的LEO系统为例来说，其拥有传输延时的特性，且路径损耗小，更易实现全球覆盖。在技术应用方面，目前所使用的技术以星上处理技术、天线技术、星间链路为主，有很好的应用优势。为更好地促进卫星移动通信系统的发展，进一步明确和掌握卫星移动通信系统关键技术的应用要点尤为关键，要给予高度的重视。

2卫星移动通信系统介绍

按照卫星运行轨道的不同，目前实现卫星移动通信服务的技术主要有两种，一种是借助LEO来实现全球性的移动通信，最为典型的系统有两种，即全球星（Globalstar）和铱星（Iridium）；另外一种是借助GEO和大型可展开多波束天线技术来实现全球性的移动通信，最为典型的系统有两种，即澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统、北美卫星移动系统MSAT。GEO与LEO两种系统因为轨道高度有所不同，且卫星数量与质量方面也存在较大的差异，因而两种系统有着较为显著的风格特点，集中体现在传输性能、系统性能、卫星性能和成本经费。在传输性能上，GEO的传输延时可以达到半毫秒量级，实时性较差，且传输过程中的损耗会很大，而LEO的传输延时可以达到10毫秒量级，有很好的实时性能力，且传输过程所产生的能耗小。在系统性能上，GEO的系统建设相对来说较为简单，与地面对星容易，不需要一些复杂性的跟踪控制系统。更为重要的一点是，借助单颗卫星便可以有效开展业务。而LEO系统整体有着较高的复杂性，且难度大，需要完美的跟踪控制系统。另外，只有当所有的卫星在轨道内运行时，才可以实现提供全球移动通信服务的目的。在成本费用方面，GEO的使用寿命较长，日常维护费用较低，有很高的性价比。而LEO无论是卫星研制还是维护费用均有一定的复杂性，且所花费的费用高于GEO。总的来说，两种卫星移动通信系统有着各自显著的优势与不足，在使用时需要充分考虑这些因素，若是要实现人口密集区域的移动通信服务，则可以优先考虑使用GEO系统，若是要建立无缝覆盖的移动通信系统，则可以优先考虑使用LEO系统。

3卫星移动通信系统关键技术的应用要点

3.1星上处理技术

对于移动通信系统来说，所存在的传输延时、传输质量不佳和系统容量低的问题往往会导致移动通信质量受限，为很好地解决这一类问题，要求卫星必须拥有星上交换、调制解调、波束成型等诸多的星上处理能力。目前来看，卫星移动通信系统中的星上处理技术主要有3种，即星上处理交换、全透明转发、部分处理交换。星上处理技术可以通过数字的方式来实现，其显著优势在于有很高的资源利用率，且通信服务的实时性显著，但也存在着一些突出的缺点，比如当前的技术体制还不够成熟，导致实际应用时的适应性不足，且极易受到空间辐射的影响，导致稳定性和可靠性较差[2]。结合当前阶段我国的卫星事业发展情况来看，星上处理技术应用在GEO卫星系统上还无法有效实现，但要想解决卫星通信传输延时这一不足，必须发展好星上处理技术。对于LEO卫星系统来说，因为无法在全球范围内建立信关站，因而必须使用星上处理技术，以此来实现全球范围内的移动通信。

3.2天线技术

通信卫星天线的发展经历了很长的时间，在此过程中出现了很多形式的天线，包括标准圆的简单天线、反射器赋形的天线与多馈源波束赋形的天线、多波束成型大天线。以多波束成型大天线为例来说，当前有较为广泛的应用，尤其是在GEO系统中应用效果良好，比如Thuraya系统的12.25m口径天线，可以产生250～300个波束，再比如InmarsatⅣ系统也采用了多波束天线。对于LEO卫星系统来说，其天线设计主要有4种形式，即双栅、但馈源、正交、反射器赋形，比如Globalstar系统采用了S波段的有源相控阵天线。就目前天线技术的应用与发展来看，可以有效提升频谱利用率的途径主要有3种，一种是利用天线的波束成形，一种是多点波束蜂窝结构，另一种是智能天线技术。3种途径均可以很好地实现频率再利用的目标。若是选择将天线技术与多址技术有机结合起来，势必可以很好地提升卫星通信上行与下行的通信能力，尤其是可以提升卫星通信下行的通信能力。

3.3星间链路技术

星间链路技术可以很好地连接相邻卫星，属于一种通信链路，其优势在于可以将星座中的各个卫星连接成为一体，由此可以确保系统内用户的通信链路不再需要地面通信网的支撑。通过应用星间链路技术，可以大大提升整个移动通信系统的抗干扰能力和抗摧毁能力，能够由此扩大系统的覆盖范围[3]。就LEO卫星系统来说，其因为覆盖范围很小，通常情况下是无法有效设置固定地球站的，而选择使用星间链路技术时，可以此来对卫星加以控制，移动用户可以通过星间链路接入到地面通信网络中去。目前来看，使用星间链路技术的只有一种系统，即LEO卫星的Iridium系统。就星间链路技术的应用形式来说，其主要有两种形式，即激光通信和微波通信，以微波通信技术的应用最为常见。微波通信技术虽然有着较为广泛的应用，但实际应用时也存在着一些较为明显的不足，比如应用过程中极易受到频带宽度、体积、价格等多方面因素的影响，因而无法大限度地去提升传输速率。对于激光通信来说，其也有显著的应用优势，所拥有的宽广频谱带宽可以很好地提升卫星通信的潜在容量，在减少卫星载荷体积和重量中发挥着重要的作用[4]。更为重要的一点是，目前所使用的激光通信技术可以实现广域大跨越的单跳连接，能够减小通信延时。但激光通信技术在应用时的缺点也是十分显著的，比如若是选用激光星间链路技术，则要求有着十分良好的卫星姿态控制能力，尤其是要确保卫星姿态始终处于稳定状态，原因在于卫星姿态一旦不稳定则极易导致移动通信发生中断。

4卫星移动通信系统的未来发展

对于一个国家来说，卫星移动通信系统属于国家通信和航天领域高度发展的重要标志，同时也是一个国家通信基础设施建设的补充手段，是必须拥有的尖端技术。目前来看，虽然近些年来我国在卫星移动通信系统事业上取得了很好的成效，但与发达国家相比还存在着很大的差距，且星上数字处理技术被一些国家所垄断。总的来说，我国目前还没有建设出自主研发的卫星移动通信系统，可以覆盖到我国的GEO卫星有Aces和Inmarsat系统，但是因为卫星的用户链路多采用L/S波段，如何抢占有限的空间资源与业务尤为关键。因此，必须进一步加大卫星移动通信系统的自主研发力度，建设属于自己的卫星移动通信系统。结合我国当前在卫星移动通信系统建设中的诸多因素，今后卫星移动通信系统建设应该有一个明确的方向。在卫星移动通信系统建设思路上，要将区域覆盖作为重点，将兼顾全球作为辅，将宽带业务作为重点发展业务，并综合利用LEO和GEO卫星，更好地支持小型的手持终端，确保可以实现实时语音服务。另外，要将满足军事通信作为卫星移动通信系统建设与发展的重要目标之一，前期的投资可以依靠军队，后续的发展可以通过商用来实现。按照当前我国在卫星移动通信系统建设上所取得的成就来说，卫星移动通信系统的发展是有着很好的技术支撑和资金支撑的，提供服务的能力也大大增强。今后要将卫星移动通信系统的建设工作放在4个点上：（1）促进卫星系统独立建网；（2）促进卫星移动通信系统可以与地面网络有更好的融合；（3）拓宽业务；（4）发展好个人移动卫星通信。在卫星系统独立建网上，今后要降低对地面电信网的依赖程度，并最终不去依赖地面电信网，确保可以直接向公众提供通信服务。在多业务开发上，目前卫星通信业务已然呈现出多元化的特点，兼容多种服务的综合卫星业务可以为人们提供更多的优质服务，在地面业务传输网中发挥着重要的作用。更为重要的一点是，将卫星移动通信系统与地面通信网联合使用时，可以打造一种覆盖全球的海陆空立体通信网络体系。在个人移动卫星通信发展上，要发挥好卫星移动通信系统覆盖范围广泛、可靠性强、传输效率高的优势，进一步发展好移动通信业务，更好地保证个人移动卫星通信的安全性与稳定性。就当前阶段个人移动卫星通信的发展情况来说，在民用领域已经得到了十分广泛的应用，尤其是在远洋运输、航海、石油天然气勘探、远程教育、科学考察、林业病虫害监测中的应用十分普遍和有效。

