低轨卫星移动通信的关键技术和应用

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1、低轨卫星移动通信的尖键技术和应用汪海燕，叶飞,杨龙祥（南京邮电学院通信工程系，江苏南京210003）摘要:介绍了低轨卫星移动通信的应用和发展，分析了该通信的尖键技术，并针对这些技术探讨了适用于低轨卫星移动通信的可行方案。尖键词:卫星移动通信系统;接入方案;智能天线;多用户检测中图分类号：TN927123文献标识码:A文章编号:1005-7641(2001)12-0008-040概述随着信息化社会的快速发展与需求扩张，传统的地球同步轨道（GEO）卫星通信已不能满足市场需求，而低轨卫星（LEO）移动通信系统却获得了长足的进步。地面移动通信网和卫星移动

2、通信网络相互结合，成为未來个人通信的重要特征之一。按卫星的轨道分类可分为同步中轨低轨卫星通信系统。GEO卫星系统由于覆盖面积广而在国际远距离通信和电视传输上担当主角，而中低轨道卫星作为陆地移动通信系统的补充和扩展，与地面公共电信网有机的结合，在实现全球个人移动通信方面具有众多的优势：1）低轨卫星系统轨道高度低，路径损耗小，收、发信功率低，因而可使终端设备手持化；2）通信延迟吋间短，低轨卫星系统的通信延迟只有5〜10ms,对于实时通信所需的时延要求十分有利；3）低轨卫星可以覆盖到GEO卫星系统的覆盖盲区一极地区，使得在这些地区的许多特殊业务得到可靠

3、有效的开展，真正实现全球无缝隙覆盖；4）随着小卫星技术的提高,成本也将降低。收稿日期：2001・（）7・20作者简介：汪海燕（1977・），女,安徽马鞍山人，硕士研究生，研究方向是现代无线通信，目前从事移动计算网络中网络管理软件的开发和研制；叶飞（1976-），男，浙江舟山人，硕士研究生，研究方向是现代无线通信；杨龙祥（1966-），男，江苏盐城人，博士，副教授，江苏省高校中青年骨干教师，在《ChineseScienceBul21LEO卫星移动通信的矢键技术目前，典型的商用低轨卫星通信系统有Indium（做卫星）＜3obalStar（全球星）全球

4、卫星移动通信系统。二者的标志性技术有：做星采用TDMA/FDMA卫星信道接入方式,具有星际链路，能构成空中网络；全球星采用CDMA卫星信道接入方式，容易与陆地IS-95移动系统兼容,CDMA是第三代移动通信系统采用的标准传输技术，采用简单的透明弯管卫星，网路拓扑结构简单，允许移动用户通过矢口站两跳卫星连接。它在完成移动终端与路上固定用户呼叫吋离不开地面网路。从长远看，低轨卫星移动通信系统采用星际链路的网路拓扑结构是一种趋势，但做系统山于成本高而宣告破产，经长时间沉默后，现已重组，并从事数据等通信，并且已经对世界开放业务。全球星系统非常适用于组建国

5、内或区域的卫星移动通信系统,该系统牺牲了南北极却覆盖了世界人口的98%。48颗星均匀分布在8个高度为1414km的圆形轨道上，收费较钺星低，放号也顺利。故在此以全球星系统为例来讨论有尖技术。1-1接人方案低轨卫星移动通信系统存在着多星覆盖的情况,如全球星系统在其服务区内90%的区域是多星覆盖区，因此频繁的呼叫切换必不可少。对用户而言，频繁的切换请求使得切换时相邻卫星没有空闲信道而造成终断的概率大大增加，降低了用户通信可靠性;对于已建立了链接的呼叫用户而言，被强制中断是不可容忍的；对系统而言，频繁切换使得系统网络重构变换剧烈，所带来的系统开销大大增

6、加，从而增大系统成本。接入方案有距离优先覆盖时问优先仰角加权(1)距离优先方案。当原始呼叫产生时，如果多星覆盖当前呼叫，则系统将根据信号平均功聲强度，首先在距离最近的卫星上寻找空闲信道。如有,则建立链接;如无,则寻找余下覆盖卫星中距离较近者，依次类推。当所有覆盖当前呼叫的卫星览无空闲信道时，则此原始呼叫被阻塞。该方法实现简单，但未能利用卫星移动通信系统的星座运行规律的先验知识，不能有效降低切换请求率以提高寿统性能。(1)覆盖时间优先方案。本方案实现时矗取可见卫星中对当前呼叫覆盖时间最长的一颗卫星优先接入，当该卫星无空闲信道时，再在余下覆盖工星中寻

7、找覆盖时间较长者优先接入。多星覆盖率轻高和系统星座运行具有规律性，二者联合保证了这一方案的有效性。该方案利用了系统星座运行的矢验知识，延长了所接入卫星对呼叫的服务时间，降低了切换请求到达率，减少了系统开销。(2)仰角加权的覆盖时间优先方案。本方案实现时，通过对覆盖时间卫星仰角这两个变量分别加权来实现。覆盖时间采舟线性加权，卫星仰角采用非线性加权，其目标函数计算公式如下：p竺n吟(D/maxD式中0为覆盖时间加权系数莎为卫星仰角加权系数；几卿为覆盖吋间；刀唤为系统最大单星覆盖吋间矽为卫星仰角忆in为系统最小仰角。坪+AW(2)式中AA4分别为大气衰

8、耗降雨降雪衰耗遮蔽效应的仰角加权系数。这样，系统可根据覆盖当前呼叫的卫星的各自目标函数值决定优先等级。目标函数值越大，优先等级越高,通信