卫星通信论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇卫星通信论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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1．1MAC－Idle状态MAC－Idle状态中不存在TBF，MES监视CCCH上子信道的相关传呼。MES可能采用DRX(非连续接收)监视CCCH。在MAC－Idle状态，上层可请求传输一个上层PDU(协议数据单元)，这就会触发在PDCH上建立一个TBF并由Idle状态转入MAC－Shared状态，或者有可能通过RRC流程或者是RLC/MAC流程在DCH上触发建立一个TBF，MES会在完成建立DCH后由Idle状态转入MAC－Dedicated状态。

1．2MAC－Shared状态在MAC－Shared状态中，MES分配无线资源提供TBF用于在一个或多个PDCH上产生点到点连接。TBF用于在网络和MES之间单向传输上层PDU。在MAC－Shared状态，上层可请求传输一个上层PDU，这就会通过RRC流程在DCH上触发建立一个TBF，这将会使MES由MAC－Shared状态转入MAC－DTM状态。当上行链路和下行链路中的TBF都被释放时，MES返回到MAC－Idle状态。当重新配置PDCH到DCH的所有无线承载，释放完PDCH上所有的TBF并建立第一个DCH时，MES将会由MAC－Shared状态转入MAC－Dedicated状态。

1．3MAC－DTM状态在MAC－DTM状态MES将无线资源分配给一个或多个DCH和一个或多个PDCH。在MAC－DTM状态当所有在PDCH上上行或下行的TBF都被释放之后，MES进入MAC－Dedicated状态。在释放了所有的DCH之后，MES进入MAC－Shared状态。在释放了所有的PDCH和DCH之后，MES进入MAC－Idle状态。

1．4MAC－Dedicated状态在MAC－Dedicated状态MES分配无线资源以提供一个或多个DCH(专有信道)。在释放掉所有的DCH之后，由MAC－Dedicated状态转入MAC－Idle状态，当从DCH到PDCH(分组数据物理信道)的所有无线承载都被重新配置以后，MES将会在释放完所有的DCH并在PDCH上建立第一个TBF时由MAC－Dedicated状态转入MAC－Shared状态。

1．5MAC层对组呼的支持由于GMR－1系统的MAC层不支持组呼功能，所以要对MAC层做一些改变。我们设计了组呼模块，它和单呼模块是并列的关系。根据逻辑信道的映射和MAC层的状态来区分单呼和组呼两个模块通道。组呼工作在电路域，只跟DCH有关，跟PDCH无关［5］。所以在MAC状态机中加入两个状态，分别是MAC－Ready－Gcc(组呼控制)状态和MAC－Dedicated－Gcc状态。工作在MAC－Dedicated－Gcc状态下的主/被叫移动台，正常接收MACDATA，状态不变;在释放掉所有DCH后，由MAC－Dedicated－Gcc状态转入MAC－Idle状态。主叫移动台发起组呼时，RRC层利用原语参数配置MAC层状态;接收下行报文时，MAC层根据MAC－Dedicated－Gcc状态将消息递交给上层组呼模块。图4是主叫用户的组呼MAC转移图。被叫侧成员移动台根据接收到的NCH逻辑信道通知MAC层转入MAC－Dedicated－Gcc状态，工作在组呼模块。流程如图所示。图5是被叫成员移动台组呼MAC状态转移图。集群组呼中，网络要向多个成员移动台发送寻呼通知消息，因此需要采用广播的方式发送。我们增添NCH为组呼通知信道。由于系统资源有限，这里我们借用未配置的CBCH逻辑信道的位置来配置NCH逻辑信道，NCH逻辑信道的突发结构和调制解调编解码方式与CBCH逻辑信道保持一致。例如，如果BCCH指派CBCH使用第一帧，则NCH使用2、3、4帧，如果BCCH指派CBCH使用第1、2帧，则NCH使用3、4帧，余此类推。

2MAC层PTT竞争随机接入回退策略

当组呼讲话方释放组呼上行信道时，讲话方用户在上行DACCH(专有随路控制信道)信道上发送“UPLINK_RELEASE”消息，表明讲话完毕。当一个组呼中有几个用户要同时讲话时，会产生讲话权的竞争。组呼成员也可能有不同的优先级，这时候需要一种竞争策略来解决［6］。以下举例为组呼信道采用8时隙结构，编码的话音为2．4kbits/s。网络收到讲话方上行信道的“UPLINK_RE-LEASE”消息以后，在组呼信道的下行信道的DACCH上向所有组呼移动台发送“UPLINK_FREE”消息，表明上行信道空闲，允许新的讲话方使用上行信道。需要讲话的组呼用户，在下行信道上收到“UP-LINK_FREE”消息以后，采用直接强占和随机接入相结合的方式，在组呼上行信道发送“UPLINK_AC-CESS”消息，消息被封装在NT5上，直接抢占第一帧，随后的随机时间选择为T，回退的最大帧数为F，则T=40ms*F。考虑到2比特的用户优先级，让优先级高的用户有较大的概率竞争成功，设用户优先级为m，退的次数为n，回退的最大帧数为F，则F=(m+5)*n，其中m=1，2，3;n≥1。

当n=0的时候，四个级别的用户都抢占第一帧，此时F=1。用户优先级m和回退次数n与回退最大帧数F关系部分如表1所示。下面以用户优先级m=0为例，随后的随机时间选择为200ms(5帧)，400ms(10帧)，600m(15帧)，和800ms(20帧)总计2s秒钟的时间争用上行信道，方法如图6所示。按下PTT移动台，在最初开始的一帧直接发送“UPLINKACCESS”请求，若有碰撞，随机占用之后的5帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，若还有碰撞，随机占用后续10帧之一发送“UPLINKAC-CESS”请求，还有碰撞，随机占用后续15帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，一直到，随机占用后续20帧之一发送“UPLINKACCESS”请求，任意帧周期，当下行链路由“UPLINKFREE”转换成“UPLINKGRANT”时竞争结束。任何一个按下PTT的移动台直接抢占最初的一帧发送“UPLINKACCESS”，在后续的2秒钟的时间内又可以竞争上行信道四次，竞争期间，如果收到网络在下行信道上发送“UPLINK_GTANT”，则竞争结束。