5结语

卫星移动通信系统对于一个国家的发展尤为重要，必须积极做好卫星移动通信系统的建设工作。随着5G技术的发展，其大大提升了卫星移动通信系统的实用性和应用效率，对推动卫星移动通信系统发展有重要的意义。今后要认清楚卫星移动通信系统发展的机遇与挑战，进一步加大对卫星移动通信系统的研究力度，以此发挥好卫星移动通信系统的诸多优势。

【参考文献】

[1]吴承洲，苏泳涛，刘剑锋，等.面向卫星移动通信的系统级仿真平台设计与实现[J].通信技术，2020，53(4)：890-897.

[2]李殷乔，熊玮，孙治国.中国高轨移动通信卫星系统发展的机遇与挑战[J].国际太空，2020(4)：36-41.

[3]杨廷卿，林善亮.卫星移动通信系统组成及应用的探讨[J].通讯世界，2020，27(1)：120-121.

第3篇：卫星通信系统范文

 

卫星通信技术在军事、政治、工业、生活等方面均具发挥着重要作用，而相比之下，小卫星则更具有大型同步卫星所无法实现的众多优势而受到国内外研究学者的重视，同时，卫星向小型化趋势发展也是全球卫星产业的主要发展方向。我国从本世纪初期开始着手小卫星的相关研制和发射工作。

 

1 小卫星的技术优势

 

1.1 荷载较少

 

小卫星在每次的的任务中一般仅需要装载一种特殊设备，进而很好地避免了大型卫星中出现的荷载间复杂配比问题。

 

1.2 研制时间短、费用低

 

小卫星的研制一般只需经过一到两年，同时相关的研究经费也相比大型卫星明显降低，因此更具有经济性，更体现其实践意义。

 

1.3 重量轻

 

小卫星的重量一般较小，就当前国际情况来看，最微型的小卫星的质量仅有几百克，体积也很小，因此功能密度大，模块可多次利用。

 

1.4 信号覆盖范围广

 

由于小卫星具有较强的组网能力，因此能够形成精度较高，功能强大而且信号覆盖范围广的星座系统，进而具有易于补网和星座功能稳定的优势。

 

1.5 减缓频率压力

 

小卫星的星座中包括多颗卫星，可以频率复用，因此具有减小空间任务所具有的频率压力。

 

2 小卫星通信系统主要技术简介

 

卫星在通信中起着中转作用，即将地球站传送来的信号经过变频和放大转送到另一端的地球站，地球站是卫星与地面信息系统的链接点，用户通过地球站途径进入卫星通信系统中，形成链接的电路信号链;为了确保系统的运行正常，卫星通信系统必须和地面的监测管理系统和测控系统想链接，测控系统能够对通信卫星运行的轨道进行检测和控制，以保证地面检测系统能够对卫星所传送的通信信息进行有效的监控，保证系统安全与稳定的运行。

 

小卫星通信的关键技术主要有通信系统的链路预算以及接收机参数估计技术和同步技术等，其中链路预算技术是设计小卫星通信系统的主要计算方法和参考依据，精确的链路预算能够确保通信系统的稳定运行。近年来，通信系统接收技术和相应的算法逐渐由信号模拟技术向数字化转变;由于卫星通信整体码速率有所提升因此对接收机的信息处理速度以及算法的复杂度、同步速度和稳定性也提出了更高的要求;信息传输量的大幅增加使得遥测领域中逐渐采用比特传输速率更高的调制方式;由于卫星通信系统在数字通信过程中的发射机和接收机的晶振不同，以及移动平台引起的多普勒效应，造成发射机和接收机之问会产生相位和频率的偏移，这种多普勒频移一般较高，即便在频偏较大时，接受同步技术也应能够正常工作，即捕获带宽较大。

 

3 小卫星通信系统关键技术简介

 

3.1 链路预算技术

 

Link Budget(链路预算)，即对一通信系统中发射设备，传送信道以及接收设备的通信链路的变化情况进行的全面核算，是对小卫星通信系统性能的评价，具体而言是从发射端的信源起始，通过编码、调制、变频等多项操作，将信号通过天线发射出去，再由信道进行传输，最后到达接收天线处由接收机进行信息处理，解调所需信息。其重要性在于：

 

(1)可确定系统工作是否满足系统实际需要;

 

(2)通过计算链路余量检查系统能否满足设计要求;

 

(3)验证在部分设备具有硬件限制的情况下链路其他部分能否进行弥补。

 

对于模拟电路来说，该性能指标是基带信道的信噪比;对于数字电路来说，其性能指标是基带信道上测得的误码率;卫星链路分为两种信号路径：由地面站到卫星的上行链路和从卫星到地面站的下行链路，其中上行链路的信号发射过程包括编码调频上变频放大功率等操作，信号从天线传送到小卫星的接收端，而下行链路则包括低噪声放大下变频解调解码等操作，是地面站对接收信号的处理操作。与通信系统链路预算有关的数据因素有天线特性，传输距离最大值，信号发射/接受功率，热噪声，信噪比以及接收系统的质量。

 

3.2 同步算法

 

无论是接受哪种形式的调制信号，接收机同发射机都必须保持同步，对于数字调频技术而言，有载波同步和码元同步两种基本同步模式，前者是对载波频率以及相位进行估计，后者则是对定时抽样时钟进行估计。由于发射信号在卫星通信的传输过程中必然存在一定延迟，因此产生了载波相位的偏移，同时由于其在传播过程中受到噪声干扰和多普勒效应影响，还会产生频率偏移，因此同步技术是数字通信中的关键技术，研究调制信号的载波同步和码元同步技术能够保障卫星通信系统可靠、有效、快速的运行。由于载波同步算法利用的是判决反馈环路的模型，是在时钟已同步的基础之上才能进行，因此载波同步应位于码元同步滞后才可工作。下面以先码元同步再载波同步的模式为例，如图1所示，模拟信号被天线接收后，由ADC(analog-to-digital converter，模数转换器)转换为数字信号，再将频带信号通过下变频转变为基带信号，之后通过码元同步和载波同步对有载波偏差以及时钟偏差的信号进行估计，最后解调输出，码元同步位于载波同步前，以码元时间为基本数据处理周期，对相关硬件的要求较低，同步性能较好。

 

3.3 型号参数盲估计

 

