数字移动卫星通信系统的技术设计和业务

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1、数字移动卫星通信系统的技术设计和业务数宇移动卫星通信系统的技术设计和业务YutakaYasuda等通过卫星能有效地提供全球移动通信业务,如海事,航空和陆地移动通信.由于在移动卫星通信环境中,每载波可资使用的功率和带宽严格受限,所咀数字侍精技术的应用很有吸引力,它能更有效地利用有限的卫星资源.数字侍输系统还可咀有效地提供各种新的综合数字通信业务.拳文阐明T数字移动卫星通信系统设计的关键技术原理,并对为移动用P提供通信业务的朱采趋势作T计论.1.导言迄今为止,笔者对一些数字海事通信系统作了设计和研究,并且通过INMARsAT(国际海事卫

2、星组织卫星),在1984和1986年两度进行了现场试验,以调查其在实际海事卫星通信环境中的性能特性".这种数字话音级海事卫星通信系统称作INMARsAT的'B标准,并将在第二代INMARSAT弓I用嗍.根据设计数字海事通信系统的经验,还研制了航空数字话音级通信分系统,以用于实验性航空卫星通信系统.该系统已通过客机对INMARsAT太平洋区卫星成功地进行了现场试验.本文对数字移动卫星通信系统的基本组态作了综述,并考虑硬件实施的经验和现场试验的结果,讨论了关键的数字传输技术(如话音编码,前向纠错,数字调制和同步).然后,根据链路预算,对

3、卫星e_i-r.P.的要求和移动终端的天线G/T值作了权衡.此外,还研究了数字传输系统可有效地为移动用户提供的新业务.这些新业务包括与个人计算机通信组台使用的传真和数据传输.本文对为移动用户提供视频传输业务的可能性也作了讨论.2.系统设计的关键技术原理2.1系统配置图1示出移动卫星通信系统的总配置.图1移动卫星通信系统的总配置"TechnicalDesignAndServiceA日pec性ofDigitalMobileSatelliteCommunicationSys-t~rnB,IEEEIntern~tiohalConferenc

4、eonCorn-municatio瑚88.PP-1094~1099?(王忆译.桨肇甜校)试制但未有正式的定型产品.目前进口行波管的价格十分昂贵,从今后的发展来看,生产行波管的厂家要为用户提供高性能,长寿命和低价格的功率行波管,只有这样,行波管放大器的成本才能降下来.随着半导体元器件的发展,开羌稳压一6一电源的频率可以进一步提高.国外最新研制的大功率MOS场效应管可用于更高的频率和更高的电压,用它来代替双极翌功率晶体管,可以去掉笨重的电源变压器,使行波管放大器的体积和重量大大减小.(责任编辑粱肇甜)移动站使用低增益天线,为了在功率严格

5、受限的条件下能与移动终端保持稳定的通信,陆地站使用增益较高的天线至于通信信道的接续,控制,一般采用按需分配技术,以便让众多的移动用户髓共用有限的卫星信遭资源.INMARsAT系统在各大洋区均设置网络控制站,以便集中控制按需分配运转.图2数字通信分系统方框图在移动站中,天线和射频单元(上/下变频器)与通信信道单元组台.图2示出数字话音级通信分系统的基本配置.陆地站设置由多个数字通信分系统组成的通信信道处理单元.此单元将在中频级与陆地站的天线/射频设备相接,陆地站可由不同种类的移动业务共用.2.2关键的数字技术对于话音级数字通信,为了克

6、服通信信道有限功率,带宽的制约,必须采用低比特速率(4.8~16kb/s)话音编码法,在指定的比特速率上,这种编码法能提供良好的话音质量.在INMARSAT数字海事通信系统(B标准)和航空通信系统中拟采用APC-MLQ编码州,因为这种方法能以合理的硬件尺寸提供高质量话音,并抗得住移动通信环境下引起的传输误码.此编码法还具备一个优点,即可根据系统要求,方便地改变话音编译码器的编码速率(如果这样设计的话).至于FEC编码,为了降低对卫星和(或)移动站的功率要求,需采用高编码增益的有效编码法为此,卷积码软判决Viterbl译码被广泛采用.

7、关于卷积码的编码速率,在各信道对带宽节省要求均较高的情况下,速率高于x/2的收缩码最为适宜.当多通道衰落使通信信道的误码率性能严重恶化时,把传输比特作比特交织(FEC编码以后),可有效地使FEC译码器的这种性能恶化降至最低.然而,在这种情况下,必须考虑到比特交织和去交织所引起的信号延迟增加.对于数字通信设备稳定运转来说,帧同步也非常重要.在移动卫星通信环境下,由于因各种因素(如多通道衰减)引起的信号电平变化,使链路C/N非僧低,且起伏波动,因此必须采用能抗得住这种恶劣链路条件的帧同步方法.为了迅速建立帧同步,并稳定地保持同步状态,确

8、定长度和确定组合格式的组帧比特(独特码)被周期性地插入传输的比特流.当采用相干解调技术时,这种解调器引起的相位模糊度的影响,也可通过检查解调比特序列中组帧比特的格式来消除.至于调制技术,一般希望采用功率和带宽效率高的数字调制,如加滤波