当网络成功收到一个“UPLINK_ACCESS”消息以后，在组呼信道的下行DACCH信道上发送“UP-LINK_GRANT”消息，用于告知竞争成功用户可以使用上行信道，其它用户不再进行竞争，直到再次收到“UPLINK_FREE”消息为止。这里我们考虑的是有竞争冲突时，保证优先级高的用户有较大的概率竞争成功。通过以上的描述，分析计算可得。从公式可以看出，优先级高的用户，产生冲突的概率低，这样就很好的保证了优先级高的用户有较大的概率竞争成功。假设一个优先级为0、3的用户，其竞争产生冲突的概率曲线如图7所示。从图中可以看出，优先级高的明显比优先级低的冲突概率小，当n的取值逐渐变大，p越小，当n为5时，概率几乎为零了。事实上，n值不能取很大，应为值越大，虽然冲突概率很小，但是从PTT按下到响应这个时延过大，这不是我们所期望的。所以这个退避算法兼顾了n值不能太大，冲突概率小。

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1.1基本框架的模块设计思路

对于卫星通信企业来说，卫星通信业务是其最根本的核心产品，卫星通信企业是通过向客户销售卫星通信业务产品，以实现满足客户需求、增加客户价值和公司盈利发展。因此，我们首先选取卫星通信业务为切入点，希望采用价值链分析方法对卫星通信业务产品的全生命周期进行细化分解，力争能够理清、认识、理解各组成环节要素及其相互关系，为基础框架的设计奠定基础。如图1所示，在一个卫星通信业务的全生命周期中，主要包括了前期客户需求调查研究、业务规划、产品设计、能力建设，中期的市场营销、业务开通、服务保障、运行维护，以及后期的业务产品退出或转型升级等各环节要素；另外在其各个环节实施过程中还需要企业人力、财务、质量管理、知识管理、品牌建设等运作管理环节进行基础支撑保障。从图1可以看出，卫星通信业务的全生命周期基本上分为两个阶段，第一阶段为前期卫星通信业务规划和能力建设，其主要完成了由战略和业务目标驱动，进行基础设施建设和形成业务产品或服务能力；第二阶段为中后期的卫星通信业务的运营和服务，主要承担了对业务产品进行运营管理并形成服务能力和产生收益。两个阶段之间相互关联、协同发展。业务规划与能力建设工作是运营与服务工作的前提和条件。只有设计出满足市场需求的业务产品，并能够及时具备能力并推出市场，才能够向客户提供满意的服务和可靠地运营保障；另一方面，运营与服务工作是业务规划和能力建设的实现和发展。业务规划和能力建设工作完成之后，必须通过运营和服务来实现产品销售和客户价值增加，在给客户提供服务的过程中不断发现和挖掘客户需求，并能够及时反馈给业务规划与能力建设进行业务产品的改进、提升和开发，从而形成最令用户满意、最具竞争力的优质服务产品。与此同时，两个阶段的各个环节都需要企业管理来进行支撑和保障。对于运营服务型企业来说，其更加关注运营与服务，所有业务规划与建设以及企业管理工作，都是企业为了通过运营服务产生价值、满足客户需求所需不同层面的服务保障工作。因此，为了在基础框架中突出强调卫星通信业务的规划建设和运营服务支撑的两个关键环节，同时体现出企业管理的基础支撑和保障作用，我们从总体上将卫星通信业务基本框架分为三大模块，即，战略与基础设施模块、运营与服务模块和企业管理模块，如图2所示。

1.2基本框架的层次设计思路

客户的卫星通信业务需求分类多种多样，我们可从市场、产品、资源和组织四个关键因素进行分析研究。客户购买的是卫星通信业务产品，而卫星通信企业的核心基础设施所能支撑的仅是企业向客户提品所需要的资源能力，要想将资源能力转化为客户需求实现，还需要通过卫星通信业务产品进行有效衔接。对于卫星通信企业而言就是对各种卫星通信资源和服务能力进行规划、设计和组装，形成了可以独立计价和运维支撑的业务产品。此外，客户所需业务产品多样，卫星通信服务商还需要结合供应商或者合作伙伴的基础设施资源进行有效组合使用，以发挥核心资源的最大效能和满足客户需求实现。因此，客户需求的实现主要由卫星通信企业的市场、业务、资源和供应商等关键因素协同完成。另外一方面，在基本框架的设计中，我们希望构建起能够面向客户的端到端运营服务支撑体系，即以客户需求为引导，业务实现为手段，资源、供应商和组织管理流程为保障的运营服务体系。主要经过市场需求的挖掘、提炼与转达，业务的开发、集成与实施，调动内外部资源，最终实现业务并反馈给用户的过程，如图3所示。该过程中，输入端是市场，输出端也是市场，形成的是一个从市场到市场的端到端的闭环，从而最终实现为客户提供最为优质和满意的服务。综上所述，为了表明客户需求实现过程中四个关键要素及其之间的相互支撑关系，并强调打造端到端的高效运营服务体系，我们在三大模块基础上，又将卫星通信业务基本框架划分为四个层次，包括市场层、业务层、资源层和供应链层，如图4所示。如图4的层次设计，将市场层放在最高层客户紧邻的第一位，突出强调企业是从客户需求出发，以客户需求为根本依据的理念；逐级向下的各层分别为业务层、资源层和供应链层，充分体现了客户需求实现是通过具体业务来实现，业务产品需要资源提供支撑，最底层的供应商和合作伙伴为企业提供除核心资源以外所需配套资源的各要素协同关系。这种层次设计充分体现出卫星通信企业的以客户为中心为市场服务的运营理念。