卫星通信信号的参数估计是重要的非合作通信接收技术，因为对信号的频率和调制方法等重要数据进行检查和估测是保证解调准确和达到监视、截获信息的目的的重要方法，以便为侦察系统的工作打好基础。小卫星通信系统的常用解调方式有BPSK解调，QPSK解调，CPM解调，SOQPSK解调等。一般情况下，欲通过卫星通信捕捉信号，接收系统的带宽需远大于信号带宽，解应使用宽带接收机。

 

4 结语

 

小卫星通信系统具有的多重优势使其在当今世界范围内的卫星通信领域得到广泛的应用，吸引了众多研究学者，本文针对其中的几项关键性技术进行了简单说明。卫星通信的作用范围广，涉及的技术种类众多而且较为复杂，需要我们不断进行深入研究和实践，进而推进卫星通信向小型化方向发展。

第4篇：卫星通信系统范文

中的佼佼者。文章介绍了VSAT系统的组成，VSAT网的分类，VSAT 通信的特点和系统参数，最后论

述了VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用。

关键词：VSAT卫星转发器 交通安全应急通信系统

人们不会忘记2008年5月12日14时28分,我国四川省汶川县发生里氏8级地震,根据国务院颁布的数据统计显示,此次灾害造成了超过8万名的同胞罹难，直接财产损失8000余亿元。当地面通信系统被破坏时，卫星唯一的应急通信手段,在抗震救灾的关键时刻发挥了至关重要的作用。汶川8级特大地震，使得地面通信设施遭受了严重破坏，一时陆地交通及通信指挥联络严重瘫痪，地震发生仅12分钟，中国电信汶川县分公司员工冒着生命危险从一拣摇摇欲坠、随时可能垮塌的6层办公楼中抢出一部海事卫星电话，向外界发出了汶川求援第一声，为党和政府快速组织救援提供了关键信息。 5月13日，震中映秀镇对外音信全无，中国卫通员工背负卫星电话通过水路快艇和徒步爬行方式，经7小时艰苦跋涉，于21时06分赶达映秀镇，第一个将震后灾情用卫星电话汇报给成都指挥中心。

近年来，应急移动卫星通信系统广泛应用于“抗击雪灾”、“抗震救灾”和“奥运安保”等重大事件的公共安全通信保障工作，为各级领导及时掌握现场情况，做出正确决策发挥了突出作用。卫星通信在我国灾害应急体系中占有重要地位，国务院公开实施了《国家突发公共事件总体应急预案》，应急卫星通信系统的建设，是国家突发公共事件总体应急预案的具体实施，建立统一指挥、功能齐全、先进可靠、反应灵敏、实用高效的国家公共安全应急体系技术平台。VSAT卫星通信系统就是应急通信保障系统中的佼佼者。

VSAT概述

VSAT是指直接设在使用地点并可直接联接用户设备的小型卫星通信地球站。卫星通信自60年代开始商用以来，获得了迅速的发展，现已成为不可缺少的现代通信手段之一。20世纪80年代最先在美国兴起，发展速度很快，是30多年来卫星通信技术的转折性发展。VSAT系统由室外单元和室内单元组成。室外单元即射频设备，包括小口径天线、上下变频器和各种放大器；室内单元即中频及基带设备，包括调制解调器、编译码器等，其具体组成因业务类型不同而略有不同。 VSAT网根据业务性质可分为数据通信网、语音通信网和电视卫星通信网三大类。目前，国内VSAT通信业务向社会开放经营； VSAT直译为“甚小口径终端”，指天线直径小于2.4m，G/T值低于19.7DB/K，是由大量地面站构成的卫星传输系统。由于VSAT系统可以直接安装到客户端，使用户、家庭和个人可以直接利用卫星通讯；同时，系统能提供高品质的数据、语音、图像，较能满足现代通讯发展的需要，是传统卫星通讯方式的重大突破和发展。VSAT系统已成为现代卫星通讯的一个重要分支，是21世纪初卫星通讯三大重要发展方向(包括VSAT、行动卫星通讯、直播卫星)之一。

VSAT系统的组成

VSAT卫星通信系统由空间和地面两部分组成。空间VSAT卫星通信系统的空间部分就是卫星，一般使用地球静止轨道通信卫星，卫星可以工作在不同的频段，如C、ku和Ka频段。星上转发器的发射功率应尽量大，以使VSAT地面终端的天线尺寸尽量小。2.2、地面VSAT卫星通信系统的地面部分由中枢站、远端站和网络控制单元组成，其中中枢站的作用是汇集卫星来的数据然后向各个远端站分发数据，远端站是卫星通信网络的主体，VSAT卫星通信网就是由许多的远端站组成的，这些站越多每个站分摊的费用就越低。一般远端站直接安装于用户处，与用户的终端设备连接。

分类

VSAT网根据业务性质可分为三类：

以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务；

以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务；以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆

VSAT 通信的特点

VSAT之所以获得如此迅猛的发展，除了它具有一般卫星通信的优点外，还有以下主要特点：

VSAT是真正的全球通信，覆盖面广、容量巨大、通信不受地理环境和气候条件的限制；

地面站设备简单，体积小，重量轻，造价低，安装与操作简单。VSAT小站可直接安装在用户所在的楼顶、轮船或汽车上等，可直接与用户终端接口；

组网灵活方便。由于网络部件模块化，便于调整网络结构，易于适应用户业务量的变化；

通信质量好，可靠性高。链路环节少，故障率低，通信畅通率高，适于多种业务和数据率；

直接面向用户，特别适用于用户分散、稀路由和业务量小的专用通信网。

由于上述种种技术优点，因此VSAT是构建交通应急通信网络的最佳方案。

系统参数

外向载频：信息速率512KBPS，12FEC，BPSK调制方式，时分复用（TDM）。内向载频：信息速率128KBPS，12FEC，BPSK调制方式，频分多址、时分多址混合方式（FDMA TDMA）。误码率：EB No＞6.5dB时，小于1×10－7。数据通信速率：异步：75-19.2kbps；同步：（采用接口规程）1.2-56kbps；同步：（位透明）1.2-65kbps；规程：SDLC、X.25，BITT（位透明方式）；电气接口：主站：RS-232C、RS-449、V35（DTE、DCE均可）；小站：RS-232C（DCE）。电路连接模式：点对点连接、点对多点连接。语音通信：采用RELP（残余激励线性预测）编码。接口：主站：用户交换机（PABX）－四线E8M。小站：电话机DTME，工线环路信号，RJ11连接器用户交换机（PABX）－四线E8M。传真：带内模拟（G3），基带（G3或G4）。

VSAT卫星通信网络在交通安全应急通信系统中的应用

不仅仅发生在陆上城市人口密集区，同时也会在远洋、内陆江河以及一些偏远地区，发生塌方、洪水、地震或沉船等事故发。交通安全应急通信系统的建设主要以VSAT卫星通信系统为主，在辅以其它通信方式(如水上VHF安全通信、Inmarsat A、B/M、C和F标准岸站和陆上搜救协调通信网等全球海上遇险安全通信系统(GMDSS))。因各安全通信系统建立的侧重不同，通过VSAT卫星通信网的建立，将各个分散的安全通信系统有机的结合在一起，形成覆盖面广、互为补充、功能齐全、安全可靠的交通安全应急通信系统。

