卫星移动通信和无线电定位系统的规划

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1、卫星移动通信和无线电定位系统的规划卫星移动通信和无线电定位系统的规划K.G.Johannsen摘要近几年来已设计了不少卫星移动无线电系统,来些系统正在逐步实现.在美国,联邦通信委员会(FCC)鼓励工业界提出各种可能的设计方案,美国和加拿大的工业界已作出积极响应最近FCC已将其分配在juHF和L频段上.尽管绝大多数系统提供电话和电报通信,但也有一些系统还可提供无线电位置确定或定位,因此需要两颗或更多的工作卫星.本文讨论了采用卫星进行移动通信和住置确定的采些系统问题,涉及的诨题有频率选择,调制/多址形式和系统谴计.并且研究

2、了主动,被动交调和多径干扰的影响.拳文分析了小型国内移动通信系统的通信性能和位置确定精度.该系统中卫星移动通信转发器只是其它C波段或ku波段固定通信业务有效载荷的一部分,其中备分卫星的轨道位置不完奎取决于单纯无线电定位要求.系统的综合考虑和论证结果,得出7一种具体的调制/多址系统.该系统的信道容量大,测距精度高和抗多径衰落能力强.缩略浯ACSB振幅压扩单边带ADPcM自适应差分脉码调制ALPC自适应线性硬胡}编码AM调幅BER误码率CDMA码分多址(联接)CFM压扩调频I3IRP等效各向同性辐射功率FCC联邦通信委员会

3、FDMA额分多址(联接)FEC前向}错FM调频FSP前向信号处理说明ITU国际电信联盟LPC线性预胡l编码MCS主控制站NBFM窄带调频PM调相PN-Code伪噪声码QPSK四相移键控RF射频RPD无线电位置确定SCPC每载波单信道Ss扩展频谱(或称扩颓)TCT单音校准技术TDMA时分多址(联接)一,引言利用卫星进行移动通信和位置确定,其功能不同但有联系.它们可分别实现,也可相互结合.如果相结台,各系统的要求可能形成相互制约,对此提出一些解决办法.车文由刘志逵译自lFTraa.AESVol2{.No4p,357-a96

4、,1988,6张纪生校——63——在移动通信中,要求提供大量的低数据率信道.在无线电位置确定(RPD)中,重点在精确测距和位置确定上,需用高频测距单音或高速率测距码,因此需要宽带信道.如何伽讽两种有矛盾的要求呢?当然,可能的解决办法将取决于需要的位置确定精确度以及卫星经营者为这一系统所规划的卫星资源量,这进而又取决于该移动系统方案的市场潜力.在下面的分析中,我们研究了约有百分之二十的卫星资源可用于移动通信和位置确定的系统.这种移动卫星系统提供的业务有话音,电文报,播叫,命令,遥测,数据收集和位置确定.带宽和比特率要求取

5、决于传输和调制的形式,也取决于定位精确度要求.可能要求某些卫星移动系统与蜂窝状无线电系统相兼容,因此使用窄带调频(NBFM)传输话音.其它系统可使用节省带宽的传输方式,例如振幅压扩单边带(ACSB)调幅(AM)或四相移键控(QPSK)加自适应线性预测编码(ALPC).能提供高精度定位的系统使用高码元速率的测距码,它也作为数字信息的载体.各种业务的典型要求是话音与NBFM,AcSB,ALPC/QPSK或伪码/QPSK上的ALPC相兼容双向电文报lO0—2400比特/秒播叫6o比特/秒数据收集小于lOO比特/秒无线电位置确

6、定精度相当于lO一2O0O米按照定位所需要的卫星数量分类,存在下列几种RPD系统:(1)单星.卫星携带一部干涉仪,测量卫星至用户的距离和两个角度.(2)双星.该系统分别测量两颗卫星至用户的距离,甩户的位置是三个球面的交点.卫星1和卫星2为两个球的球心,地心为第三个球的球心.这里移动用户的高程必须己知.(3)三星.移动用户装备收发机.该系统测量三颗卫星至用户的距离,用户的高程不需要知道.(4)兰星.移动用户只装备发射机.该系统中移动用户的位置由三个传播路径之间的时延差确定,用户的高程仍需要己知.(5)四星.移动用户只装备

7、发射机移动用户的位置由四个传播路径之间的时延差确定,用户的高程不需要知道.第1种,定向校准镊困难,并且天线系统极其复杂.第3,4和5种,需要三颗或四颗卫星.只剩第2种可选作能达到所需定位精度的系统.留给移动通信的有几个频带,地区之间稍有差别.特高频(UHF)在8OO—gOO兆赫上,2—6兆赫频带L频段在1.5/1.6千兆赫上,9一l5兆赫频带S频段在2.5/2.6千兆赫上,35兆赫频带Ka频段用于回程(backhaat),2-35兆赫频带如移动站和卫星的天线增益固定,并且功率限定的系统,则频率最低者一般能提供最高系统容

8、量?对于限定工作带宽和高铡距精密度要求,则S和L频段有利.实际上,作出选择前应考虑到与其它地面系统和卫星系统的干扰问题.北美,阿拉斯加和加拿大地区,肯定甩UHF更好,主要原因是该频段的低仰角信号衰落比其它频段的小.一64—l二,调制和多址方式因为分配给移动卫星通信的是窄频带,所以带宽就很宝贵.工业界正在研究一项调制/多址法能最有效