2基本框架各模块的设计

根据前述基本框架结构设计思路，我们对卫星通信业务基本框架各模块进行进一步设计和定义，各模块功能描述如下。战略与基础设施模块设计战略与基础设施模块主要负责指导和支撑运营服务。包括市场战略、资源战略的制定、基础设施规划、基础设施的构筑、产品和服务的开发和管理以及供应链/价值链的开发和管理。其中，基础设施不仅包括空间卫星资源的规划、建造、测控、运营和退役的全生命周期管理，还包括支撑产品运营服务的其他硬资源和软资源，如地面测控系统、客户关系管理、知识共享库，等等。运营与服务模块设计运营与服务模块主要负责客户需求实现和服务保障。包括日常的服务提供、运营支撑准备、质量保障以及销售管理和供应商/合作伙伴关系管理等，其包含所有由客户驱动的直接面向客户的运行和管理工作。组织管理模块设计组织管理模块为完成战略与基础设施模块和运营与服务模块所需进行的公司内部机构组建，包括了任何商业运行所必须的基本的企业或商务支持。

3基本框架各层次的设计

3.1市场层设计

市场层主要包括客户需求挖掘、分析、客户细分、销售和渠道管理、市场营销管理、服务产品和定价管理，以及客户关系管理、问题处理、服务等级协议管理和计费等。在战略与基础设施模块内，市场层提供对企业核心业务产品的规划开发管理，包括制定战略、开发新产品服务、管理现有资源、实施市场及战略等所需职能。在运营与服务模块内，客户关系管理集中考虑客户需求的基础情况和管理。

3.2业务层设计

业务层包括业务的设计开发、业务配置、业务问题管理、质量分析以及业务使用量的计费等。在战略与基础设施模块中的服务开发与管理就是为运营与服务模块提供所需产品或服务能力的规划、开发和建设，它包括服务战略制定、服务的性能管理和评估、确保未来服务需求能力等所必须的功能。在运营与服务模块中业务运行管理聚焦于对客户服务的提供，包括客户需求分析、服务方案设计、和服务保障等客户服务所需的功能性需要。本层的焦点是服务提供和管理，面向客户提供个性化服务。

3.3资源层设计

资源层主要包括基础设施的规划设计、建设和管理，是为支持卫星通信运营服务所需的卫星资源、地面基础设施和软资源等的规划、开发和交付，主要包括卫星资源、卫星测控站、业务监测站、运营服务网络平台、IT系统、知识共享库等，以及新技术的引入与现有资源技术的互相作用、现有资源性能管理和评估，确保满足未来服务需求的能力等所必须的功能。资源管理和运行主要负责卫星资源管控（卫星性能监视、分析和控制）和其他地面基础设资源的运维管理等所有功能性责任，确保各类基础设施资源平稳运转，能够为客户提供所需的端到端服务能力，并直接或间接地响应服务、客户和员工的需求。同时也包括对资源的功能集成、关联和实时数据统计，以便进行信息综合管理和采取提质增效措施。

3.4供应链层设计

供应链层主要包括处理与卫星建造商、设备提供商、集成商和工程服务商等合作伙伴的交互，它既包括基础设施的供应链管理，也包括与供应商和合作伙伴之间关于日常运营的接口管理。

4基本框架的整体设计

综合上述分析，卫星通信业务基本框架模型一方面突出卫星服务商的基础设施规划建设和运营服务支撑的核心重要性，另一方面强调面向客户、聚焦前端提供端到端的服务交付能力，从而我们可以得出卫星通信业务基本框架的整体结构设计，如图5所示。如图5所示，箭头以上半部分代表从卫星通信业务的全生命周期管理和客户需求实现两个维度进行的三个模块、四个层次结构设计思路；箭头的下半部分表示抽象化、可视化的卫星通信业务基本框架结构设计。该基本框架从顶层将卫星通信业务服务商划分为战略与基础设施、运营与服务和组织管理三大模块，并在框架布局上体现出面向客户的服务中战略与基础设施是前提先导，运营与服务是关键实施，组织管理是全过程支撑的运营特点；该框架自上而下的四个层次架构设计，充分体现出卫星通信企业是以客户需求为引导，以业务实现为手段，以资源和供应商为保障的层次递进关系，各层次环环相扣，紧密链接。这种以客户为中心，面向市场的层次设计，确保企业在享用客户需求时更迅速、策略更灵活，大大提供客户满意度，同时能够更优化企业内外部软硬资源的工作效能，以最高效的方式为客户提供最适当的信息服务，真正做到让大市场来主导企业的流程架构。

篇（3）

我厂在2008年“5.12”特大地震发生后，微波站房屋损坏、电源中断，蓄电池损坏，铁塔倾斜；光缆全被打断，通信机房倒塌等所有通信系统全部损坏。六月初首先在映站建立一个卫星小站，在整个抗震救灾过程中，保障了通信畅通，使救灾工作得以顺利进行。但在使用过程中，该卫星通信系统有明显不足：①延时太大，无法及时进行相互交流，让人很难受；②经常无故“死机”，需重新启动语音网关才能恢复正常通信；③小到中雨就中断通信。虽然有这些缺点，但是在震后，泥石流频发，通信线路经常被打断，或是道路被冲毁（故地埋通信光缆也不现实），危险性太大根本无法架设线路，卫星通信的优势就非常明显地体现出来。在恢复重建中，这是一种不可或缺的重要通信手段，我们把缺点尽量进行完善，来满足人们的通信需求。比如延时大的问题，就可由双跳改为单跳，延时就会明显改善，让人能够接受。还有将天线尺寸加大，只要不是暴雨，通信还是能保障畅通。总之卫星通信对震后恢复重建中的我厂来说，还是一种重要的通信方式，对及时了解灾情，指挥救灾能起到关键作用。

篇（4）

2、2004—2012年的8年间，卫星通信消费市场比重增加最多，年均增长5.9个百分点；2012年卫星宽带通信增长最快，为25个百分点。虽然市场主要在美国，但代表着行业发展的新趋势。