1、交通安全应急通信中VSAT卫星通信网的组成

根据VSAT系统传输业务种类，VSAT卫星通信网的网络结构有星形、网状或者星形／网状混合三种，网状网不需要主站，各小站之间可以任意建立通信链路，并且是以信道为基础、以话音通信为主的系统。但该网硬件设备和系统软件技术复杂，系统成本较高。交通安全应急通信是在原有通信系统遭破坏或发生紧急情况下，保证通信畅通，主要以移动的车载站和船载站为主，小站硬件设备不可能过于复杂。因此，选择点到多点双向通信的星形网作为交通安全应急通信系统中VSAT卫星通信系统的网络结构。

（1）主站(中心站)

主站是VSAT网的核心，使用大型天线，Ku波段为3.5～8m，C波段为7～13m。由高功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器、Modem以及数据接口设备等组成。通常与主计算机配置在一起。为了对全网进行监测、控制、管理与维护，在主站设有网络监控与管理中心，对全网运行状态进行监控管理，如VSAT小站及主站本身的工作状况、信道质量、信道分配、统计、计费等。因主站关系到整个VSAT网的运行，通常配有备用设备。

（2）小站

小站由小口径天线、室外单元和室内单元组成。室内和室外单元通过同轴电缆连接。VSAT小站选择尺寸小的偏馈天线；室外单元包括GaAsFET固态功率放大器、低噪声FET放大器、上/下变频器及其检测电路等，并组装成一个部件设置在天线馈源附近；室内单元包括Modem、Codec和数据接口等。室内和室外单元通常采用固化部件，便于安装与维护，可直接与数据终端连接。

（3）卫星转发器

卫星转发器亦称空间段，交通安全应急通信系统中VSAT的卫星转发器主要使用C波段和Ku波段转发器。

卫星通信传输链路由发射地球站卫星转发器接收地球站的传输链路组成。其中发射地球站卫星转发器的线路称为上行线路；卫星转发器接收地球站的线路成为下行线路。在VSAT网内，有主站通过卫星向远端小站发送数据成为外向传输；小站向主站发送数据称为内向传输。

2、交通安全应急通信系统VSAT工作频段选择

VSAT卫星通信网使用的频段主要有C波段和Ku波段。根据交通安全应急通信系统应用的需要，VSAT卫星通信工作频段首选是通信质量较好且天线尺寸小Ku波段。但考虑交通安全应急通信是在各种极端和日常通信中断时的应用，而Ku波段在暴雨情况下，上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB，C波段最大雨衰量一般不超过1dB。因此，交通安全应急通信的工作频段选择C波段和Ku波段两种通信方式，即在我国海上采用C波段，在内陆采用Ku波段。

第5篇：卫星通信系统范文

2003年5月开始实施的党员现代远程教育系统工程，自开通以来从依托鑫诺一号到依托亚太六号传输数据，所建立的党员远程教育系统都是卫星单向接收站点。这种纯接收的站点所收到的消息受发送端的限制，站点没有选择权，不能满足其的个性化需求，它的这个弊端越来越明显。随着近近几年卫星技术的发展和互联网络时代的到来，下一阶段的党员远程教育系统的卫星服务模式应到位为定位“双向宽带互动式学习卫星教育系统”。双向觅带卫星具有容量大、接入方便，是国家地面宽带互联网的补充，满足现在党员远程教育站点上网学习的需要，变被动的资料接收为主动的、有目的的上网搜集资料，查阅信息。可重点服务中西部和边远地区互联网接入，完美的解决好最后一公里的问题。它完全兼容现有的党员远程教育系统，同时可服务于灾害应急、远程医疗等需要。

IPSTAR卫星宽带通信系统采用比常规卫星VSAT系统更先进的技术，是非常成熟的双向宽带卫星服务系统。它是建立在定点于东经119.5度轨道位置的iPSTAR大容量多波束卫星的基础上的一座天基宽带网络，由中国卫通独家承办利用IPSTAR系统进行的各项服务。IPSTAR系统与传统卫星通信网络相比，具有容量大、技术先进等优势。与地面网相比，它无处不在，可以覆盖我国国土内的任意角落。IPSTAR系统的全IP终端传输速率可达4Mbps／2Mbps、链路动态分配(DLA)等特点，使IPSTAR系统可适应几乎所有的现有业务，包括话音、Internet接入、视音频多媒体交互、数据传输、企业网互连、会议电话、会议电视和多媒体内容广播等。

双向IPSTAR卫星宽带通讯的硬件系统

双向IPSTAR卫星宽带通信的硬件系统由IPSTAR卫星、业务关口站和小口径天线地面终端组成，是一个完全基于IP技术的宽带卫星通信广播系统。它采用星状拓扑结构。关口站工作于Ka频段，端站工作于Ku频段，即关口站到终端的前向链路为Ka上行，Ku下行；终端到关口站的返向链路为Ku上行，Ka下行。从关口站到低成本地面终端的宽带数据流量，通过基于一个或多个正交频分复用(OFDM)信道之上的时分复用(TDM)平台进行发送。为提升性能，这些前向信道还使用了高效的传输方式，包括增强产品编码(TPC)和更高阶的调制(8PSK)。而在小站到关口站的方向，也就是回传链路方面，窄带信道使用同样有效的传输方式，并进行复用，还使用了基于应用条件的各种多址方式，这些方式包括供登录信息使用的ALOHA，以及供回传数据使用的时隙ALQHA或TDMA。图(1)为IPSTAR卫星宽带系统的网络结陶示意图。

1、IPSATR卫星

IPSATR卫星是新代宽带卫星，由美国Space system／LoraI(SS／L)制造，卫星型号FS-1300L，输出功率14KW，在轨寿命为12年。该卫星于2005EE8月11日在法属圭亚那发射，定点于东经119.5度轨道位置，覆盖亚太17个国家和地区，提供Ku波段84个点波束、3个成型波束和7个区域广播波束，以及18个Ka波段波束，共计114个转发器。

IPSTAR卫星的动态带觅管理系统(DLA)可根据天气的随时变化动态调整编码和调制方式，从而可以最大限度地降低雨衰给通信链路带来的影响，减小传输链路的中断率。通过空分复用技术并结合卫星与关口站之间使用可用频率更宽的Ka波段，使有限的频率资源在IPSATR卫星上得到了最充分和有效的利用。IPSATR卫星的总容量高达45Gbps，远远高于传统卫星，这有效地降低了单位带宽使用容量的成本，使更经济地为用户提供宽带接入和通信服务解决方案成为了可能。

针对中国宽带接入市场和通信服务市场，IPSTAR卫星专门设置了覆盖中国地区的波束，其中23AKu波段双向点波束覆盖中国中东部地区，一个双向成型波束覆盖中国西部地区，通过点波束合成产生的一个Ku波段单向广播波束重叠覆盖中东部地区，这些波束可以为中国用户提供约12Gbps的通信容量。图二是中国及周边地区波束覆盖情况，其中：点波束中心平均EIRP=58.7dBW；成型波束中心平均EIRP=53.4dBW；广播波束边缘处(EOC)EIRP=50.1dBW

2、IPSTAR关口站

IPSTAR宽带卫星系统共设置18座业务关口站，分布于中国、韩国、日本、泰国、东南亚、澳大利亚等卫星服务区。

IPSTAR卫星的有效载荷为弯管式转发器，不做任何星上处理和交换，用户地面终端与地面宽带网络以及相互之间的业务连接和交换均由关口站完成，因此可以说关口站是整个IPSTAR宽带卫星系统的核心。