3、2004—2012年的8年间，卫星直播增长最快，广播和电视年均增长分别为10.3和6.5个百分点。

4、卫星转发器租赁（转发协议）增长最慢，2004—2012年的8年间年均仅0.8个百分点，比重减少也最多，为4.5百分点，这也许是很多国家将卫星托管或合并给国际或洲际公司组织的原因所在。

5、全球卫星运营业发展很快，但区域差别仍较大，卫星转发器服务也不平衡。例如，美国每30万人有一个转发器，在欧洲是万人一个，而在亚洲，是600万人一个。近几年，后发国家发展较快，排名有所提前，但前四位的排名变化不大，营业收入仍占64%，可用转发器占60%，商业C波段和KU波段转发器容量占61%。前四名分别是国际通信卫星组织（Intelsat）、欧盟SES全球卫星通信公司、法国的欧洲通信卫星公司（Eutelsat）、加拿大电信卫星公司（Telesat）。

二、全球卫星电视用户市场分析

截止到2012年底，全球电视用户至少有11.72亿，家庭普及率53%，数字化率43%、付费用户率66%；卫星电视覆盖97个国家和地区；卫星直播用户（含政府付费）至少有2.88亿，用户率25%左右，少于有线电视。全球卫星电视直播市场大体可分为四个区域，亚太地区欧洲地区，美洲地区，中东和非洲地区。整个美洲是全球最成熟的市场，高清率最高，全球近60％的HDTV频道服务于美洲。欧洲是传统市场，高清率低于美国，卫星宽带有待发展。亚太地区是蓬勃发展的新兴市场，亚太地区日本技术上暂时领先，中国发展速度惊人，按照卫星转发器收入计算，中国卫通从名不见经传一跃排名第13位。全球卫星电视直播市场最大的是亚太地区，用户至少8500万，其中中国用户5430万、印度880万、韩国660万，日本天空用户超500万。但是，中国人口世界第一，占全球人口的19%多，家庭众多，卫星直播家庭普及率还很低。第二是欧洲地区，用户至少有8256万，卫视用户率34%。德国1807万、英国1205万、法国约500万。第三是中东和非洲，大部分属于免费，用户有6177万，卫星电视渗透率为67％。在海湾国家，用户大多是通过双天线或双高频头接收卫星信号。第四是美洲，付费用户占大部，用户至少有5845万，其中美国3403.4万，南美加美国外的北美有2100万。近年来，全球卫星电视直播市场呈现跨越式发展态势，亚太地区迅速崛起，成为耀眼的新秀。尤其是2006年以来，亚太卫视用户快速增加，成为全球最大的市场。2010年，全球新增近2500个卫星付费电视频道，其中超过四成来自亚太市场。由于亚太地区经济发展水平落后于欧美，卫星电视运营商多采用低价战略，迅速占领市场、扩展用户，以求后期获得利润。如印度卫星电视收费标准为每月5美元或更低，这促使数量迅速攀升，直追美国。中国“村通”工程定位于公益平台，免费接收。这些措施，成就了亚太卫星电视市场迅速发展。但是，亚洲卫星电视运营商还不能用更多的资本促进市场成熟，暂时还难与欧美匹敌。

三、卫星通信广播发展的趋势

1、拥有固定通信卫星国家（地区）在减少。

2005年有固定通信卫星公司的国家和地区有33个，现不到30个。近些年，美国和欧洲的一些卫星公司先后托管或合并于国际或洲际卫星公司组织，如美国泛美卫星和回声卫星公司(故据2012年固定通信卫星排行榜合并列出）；欧洲国家多参与欧洲SES全球卫星公司，有荷兰的新天空卫星公司、挪威的电信卫星广播公司、瑞典的天狼星公司、土耳其欧亚卫星公司等。拥有自己卫星公司的国家和地区减少的主要原因，可能是发射和运营固定卫星成本，与收入相比，投入和产出比不高。

2、地面和空间运营结合的模式有扩展的趋势。

卫星通信运营商可分为三类：第一类是以卫星空间段为主的运营商，如国际通信卫星组织（IntelSat）、欧盟SES全球通信卫星公司等。第二类是空间和地域段结合的运营商，如美国DirecTV公司等。由于地面运营比空间运营经济效益高很多，第三类是以地面运营为主的公司，如康卡斯特(Comcast)有线通讯公司。以上三类公司的业务收入各相差一个等级。2012年收入，空间运营最大的国际通信卫星组织为26.99亿美元，空间和地面结合运营的DirecTV公司是前者的11倍，达297亿美元。有线电视运营为主的康卡斯特公司，世界2000强排56位，营业收入626亿美元，是第二类的2.11倍。所以，后发展国家和地区，主要采取租用卫星，重点发展地面业务。

3、天地网络不断融合。

即卫星通信与有线电视、宽带互联网、移动互联网等四业融合。目前，有线电视、宽带互联网、移动互联网在数字媒体、信息服务行业已经占主流地位，其主要原因是地面网络天然具有互动性和社交功能，而卫星通信则以单向广播见长。但是，它们之间具有明显的互补性。这为它们的相互融合提供了基础。毕竟，卫星通信、有线电视、宽带互联网、移动互联网都属于信息服务业，相互融合是共同的发展趋势，全网络、全终端、全内容是共同的发展战略。

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北斗卫星通信系统的主要特点体现在抗雨水能力强，具备高可靠性和低功耗且简单维护的特点，再加上是由我国自主独立研发，因此在信息的保密性和安全性方面都更有保障。另外其多元化的不同制式能够实现和水情测报系统的无缝集成。特别是水情自动测报系统更加注重短通信的数据传输，而这一点正是北斗卫星通信系统所特有的优势。这个系统的工作频段主要有L/S/C，其频段范围较宽，所以在信息传输方面拥有其独特的优势。