IPsTAR关口站工作在Ka频段，主要由与地面网络连接的关口设备、网管系统、资源管理系统、计费系统、基带设备、射频和天线系统等组成，主要功能包括：接入控制、授权、故障管理、配置管理、性能管理和计费数据采集；卫星及地面网络资源管理；收集、存储、统计和处理计费信息；为用户终端提供基于IP的包交换；提供IPSTAR系统与地面网络之间的接口。

服务于中国地区的关口站有三座，分别位于北京、上海和厂州，相互之间通过地面光缆相连接，使覆盖中国地区的点波束、成形波束和广播波束以及约12Gbps的卫星容量成为一个整体，从而构建了一座覆盖中国全境，提供经济的双向宽带接入服务，又可提供广播服务的天基宽带网络。

3、地面用户终端

高度集成化的IPSTAR用户终端由一台高性能、低成本的一组室内单元套件(IDU)和一组室外单元套件(ODU)组成。站点整套设备的报价为3万元左右，年使用费5000元左右。与室内单元套件配合工作的各种室外单元都是经过特别设计与定制的，符合IPSTAR规格要求。IPSTAR室内单元包括卫星调制解调器(CB)；室外单元包含天线(直径从0.84到18米)、上变频器模块(BUC)(1-2W)、低噪声下变频器(LNB)和馈源。

高性能的双向卫星调制解调器(CB)，可通过以太网接口或USB接口提供双向宽带接入，适合单个或多PC环境。IPSTAR用户终端支持最大下载速率4Mbps，最大上传速率2Mbps。其基本特性包括：动态链路分配(DLA)、TCP加速、IP转发、NAT、DHCP、GRE燧道VPN、组播、自动登录和在线软件升级等。

一般，点波束下使用的天线口径为0.84-1.2米，区域波束下使用的天线口径为1.8米。位于中国中东部地区、IPSTAR-1卫星点波束覆盖范围内的IPSTAR用户终端站使用12米口径

天线+IW ODU；位于中国西部地区、IPSTAR-1卫星成形波束覆盖范围内的IPSTAR用户终端站使用1.8米口径天线+2W ODU。(图3)

以当前最高效的IPSTAR宽带卫星平台为基础，再配合先进的IPSTAR关口站和高效的IPSTAR空中接口，IPSTAR用户终端可以为党员远程教育系统提供丰富的宽带卫星解决方案。

4、终端的安装与连接

天线一般安装在地面或是房顶上，在接收信号的方向上，要求没有遮挡物，如建筑物、高压线、铁塔、树木等。另外要求尽量避离工厂、公路旁等嘈杂区和各种无线电和微波的干扰。地面可以安装在水泥地上，如果没有则需做一块尺寸为：1m×1m×0.2m带钢筋的水泥板。按照操作手册组装卫星天线，室内单元(CB)的RX和TX通过两根75欧姆的同轴电缆和避雷器与室外单元相元LNB和BUC分别相连，千万不能接颠倒了。

双向IPSTA

R卫星宽带通讯的软件系统

与对现在党员远程教育系统的亚六卫星不同，双向1PSTAR卫星宽带通讯的对星工作非常麻烦。它需要用专门的对星软件，所以它的对星工作需要专门的工程师来进行。因此双向IPSTAR卫星宽带通讯的软件系统包括对星软件(IUAT)和调制解调器(CB)的使用软件。以北京关口为例，工程师要配置PC测试并测试CB和PC之间连通。打开PC的TCP／IP协议，配置IP地址、子网掩码、默认网关，首选DNS服务器。如图4

注：因为新CB为出厂时为统一默认配置。所以一般情况下调试第一次使用的CB均可按图1中所示进行配置。

CB的默认IP为192.168.5.100，登录端D?g8080，将本机的网卡IP设置成192.168.5*，然后在开始一运行中输入cmd，然后输入ping.192.168.5.100(即CB地址)。图5

如果PC屏幕上面出现如上图的英文吗，则本机的CB是连通的。

1、天线对星软件(IUAT)的使用

安装运行IUAT软件，点“Loadprofile”加载于CHN一开头的频率文件；加载完成后，重新启动IUAT，更新加载的频率文件。如图6-7

随后工程师按照软件提示进行对星调试，调试天线的方位角和仰角，直到TO LL Es／No数值出现且为最大值时，紧固天线螺丝。接着进行卫星Toll信息扫描，搜索可用的频率。大约需要2-5分钟的搜索过程，如果该过程长期不响应，则可重新运行IUAT。搜索结束后，校准发射功率，调整极化角。进行上行链路质量控制测试，IUAT QC通过实际电缆线传回的数据报道，当ToII和QSTAR均显示Pass时为成功。如图8

对星完毕后，更换实际电缆连接到CB，再次重复IUAT所有步骤。再次用Ping的命令，Ping.192.168.1.1测试CB到卫星地面关口站的链路是否畅通。

2、CB配置软件的使用

工程师启动Internet Explor浏览器，输入地址http：／／192.168.5.100：8080／xwebgateway.cg’l(划线部分为CB地址，第一次配置使用此默认地址，以后随CB具体配置改变)和党员远程教育软件使用相同，都是在浏览器输入地址。查看窗口右侧“Login status message”框中的登陆状态信息，当出现“Loginsucceeded”时为端站登陆卫星网络成功。如图9

首先进行Netwo rking的配置，在Username(用户名)栏中输入“ADMIN”i在Password(密码)栏中输入“operator”；单击Submit；(注：此用户名和密码为系统默认，不可以更改。)然后提交图10

继续Networking的配置，NAT选项是否开启要根据业务实际需要。一般情况，选择“Disable”；在Interface项下面的EthernetLink一栏中输入CB的新1P地址；CB的新地址一般为网络地址+1，如某CB分得一段IP为：192.168.100.0／24，则CB的IP设置为192.168.100.1，掩码：255.255.255.0，点OK，保存更改。

第6篇：卫星通信系统范文

（1）地球站的安全问题地球站作为卫星通信网络地面应用系统的重要组成部分，是负责发送和接收通信信息的地面终端，地球站的数据和发送的信令是用户行为的直接体现。作为卫星通信网络中的节点，地球站的正常运行直接关系到整个卫星通信网络通信的质量高低和安全性。地球站异常包括很多方面，除了地球站本身的故障之外，还包括地球站被仿冒、丢失，被非法用户使用或者被敌方缴获等。在非安全的环境下，敌方可以通过监听网络、控制信道，分析网络管理信息的模式、格式和内容，获得通信网的大量信息，这些信息包括网内地球站成员及其入退网事件，通信流量和多个地球站之间的通信频率。同时，也可以直接伪造、篡改网控中心信息、对地球站设置非法参数、干扰地球站的通信流程、使地球站之间的通信失败、使合法用户异常退网。敌方还可以侵入地球站，干扰网管主机、窃取网络配置信息、篡改网络运行参数等。造成地球站异常的这些原因中，由于用户的非法操作和非法用户的入侵行为引起的异常，对卫星网的安全威胁更大，造成的损失更严重。因此，通过卫星网络检测到地球站的行为异常，对整个卫星通信网的安全运行具有重要的意义。（2）地球站的工作网管中心相当于管理器，主要完成网络管理与控制功能，是全网的核心控制单元（ControlUnit，CU），其信令在卫星网中担负网络管理协议的作用。网络管理与控制功能可以是集中式或分散式，对于星上透明转发卫星通信系统，卫星不具有星上处理能力，只完成放大、转发的功能，由地面的主站集中进行网络管理与控制。卫星网管作为一个资源管理控制系统，它对全网的信道资源、地球站配置资源、用户号码资源进行控制；同时它作为操作员对全网的通信进行控制、检测和干预，向用户提供配置资源管理查看的接口以及资源状态显示和统计接口，并将当前通信系统中的异常情况向用户进行报告；它还具备用户设备操作权限管理、网控中心其它设备管理等功能。