1.2北斗卫星技术下的水情自动测报站的主要构成

北京市的北斗卫星技术下的水情测报站的主要构成包括了四个方面。第一是北斗通信模块。主要选择的是用户终端。该北斗卫星的用户终端主要有天线设备和主机设备两种，而且这两种设备的终端体积也相对较小，且操作比较简单，安装维护工作也非常容易。其主要信号的传送机制是通过瞬间突发的模式，这样也能够有效的降低用户终端的功耗。而且也能够支持环境恶劣的野外水情测报。第二是测试中心的终端机。测试中心一般远离监测中心，所以需要通过遥测的方式来实现。这种终端机能够和不同的传感器进行连接，并支持不同的数据通信模式。北京的水文测试中心的遥测终端就支持北斗卫星通信，同时也支持了GSM通信和GPRS通信等。并能够根据信号的变化自动切换，从而保障遥测数据能够及时的反馈到监测中心。第三就是前端的传感器。这些传感器主要有涉及到测报水情的相关数据需求，包括了水位传感器和雨量传感器以及水质、水位等传感器等。第四就是电源。电源主要选择的是密封的蓄电池，并能够通过太阳能板进行充电，这样能够具有一定的环保性。另外这些电池还具有自动启动和切断的装置，只有在发送数据的时候才会启动，从而提升蓄电池使用寿命，并节省用电。

1.3北斗卫星通信链路分析

北京市某地北斗卫星的通信链路构成主要包括了北斗卫星以及网管中心。这个链路的功能就是对水情测报站的数据进行备份以及进行查询和下载。

1.4北斗卫星的监测中心

北斗卫星的监测中心自然是这个水情测报系统的核心，主要有由卫星指挥型终端以及数据接收端和数据库等构成。这个监测中心是所有数据的交汇点。同时也是控制中心。第一是卫星接收终端。主要具备兼收功能和通播功能以及全信道锁定以及大数据处理功能。同时还包括了内置的电池。第二就是接收数据服务器。这是专门集中管理数据的重要设备。具备两个信道来进行接收。其中第一个信道主要是连接互联网，通过互联网来进行数据接收。第二个信道则是通过卫星系统。在北京某地的水情测报系统，这个信道就是和北斗卫星通信系统进行实时的数据接收。这个数据也能够通过RS232串口来接收。第三就是水情数据库。当数据接收服务器接收到各种途径获得数据之后，就会对这些数据进行解码和分析，然后将水情数据录入到水情数据库中，从而为各种水情的应用提供服务。第四是数据应用服务器。这个服务器主要是对水情数据进行处理和存储以及统计报表等。另外监测中心能够将指令或者某一个执行动作信息发到各地的遥测站点，或者指定某个遥测站点进行发送。

1.5北斗卫星自动测报的软件设计

北斗卫星自动测报的系统软件主要包括两个部分。其一是控制测站的软件。在北京的水情自动测报系统中，主要是有北斗卫星监控中心以及遥测站点形成一对多的传输关系。遥测站将感应信息通过卫星传输到监控中心，然后监控中心反馈收到信息。而这些遥测站点会根据相应的反馈信息进行相应的处理，或者转入休眠，抑或是重新要求遥测站点进行收集数据。其二就是软件系统的处理。这是系统软件的关键部分，能够对遥测站点传输的数据进行多元化的处理，从而为相应的使用人员提供多种的水情服务，有助于提升当地的水情观测水平。

1.6通信机制的设计应用

北京的水情自动测报系统的通信机制设计的关键在于解决了通信频度控制问题以及信息格式的设计问题两种。其一是通信频度的控制策略。基于北斗卫星通信系统的收费标准要比移动的GSM以及全球卫星定位系统的GPRS的费用都要高出不少，根据北京市场大概要高出5倍多。因此在发送信息策略上和普通的移动遥测站的数据传输策略要尽心差异化。只有在出现明显差异的水情数据时，才会性发送。根据北京的通信费用，每次传输为0.5元。因此北京的遥测站点设置传输策略为每小时传输一次。如果没有发生变化，如没有下雨，每天在早晨8点发送一次平安数据报。这样就能有效的降低信息的传输次数，节省了传输费用。其二就是在信息格式设置上，北斗卫星通信系统可以设置的短字节有43字节数和70字节数以及98字节数三种，字节数越大，那么单次的传输内容就越多，因此费用也就越高。由于水情数据相对较为复杂，而且为了提升数据的准确性，在北京的水情自动测报系统上，就采用了98字节数进行传输，所以每次的传输价格在1元。

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2备件性能检测系统

基于上述备件维护管理策略可知，要实现地球站收发设备备件的离线性能检测，拟设计构建备件性能检测系统，以对备件性能的长期稳定性进行测试与维护，使更换备件的上线成功率达100%，确保更换备件的可用性和可靠性，从而为卫星通信系统的连续稳定运行提供可靠保障。地球站收发设备的备件分为系统级备件和部件级备件，其中系统级备件是指具备集成为有线闭环测试系统条件的备件，部件级备件是指不具备集成为有线闭环测试系统条件的备件。依据收发设备的备件分类情况，可将备件性能检测系统分为系统级备件性能检测系统和部件级备件性能检测平台，组成框图如图1所示。

2．1系统级备件性能检测系统

备件性能检测系统是针对具备集成为有线闭环测试系统条件的备件进行测试的平台，其设计思想是:利用信息产生器及模拟转发器将地球站的发送链路和接收链路的部分零散备件集成为一个自发自收的有线闭环检测链路，用来完成系统级备件的加电测试，并通过监测环路时延值达到对备件的检查与维护，确保更换备件的可用性和可靠性。同时，可完成返修设备及新增设备的验收考核测试、新进人员的业务培训、模拟故障处理演练等任务，具体组成框图如图2所示。

2．2部件级备件性能检测平台

部件级备件性能检测平台是针对不具备集成为有线闭环测试系统条件的备件进行测试的平台，其设计思想是:利用信号源、频谱仪、矢量网络分析仪、逻辑分析仪、功率计等测试仪器对零散的部件级备件进行定期检测维护和指标测试，以确保部件级备件的可用性和可靠性。同时，可作为新购置备件的验收测试平台，具体组成框图如图3所示。

3备件管理系统

3．1备件管理系统的体系结构

对于地球站收发设备的备件设备的管理，传统的管理方法是直接将备件设备放入库房，需要时人工从繁杂的备件设备中查找需要更换的备件设备，费时费力且延误备件上线时间，降低了系统不间断运行的可靠性;并且在系统备件状态发生变化时，表格记录形式无法得到及时更新，容易造成管理上的混乱。因此，为提高备件的使用效率，解决备件分散和备件存取造成的管理混乱等问题，本文建立备件管理系统，通过构建备件信息数据库，设计实现备件出入库管理和备件档案管理流程，实现备件设备信息的科学管理，并为地球站装备管理和采购提供数据支持。备件管理系统的体系结构如图4所示。

3．2备件管理系统的功能模块

本文从系统实用性出发，对信号收发备件管理系统进行需求分析，将系统功能模块划分为基本信息管理、备件库存管理、备件计划管理、使用信息管理、查询统计管理、系统信息管理等几个部分。系统各模块的功能如下:(1)基本信息管理基本信息管理用来设置系统的基础数据信息，如用户信息、备件信息、备件供应商信息、仓库及库位信息等，以便为其它的管理模块提供一个统一规范的基础性数据，并且方便系统的维护。(2)备件库存管理备件库存管理是备件管理系统最为重要的管理模块之一，该模块涵盖了备件从入库到出库之间的全部业务流程，主要实现对备件入库管理、备件出库管理、备件档案管理、库存备件明细、库存备件汇总以及库存报警等的管理。(3)备件计划管理备件计划管理主要实现备件采购计划工作中的备件计划、备件需求统计等功能。(4)库房管理库房及存放柜管理是对备件存放的直接映射，通过库房信息以及备件存放位置的信息，方便快捷地将备件定位到库房存放柜中，解决了原始的纸面记录或无库存记录造成的弊端。(5)使用信息管理使用信息管理主要记录备件上机使用情况，为合理采购备件，提供了第一手资料。(6)查询统计管理查询统计管理可提供灵活多样且直观的查询统计方式，统计出的数据准确可靠，用户可以通过统计汇总出各个备件的库存、维修、使用等数据，为领导决策提供依据。(7)系统信息管理系统信息管理主要完成对信号收发备件管理系统的用户信息和用户密码修改的管理。

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1.1天线尺寸天线是地球站的重要组成部分，天线尺寸（口径）直接关系到地球站的发射和接收能力，影响通信链路的调制、编译码选择，关系到链路对地球站功放、卫星转发器功率的需求，是影响资源分配策略的重要因素。对上行链路，天线口径越大地球站发射增益越大，发射同样的EIRP需要的功放功率就小。对下行链路，地球站天线决定了地球站的G／T值。天线口径大，地球站G／T值就高，接收性能越好，转发器利用率高。卫星资源分配中，天线尺寸影响地球站功放功率分配和转发器带宽功率分配，应根据收、发站天线口径对链路性能进行计算分析，按策略调整调制编码方式，优化分配地球站和卫星转发器功率资源，保证可靠通信同时功率、带宽占用相对平衡。

1.2调制编码方式调制、编码方式是卫星通信链路的重要特征参数，影响信号效率以及带宽、功率资源分配。一方面，调制、编码方式与业务信息速率IR决定带宽分配量；另一方面，对确定的误码率性能有最低的链路载噪比C／N门限值要求，进而影响链路对转发器功率资源的分配需求。卫星链路质量要求一定时，如误比特率Pb＝10－7，不同调制、编码方式要求的门限C／N不同。同样的调制编码方式下，由于硬件技术水平不同，不同型号调制解调设备要求的门限C／N也不同。链路门限C／N越高，需要发站较多的发射能力和收站更好的接收能力，消耗卫星转发器更多的功率资源。为了分配使用带宽、功率，在具体的资源分配策略下，通过比较选择不同的调制、编码方式组合，优化分配资源，保证通信可靠的同时，功率、带宽占用相对平衡。

1.3卫星参数卫星参数包括频率带宽参数和功率参数，都属于空间段资源。带宽参数即转发器带宽；功率参数主要包括3个：饱和EIRP、G／T和饱和通量密度SFD。卫星在地面不同地点的EIRP、G／T值不同，分别通过EIRP覆盖图和G／T覆盖图表示该卫星的EIRP和G／T覆盖特性。由于卫星上一般都有C波段和Ku波段转发器，所以一颗卫星信号的EIRP覆盖图就分别有C波段覆盖图和Ku波段覆盖图［4］。为卫星通信链路分配资源时，需要使用以上卫星参数，通过链路计算来计算分配卫星功率资源，以及发送地球站的功放功率资源，准确选择地球站对应的卫星参数十分重要，尤其对于地球站的移动站型，每次进行业务链路资源分配计算时，需要使用移动站当时所在地点的响应卫星参数（EIRP、G／T）进行资源动态分配计算。为支持资源分配策略，需要建立每个卫星的EIRP和G／T覆盖特性数据库。另外，卫星的干扰噪声也影响链路计算的准确性，具体每个卫星的干扰噪声系数需向卫星服务商查询。