2卫星通信网入侵检测系统的实现

2．1入侵检测系统的体系结构

入侵检测是检测计算机网络和系统以发现违反安全策略事件的过程。如图2所示，作为入侵检测系统至少应该包括三个功能模块：提供事件记录的信息源、发现入侵迹象的分析引擎和基于分析引擎的响应部件。CIDF阐述了一个入侵检测系统的通用模型，即入侵检测系统可以分为4个组件：事件产生器、事件分析器、响应单元、事件数据库。

2．2入侵检测系统的功能

卫星通信网络采用的是分布式的入侵检测系统，其主要功能模块包括：（1）数据采集模块。收集卫星发送来的各种数据信息以及地面站提供的一些数据，分为日志采集模块、数据报采集模块和其他信息源采集模块。（2）数据分析模块。对应于数据采集模块，也有三种类型的数据分析模块：日志分析模块、数据报分析模块和其他信息源分析模块。（3）告警统计及管理模块。该模块负责对数据分析模块产生的告警进行汇总，这样能更好地检测分布式入侵。（4）决策模块。决策模块对告警统计上报的告警做出决策，根据入侵的不同情况选择不同的响应策略，并判断是否需要向上级节点发出警告。（5）响应模块。响应模块根据决策模块送出的策略，采取相应的响应措施。其主要措施有：忽略、向管理员报警、终止连接等响应。（6）数据存储模块。数据存储模块用于存储入侵特征、入侵事件等数据，留待进一步分析。（7）管理平台。管理平台是管理员与入侵检测系统交互的管理界面。管理员通过这个平台可以手动处理响应，做出最终的决策，完成对系统的配置、权限管理，对入侵特征库的手动维护工作。

2．3数据挖掘技术

入侵检测系统中需要用到数据挖掘技术。数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。将数据挖掘技术应用于入侵检测系统的主要优点：（1）自适应能力强。专家根据现有的攻击从而分析、建立出它们的特征模型作为传统入侵检测系统规则库。但是如果一种攻击跨越较长一段时间，那么原有的入侵检测系统规则库很难得到及时更新，并且为了一种新的攻击去更换整个系统的成本将大大提升。因为应用数据挖掘技术的异常检测与信号匹配模式是不一样的，它不是对每一个信号一一检测，所以新的攻击可以得到有效的检测，表现出较强实时性。（2）误警率低。因为现有系统的检测原理主要是依靠单纯的信号匹配，这种生硬的方式，使得它的报警率与实际情况不一致。数据挖掘技术与入侵检测技术相结合的系统是从等报发生的序列中发现隐含在其中的规律，可以过滤出正常行为的信号，从而降低了系统的误警率。（3）智能性强。应用了数据挖掘的入侵检测系统可以在人很少参与的情况下自动地从大量的网络数据中提取人们不易发现的行为模式，也提高了系统检测的准确性。

3结束语

第7篇：卫星通信系统范文

关键词：卫星通信天线系统防雷设计

Abstract: this paper mainly analyzed the satellite communications antenna system equipment composition and lightning protection level classification calculation, focusing on the integrated lightning protection system design, to improve satellite communication stations of the integrated lightning protection ability has the practical significance.

Keywords: satellite communications antenna system lightning protection design

中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：

概述

卫星通信天线是卫星通信基站的重要组成部分。卫星通信基站的卫星天线一般架设在建筑物楼顶上，相对周围环境而言，目标比较突出，从而导致雷击概率增多，通信基站常常遭受雷害，导致通信设备损坏、系统瘫痪。

雷击的危害主要有四个方面：1、直击雷；2、雷电波侵入；3、感应过电；4、地电位反击。以上四方面中雷电对卫星通信天线系统的危害主要以雷电波侵入、感应过电压与地电位反击三者居多，这三者统称为雷电电磁脉冲。据有关统计资料，直击雷的损坏仅占15%，而雷电电磁脉冲的损坏占85%。因此，对雷电电磁脉冲的防护是防雷系统设计的重点。

设备组成

本次卫星通信天线防雷系统的设计以3.0米环焦通信卫星天线为设计对象，卫星通信天线系统包括室外部分设备、室内部分设备、以及室内及室外设备之间的连接电缆。

室内设备包括伺服控制单元（简称ACU）、伺服驱动单元（简称ADU）、信标接收机。

室外设备为卫星天线，包括天线头、天线座、方位俯仰极化电动机、方位俯仰传感器、方位俯仰极化限位开关、倾角仪等。

室内及室外设备之间的连接电缆包括强电电缆及弱电电缆。

防雷等级分类计算

卫星通信天线一般架设在建筑物的楼顶，在卫星通信天线系统防雷设计时，首先是要确定建筑物的防雷等级，从而进一步分析确认卫星天线系统的防雷设计的相关指标参数。《建筑物防雷设计规范》(GB50057－97 2000)中，对建筑物防雷等级的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。

建筑物年预计雷击次数应按下式计算：

N = k * Ng * Ae（1）

式中：N ──建筑物年预计雷击次数（次／a）；

k ──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；

Ng ──建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2・a）］；

Ae──与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。

雷击大地的年平均密度应按下式计算：

Ng ＝ 0.024T d 1.3（2）

式中：T d──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。

建筑物等效面积Ae是其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法分以下三个方面：

（1）当建筑物的高H小于100m时，其等效面积按以下公式计算：

（3）

式中： L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高（m）。

（2）当建筑物的高H等于或大于100m时，建筑物的等效面积按下式计算：

Ae ＝[ LW＋2 H（L＋W）＋πH2 ]・10-6 （4）

（3）当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。

（4）

按以上公式计算得到N后就可以确定防雷等级了。

综合防雷系统设计

防雷设计是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击危害的因素进行综合防护，才能将雷害减少到最低限度。这种综合防护主要包括接闪、分流（保护）、均压、屏蔽、接地、合理布线等要素。

图一所示为天线系统防雷示意图，分为室内设备和室外设备、器件。

室内设备：逆变电源、信标接收机、ACU、PDU、防雷箱。

室外设备、器件：屏蔽箱、分线盒、方位编码器、俯仰编码器、倾角仪、极化限位开关、方位限位开关、俯仰限位开关、极化电机、方位电机、俯仰电机。

图中：线缆W1为编码器连接线缆、W2为其它(极化限位、方位限位、俯仰限位、倾角仪)连接线缆、W3为极化电机连接线缆、W4为方位电机连接线缆、W5为俯仰电机连接线缆。

其中，线缆W1在天线控制器后面板处进行了分线，分为线缆W1-1(连接方位编码器插接口)、线缆W1-2(连接方位编码器插接口)。

线缆W2在天线控制器后面板处进行了分线，分为线缆W2-1(连接倾角仪插接口)、线缆W2-2(连接极化限位插接口) 、线缆W2-3(连接方位限位插接口) 、线缆W2-4(连接俯仰限位插接口) 。

天线室外设备整体防护

目前我国《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94 2000）采纳了国际电工委员（IEC）推荐的“滚球法”作为避雷针保护范围的计算方法。通过计算，3.0米环焦通信天线的避雷针的制作规格为：2根长度为1500mm的圆钢，圆钢的直径为16mm。