1.4雨衰在10GHz以上频段（Ku和Ka以上频段），降雨的衰减是卫星链路衰减的主要因素［2］。降雨造成的影响主要体现在对电波信号的衰落、对地面站天线系统G／T值的减小以及由此带来链路载噪比的变化，随着电波频率的提高，其影响也就愈加显著［5］。降雨对上行链路和下行链路均会产生影响。对上行链路，降雨时若要保持（C／T）u不变，则只有改变地球站发射载波的有效全向辐射功率EIRPe，只有增加发射机的发射功率。对下行链路，降雨时若要保持（C／T）d不变，则只有改变卫星发射载波的有效全向辐射功率EIRPs，即增加卫星功放的发射功率。文献［8－10］对雨衰进行了详细分析。一般通过2种措施应对降雨对链路的影响。一种措施是在初期为链路分配资源时，计算雨衰值，并在链路计算中考虑雨衰余量，通过增加发站、转发器的功率来预先防范雨衰的影响；另一种措施是通信过程中，通过功率控制机制在降雨时增加地球站发射机功率。功率控制机制不在本文研究范围，雨衰的大小决定于该地面站雨速率的统计分布、仰角和工作频率，具体雨衰计算参考文献［5，6］。资源动态分配中，通过计算发、收地球站雨衰，增加链路计算雨衰余量，在初期分配资源时分配一定富裕的功率资源，以提高链路通信过程中发生降雨时的可用性。

2资源分配策略设计及软件设计

2.1优化目标FDMA／DAMA卫星通信网资源动态分配策略，是从资源分配角度优化网络管理，保证卫星通信网的优化运行，主要需达到以下目标：①满足链路可用性：如满足链路误码率指标、系统可用度指标等；②高效使用资源：包括资源的动态复用、提高带宽效率等。资源动态分配策略首先要保证分配结果能够保证链路性能，是可用的，同时保证资源高效使用。

2.2分配策略分配策略是为达到资源优化分配使用的目标，综合各种因素进行计算、权衡和优化决策的过程。为了满足可用性，在动态分配资源时，应以目标链路误码率对应的门限Eb／N0进行链路计算，对Ku以上频段考虑系统可用度对应的雨衰余量，并且在链路时间上避开地球站日凌、星蚀发生时段。为了提高资源利用率，满足业务通信前提下，尽可能采用动态分配资源机制；空间段卫星资源一般基于功带平衡原则分配；带宽资源充足，功率紧张（包括转发器功率和地球站功放功率）时，优选合理调制编码方式，保证传输可靠性；带宽资源紧张功率资源充足时，优选高效调制编码方式，保证分配可满足。在进行资源分配计算时，对小天线发大天线收情况，接收能力强，一般按照功带平衡原则即可；对小天线发小天线收情况，发送接收能力均弱，情况允许时考虑多占带宽节省功率的调制编码方式；对大天线况，地球站功放功率资源充足时，可以考虑采用高效调制编码方式提高带宽使用效率。当业务链路速率要求具有一定范围时，如果卫星带宽资源充足，可按照较大的速率为其分配卫星资源；如果卫星带宽资源紧张，则可以按最小速率为其分配卫星资源，以满足其最低业务需求。

2.3资源分配流程FDMA／DAMA卫星通信网资源分配流程如图2所示。根据到来的业务请求，首先确定业务的收、发站及速率需求范围，然后根据地球站参数、卫星参数、站点实时雨衰及目前的资源使用现状，计算可用编码调制方式下的资源需求结果，然后根据分配策略规则，优选分配结果（编码调制方式、发送功率等）。资源分配策略中也可以增加对系统Qos（如业务优先级和站点优先级等）的管理，针对不同站点或业务提供差别服务。

2.4软件实现设计资源分配在FDMA／DAMA卫星通信网络管理系统中是一个相对独立的功能，可以设计成一个通用化的软件模块嵌入到网络管理系统，实现对资源分配策略的控制。资源动态分配软件模块化组成方案如图3所示，包含以下软件模块：①分配计算模块；②链路计算模块；③策略处理模块；④接口适配模块。分配计算模块控制资源分配计算过程，依资源使用现状分配频率带宽资源。链路计算模块为分配计算模块提供对链路性能计算的功能。策略处理模块按照策略规则确定最终资源分配结果。接口适配模块向FDMA／DAMA卫星通信网络管理系统提供接口，从网络管理系统取得具体业务的资源请求，并将资源分配结果返回给网络管理系统。基础数据支持资源动态分配软件功能的实现，包括地球站信息、卫星覆盖信息、雨衰数据和策略规则等。基础数据可以存储在数据或磁盘文件中，在资源动态分配软件初始化时读入内存使用。资源动态分配软件模块化的组成结构使软件具有通用化特点，仅需适当修改接口适配模块，就可以将软件接入到不同的FDMA／DAMA卫星通信网络管理系统。资源动态分配软件的具体形式可以是DLL动态库或EXE执行文件，与网络管理系统接口可以是API函数或SOCKET网络接口。

3系统测试验证

原某FDMA／DAMA体制卫星通信系统，设计使用固定的调制编译码方式，功率采用建设初期预估值（不考虑雨衰）。按本文资源分配策略对该系统进行优化改造，并对改造前后系统进行测试统计。定义一段时间T内的系统带宽利用率R为每次呼叫成功链路占用带宽量与占用时间乘积的累加和，与系统管理带宽总量B总与测量期时间T乘积的比值。分别测试统计优化前后实际系统运行10天时间内的呼叫情况及资源占用情况，统计数据如表1所示。测试统计数据显示，系统一次呼叫成功率（呼通率）从原系统的0􀆰816优化后提高到0􀆰906，带宽利用率从0􀆰388提高到0􀆰482，均有较大程度提高。测试验证了本文资源分配策略优化方案的有效性和科学性，在保证系统可靠运行的前提下，提高了呼通率、带宽利用率。