在天线主面顶点和副面中心安装2根以上规格的避雷针，避雷针可以使卫星天线始终处于以避雷针顶点为顶点的90圆锥体保护范围内。避雷针与卫星天线安装基础的接地桩用截面积25mm2的紫铜蛇皮线连接。

注：每根引下线处的冲击接地电阻不能大于5Ω。

线缆防雷设计

连接室内和室外设备的电缆分为强电电缆和弱电电缆，均采用带屏蔽层的电缆，并传入钢管进行保护。为了防止强电电缆和弱电电缆之间产生干扰，强电电缆和弱电电缆需要分别独自进行穿线，因此需要两根平行走线的钢管用来传输线缆。两根钢管采用地埋方式，钢管的内径（直径）为8cm。

出户端防雷

按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》上的相应防雷规范，对天线强电电缆和弱电电缆在出户端进行接地。方式是在室外出户端安装一个屏蔽箱。

强电电缆和弱电电缆进入屏蔽箱后，剥离一段塑料外皮，用压线槽压紧各线的屏蔽层，两根强电电缆的屏蔽层进行串联，然后由接地线单独连接到接地汇流排；三根弱电电缆的屏蔽层进行串联，然后由接地线单独连接到接地汇流排。以上接地线的线径均选用16mm2的多股铜线对其进行连接。连接关系见图二所示―屏蔽箱内线缆连接示意图。

屏蔽箱的接地线从屏蔽箱出来后，需要就近接地，此距离不应超过50cm。

图二屏蔽箱内线缆连接示意图

入户端防雷

按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》上的相应防雷规范，对天线强电电缆和弱电电缆在入户端处设置了一个防雷箱。箱内安装了两台电源浪涌保护器（SZGMV20-385），分别连接方位电机线缆和俯仰电机线缆。以及信号浪涌保护器SZGLS5-1JX16（连接编码器连接线缆）和SZGLS5-1JX26（连接极化电机线缆、倾角仪线缆、其它连接线缆）各一台。连接示意图见图三―防雷箱内SPD和线缆连接示意图。

为了安全起见及使用和维护方便，按照电源系统的多级防护原则，采用保护器与强电电缆和弱电电缆并联的方式对强电电缆和弱电电缆上的雷电残压进行泻放，用于抑制从传输线缆侵入的雷电过电压和操作过电压对天线控制器（ACU）的危害。

接线方式可采用将线缆截断，然后在防雷箱内各浪涌保护器接线端子上压接，再将各浪涌保护器的接地线在防雷箱内统一汇流合为一根接地线，将其连接至接地汇流排。以上接地线的线径均选用16mm2的多股铜线对其进行连接,并就近接地，此距离不应超过50cm。

图三防雷箱内SPD和线缆连接示意图

各防雷器材选购主要技术参数见表一：

结论

第8篇：卫星通信系统范文

关键词：卫星通信 信道编码

中图分类号：V271 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0023-02

随着国内民用航空系统的发展，卫星通信成为其不可缺少的一部分，中国民航局在《航空承运人运行中心（AOC）政策与标准》中规定，卫星通信是无线电语音通信的主要通信方式。卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务（ATS）、航务管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空卫星通信系统以卫星为中继站，将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系统传输语音及数据信息。由于卫星运行轨道距离地面几百、几千、甚至上万公里，因此覆盖范围远大于一般的微波通信系统。在卫星通信中，受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响，信号会出现较大的畸变，在功率受限的情况下，需要采用较强纠错能力的信道编码方法来实现，将信号误码率降低。

1 现状

铱星系统为低轨卫星系统，卫星运行轨道高度为733米到785米，66颗卫星组成星座，覆盖了地区包括南北两极的全部区域，可支持的数据速率为4.8kbps（语音）和2.4kbps（数据），传输时延大于2.6ms。使用码率r=3/4，约束长度为7的卷积码作为前向纠错码。铱星系统轨道高度低，路径衰减小，传输时延短，便于减小卫星和终端的体积，成本低。

海事卫星系统是一种高轨卫星系统，也是一种地球同步轨道卫星，卫星轨道高度大约为35700km。海事卫星系统使用卷积码编码，维特比译码。

早期的民航卫星通信系统主要用于前舱语音通信，保证前舱及时地与地面建立通信。随着民用航空的发展，人们对于后舱使用卫星通信业务的要求也越来越迫切，而后舱通信的关键是大量数据同时传输，卷积码的纠错性能已经不能满足新一代的卫星通信系统。对于要求越来越高的卫星通信系统，高的传信率和低的误码率成为了衡量系统好坏的一个标准。新兴的Turbo码和LDPC码是卫星通信系统中较为理想的信道编码方法。

2 数字卫星通信系统

数字卫星通信系统模型如图1所示，u是信道编码器的输入，对u加入冗余校验位，按照某些编码规则编码后，编码器输出。卫星信道充足的带宽允许系统以较低的码速率传输数据，数据之间的符号干扰可以忽略，信道引入的加性噪声和干扰可以用高斯白噪声来模拟，并且这种噪声在符号之间是相互独立的。所以卫星信道基本上是加性高斯白噪声信道（AWGN）。

3 Turbo码

最初的Turbo码是由Berrou提出，编码结构中将两个系统递归卷积码（RSC码）通过交织器并行连接，一个信息比特产生两个对应的校验位信息，这两个RSC吗的编码器结构相同。它的译码采用迭代译码方案，两个分量码轮流调用软输入软输出（SISO）译码器，进行迭代译码。Berrou和Glavieux经过大量实验验证，采用随机交织器的Turbo码，信息序列长度为65535比特，通过18次迭代译码，在信噪比Eb/N0为0.7dB时，码率1/2的Turbo码能达到AWGN信道上误比特率（BER）小于等于10-5，从而证明Turbo码是一种逼近容量限的码。

Turbo码编码通过一个交织器将两个分量码编码器并行级联。交织器将信息比特重新置位，使得相同信息序列内的输入比特按照不同的方式排序。

假设信息位位数为k=1，定义输入信息序列长度为N，信息序列为，其中。输入信息一方面输入分量码1的编码器进行卷积编码，同时输入信息进入交织器交织后，产生相同长度但比特位信息不同的序列。然后将输入到分量码2的进行编码，从而得到了和这两个不同的校验序列。假设分量编码器1采用码率1/2系统递归卷积码（RSC码），同时分量编码器2也采用这种分量码，那么在不使用删余技术时整个Turbo编码器的码率就是1/3。整体码字由系统比特序列和校验比特序列和构成。这就是说时间i的编码输出为，其中。

为了提高Turbo码的效率，减少校验位，我们可以使用高码率的分量码，还可以对两个校验序列进行有规律的删余，接收端再将接受到的比特序列与信息序列复用起来，复用后的传输序列会输入到数据调制器。举例如下，为了将Turbo码的码率提升至1/2，可以按照如下的删余矩阵对两个校验序列进行删余

其中矩阵P第t行的0，表示将删掉校验位中的第t比特校验信息。那么如上所示的P矩阵表示删去校验序列中的偶数比特信息和中的奇数比特信息。要获得更高码率的Turbo码，可以参考文献[3]，获得更多的删余Turbo码性能分析和删余矩阵。经过删余后，在i时刻Turbo码编码器的输出为，其中由和交替组成。

Turbo码采用分量码迭代译码，将两个分量译码器dec1和dec2串行连接进行译码，其中分量译码器的输入输出均为软信息，而且译码过程中对应的交织器与编码中所使用的交织器类型相同。第一个译码器dec1对分量码1进行MAP译码，然后输出关于信息序列中每一比特的后验概率值，并从这个后验概率信息中分离出外信息，通过交织器后，输入到dec2；第二个译码器dec2将dec1输出的外信息作为dec1的先验信息，对分量码2进行MAP译码，输出针对交织后信息序列中的每一比特后验概率值，最后从这个后验概率值中分离出外信息值，对其解交织后输入dec1，进行下一次译码。经过这样的多次迭代，从dec1或dec2输出的外信息数值会趋于稳定，后验概率比将逼近于最大似然译码，即以迭代译码的局部最优解来近似得到最大似然译码的全局最优译码结果。

4 LDPC码

R.G.Gallager提出的LDPC（低密度校验码）采用随机方法构造校验矩阵，在迭代译码算法下，LDPC码也能逼近信道容量。

根据双向递归快速编码算法设计实现LDPC码的编码器。准循环双对角LDPC码，它同时具有准循环和双对角两种结构特性。作为一种准循环LDPC码，它的校验矩阵由多个大小相等的子矩阵构成，每个子矩阵为全零方阵或单位阵向右循环移位的置换矩阵。

LDPC码可采用多种方式译码，即大数逻辑译码（MLG），比特翻转（BF）译码，加权的比特翻转译码，后验概率（APP）译码，以及和积算法译码。和积算法在这五种译码算法中显示出最好的误码率性能，它的译码算法是基于置信度传播的迭代译码。类似于Turbo码的迭代译码过程，下一次迭代的输入是上一次译码输出时计算出的码符号可靠度量度。译码过程会迭代进行，直到满足算法中要求的停止条件。最后，根据计算出的码符号的可靠度量度，做出硬判决。

LDPC码在各种信道条件下，都比相同的目前已知的编码方式有更好的性能。对于长码，LDPC码的性能要超过Turbo码。

5 性能仿真

我们在AWGN信道上的信息传输模型为：

其中，服从高斯分布N（0，1），是与编码序列对的调制信息。若采用BPSK调制，则信道上传输的离散发送符号为

通过信道的传输、接收端相干解调，那接收机的匹配滤波器在i时刻的输出采样值为。

给出信息序列长度120，1/3和1/2码率的Turbo码短帧长仿真结果，见图4。采用分量码为（1，15/13）系统递归卷积码，分量码的结尾处理方式为截断和归零。调制方式为BPSK，信道为AWGN信道，译码算法为Log-Map算法，迭代8次。本文的交织器采用QPP交织器。

同时，图2给出了（1280，2560）码长的LDPC码性能仿真，其中包含两个LDPC码（分块数分别为8×16和16×32）。采用归一化最小和译码，其中归一化修正因子α取值为0.75，信道模型为AWGN信道，调制方式为BPSK调制，无量化迭代50次，每个点均统计800个错误帧。

6 结语

Turbo码近似于随机码，有较强的纠突发错误的能力，因此，被认为是应用于卫星ATM网络较理想的信道编码方式。而对于长码，与LDPC码对此，Turbo码存在错误平层，所以长码倾向于LDPC码，以提高系统性能。

参考文献

[1] 王新梅，肖国镇.纠错码-原理与方法[M].西安：西安电子科技大学出版社，1991.

第9篇：卫星通信系统范文

基于卫星通信的远程医疗系统以广播通信卫星系统作为远程医疗系统主要通信信道，地基通信系统为补充。系统具有多个小型卫星上行站、接收站，在发达的城市医疗专家中心设固定卫星上行站主站，医疗被服务点设卫星站从站。医疗服务点可以通过现有可靠的地基通信系统，例如IP网、移动电话网、微波站等与卫星站通信。也可以将卫星站系统架设在医疗服务点旁边。多组点对点远程医疗服务时，可以同时利用多路卫星信道。

附图为系统结构拓扑图。

系统组成

1、广播通信卫星与卫星站系统

卫星通信的使用的卫星系统，可以是高轨道同步广播通信卫星，也可以基于多个低轨道小型专用卫星VSAT（Very Small Aperture Terminal）组成的卫星网。VSAT地球站是一种天线口径很小的卫星通信地球站，又称微型地球站或小型地球站。其特点是天线直径很小(一般为0.3-2.4米)，设备结构紧凑、固体化、智能化、价格便宜、安装方便、对使用环境要求不高，且不受地面网络的限制，组网灵活。

卫星地面站可借用广播电视或电信等系统固定卫星地球站，或使用便携式的卫星发射接收系统（移动卫星转播车等）。卫星地球主站通过卫星网关、编码器，条件接收发送设备，DVB／IP复接器，调制器，变频器发送设备，接收设备，变频器，解调器等设备与卫星链路相接。如果在移动中设施如：汽车、远洋船只、大型航空器上，还必须具有能进行实时跟踪的天线自动定位系统。

2、呼叫中心系统

医疗服务对象使用Internet、电话、传统书信等一切方式联系呼叫中心寻求帮助。呼叫中心承担整个远程医疗的医疗专家中心与医疗专家中心，医疗专家中心与医疗服务对象的联络。根据医疗服务对象的需求，分层次组织各地远程医疗专家中心工作。呼叫中心可以进行初步咨询，对需要卫星通信的远程医疗进行安排。

3、医疗服务系统

所有能够参加远程会诊的医疗专家中心安装远程医疗专家端软、硬件。需要会诊时，由申请会诊方向医疗专家中心发出会诊需求援助申请。请求确认后，安排医疗专家参加会诊。在整个会诊过程中，专家会诊终端与其它远程会诊终端随时保持音频和视频的联接，再辅以屏幕取景、白板共享等数据工具，使得多方的沟通更加流畅。医疗服务系统由以下几部分组成：

（1）医疗电子数据采集诊断系统：如采用数字成像仪、超声测探自动记录仪采集高分辨率的X光片、CT扫描图等；

（2）视频通信系统：提供面对面的可视化实时通信系统，进行视频会议、卫星电话通信等；

（3）远程操作控制系统：如机器机械手等外科手术操作设备；

系统应用

1、医疗卫星电视

在自然灾难地区和流行疫情突发的“热点”地区，医疗卫星电视不仅将提高易出事故的地区医疗服务的质量，而且解决一定数量的其它迫切问题，如：视频广播紧急训练和提高整个地区医疗人员的某些方面技能水平 。外科手术。组织在线指导讲解与关于医学的专题研究和会议。

2、提供点对点医疗服务

在紧急状态下，利用卫星网络为海洋远洋船只、航天飞行器上提供医疗服务。医疗专家不但进行远程诊断，还可以通过远程操作的机器人机械手来直接进行手术治疗的服务。

基于卫星通信的远程医疗系统可以解决许多患者各种困难。如：因为地理、经济因素不便与到医院治疗；因为跨国签证原因无法到治疗；因为年老需要家庭照料不愿离开家乡；因为病情危重无法转移异地治疗。

3、医疗资料汇集、广播

在地理分散的各地区，可建立本地医疗服务的子数据中心，汇集本地远程医疗服务需求；集中上传到远程医疗专家服务中心。远程医疗专家服务中心通过卫星不断进行医疗信息数据广播，提供解决的各地医疗服务需求的数据、方案。