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2信号处理

通过监控软件完成，为了不占用更多的主线程资源，监控软件分别建立两个独立的线程CThreadBeacon信标机线程类和CThreadModem调制解调器线程类，通过这两个线程的通信处理载波的关闭与开启。当确定天线进入遮挡区后，CThreadBeacon信标机线程根据当前的信标强度和调制解调器载波发射的状态，发送打开或关闭载波的消息给CThreadModem线程。CThreadModem线程主要有两个作用，一是读取调制解调器当前的参数，明确设备的工作状态，二是负责接收由CThrea-dBeacon线程发送过来的消息，根据消息的具体内容，向调制解调器发送相应的控制指令。车载站在载波发射的行进中，如遇到高大的货车或小面积的建筑遮挡瞬间遮挡时，这时关闭载波是不必要的，故在信标机线程中，设定当遮挡超过10s后发送关闭消息给调制解调器线程，进而关闭载波发射。同样在离开遮挡区超过5s后发送开启消息给调制解调器线程，进而开启载波发射。具体流程见图1“载波自动关闭流程图”。

3实现过程

软件以visualc++6.0作为开发编译环境，在基于对话框的应用程序界面中，运用多线程串口通信编程和SNMP网络编程方法，利用线程间通信机制，完成载波自动关闭功能。软件启动时，建立CThreadBeacon线程并启动运行，运用串口通信编程，在InitInstance函数中，初始化串口参数，线程中使用定时器，频率为300ms，按照通信协议格式，以查询方式读取信标强度，经过适当处理后，以浮点数显示在监控界面上，范围是0~10，根据浮点数的大小，来判定天线是否进入遮挡区，如当信标强度小于3时，确定天线进入遮挡区，再以PostThreadMessage的方式发送消息给CThrea-dModem线程。建立CThreadModem线程，运用SNMP网络编程，在In-itInstance函数中，初始化调制解调器SNMP相关参数，创建两消息响应函数OnGetParam_Modem用来获取设备当前状态，和OnSetParam_Modem用来接收由CThreadBeacon线程发送过来的消息，根据消息的附加参数和当前调制解调器的状态，确定发送关闭或开启载波的指令。

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二、二次变速方法

由于忽略了各模块内部的处理时延，上节描述的传统方法的时延，在一次变速的限制下已减至最小。观察图2发现，Dt的长度正好是分组编码附加的全部监督码元的长度。也就是说，除了首个码组的信息码元是无延时地输出外，其它码组的信息码元都是被延时后再输出的。随着分组编码不断在码组后插入监督码元，越靠后的码组的延时就越大。要想减少该延时，就必须把首个码组进入编码模块的时刻尽量提前。观察图3同样发现，虽然最后1个码组的解码结果的最早输出时刻是固定的，但其它码组的结果若能尽早输出，就可以减小时间差Dr的长度。当然全部码组的输出仍然要互相连接不能分离，供信息解帧模块使用。为此本文提出一种二次变速的方法，在信息速率和信道速率之间增加中间速率，用于成解帧和编解码的部分处理。通过将码组尽早输入或输出分组编解码模块，进一步减小调制解调时延，新方法的成解帧时序分别如图4和图5所示。图4中，信息速率为3kbps的连续数据流经缓存后，被提速至中间速率3.625kbps进行信息成帧，并送入分组编码模块。同样不考虑编码延迟，即监督码元可在高速时钟下得到。当分组编码模块使用信道速率输出时，Dt的长度正好是最后1个码组的监督码元的长度。其它码组在中间速率的作用下，与传统方法相比，因为提前进入了编码模块，已经被提前输出了。在每帧包含多个码组的情况下，新方法在发端减少时延的效果将更加明显。图5中，通过在分组解码模块的输出端使用中间速率，与传统方法比较，虽然最后1个码组的开始输出时刻不变，但其它码组的开始输出时刻被提前。继续使用该中间速率进行信息解帧后，缓存降速至信息速率的开始输出时刻也就被提前了。简单计算可知，此时的Dr约为104.8比特(信道速率)。显然，中间速率越小，Dr的值将越小。若码组的信息码元数不变，每帧包含的码组越多，Dr的值也将越小。

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我国的现今卫星通信技术的发展在扩展新的频段，加强先可用的频段的利用率以及现在公用干线的通信网都应该一步步转向跟随宽带化的发展趋势，能够准确地利用卫星通信技术来建立我国的卫星宽带业务以及数字化通信网络。所以对于卫星通信网技术而言应该逐渐的走向小型化的、智能化的未来方向。从目前我国的计算机科技的水平来看，假设把设备功能全部换由软件来进行操作实现，那么由于软件的特点也就是需要按照一条条的指令来运行，就算我们采用多处理器的方式来进行协助共同运算，也没有办法真正保障高频率情况下的处理能够及时有效，也使得软件无线电技术在卫星通信领域中的使用范围明显受到限制。基于以上原因，以下设计想法是为了能够让软件无线电技术能真正应用在卫星通信方面。

首先我们所有的设备都需要经过模块化处理，各个模块分开保证控制功能，以及各个模块之间的高速数据的交换问题。而信道设备以及接口设备的内部结构信道设备包括调制解调器、信道的编译码器和置乱器等，在总的CPU的控制之下，信道设备的具体参数值可以做到由软件来进行定义处理。而将无线射频的设备、信道设备和接口设计在卫星通信技术中也是十分关键的存在。再来考虑到了卫星通信技术有着多址方式，业务类型广以及其频率高且变化区域广等各种优点，在信道设备和接口设备的设计选用模块化的设计构思。各个模块应该能够各自拥有能定义自身功能的各个软件接口，而选用的软件接口更应保证标准化以方便各个不同供应商的生产。然后在各个模块的具体设计上面，也要根据具体运算量大小，选择不同的软件接口功能。再来根据具体的各类应用环境，更加灵活地修改和使用数据帧结构，并且保证以软件协同硬件两相结合的方式实现。最后就是设备功能和系统功能的定义要靠网络管理系统来最终实现。

伴随着因特网大面积普及及现在移动网络的迅猛发展，卫星通信技术绝对会在未来迎来更进一步的发展机会。现在我国逐渐采用自主研发的通信卫星为主体，来建立完善的卫星通信系统。软件无线电技术作为一个可利用在卫星通信方面的技术来说，也一定会伴随卫星通信的脚步，成为加速我国科技发展的重要技术。