卫星移动通信系统关键技术分析与展望

卫星移动通信是由卫星通信技术和地面移动通信技术结合产生的新的通信方式,具有覆盖范围广,系统容量大,通信距离远,不受地形限制等特点,有着非常重要的战略意义和广阔的发展前景。本文重点介绍了现有运营的卫星移动通信系统(包括GEO和LEO卫星系统),从各个角度对比分析两种系统的优缺点,分析关键技术,结合我国国情需要和卫星发展能力水平,提出我国自主卫星移动通信系统的发展建议,最后展望了卫星移动通信系统未来的发展方向和应用前景。     

GEO卫星移动通信系统的体系结构特征研究

基于大型可展开天线的对地静止轨道(GEO)卫星移动通信系统是未来卫星移动通信发展的重要方向。通过对GEO卫星移动通信系统与地面蜂窝移动通信系统和低轨卫星移动通信系统的比较,分析研究了GEO卫星移动通信系统的系统特征,并总结了其对系统结构设计所产生的影响,包括传输时延、功率受限性、小区结构、相邻小区干扰、用户访问限制和移动终端速率等。在此基础上,提出了GEO卫星移动通信系统的体系结构特征和不同组网应用模式。为基于GEO的卫星移动通信系统的体系架构提供了参考。     

卫星移动通信系统发展现状分析

卫星移动通信系统在各个领域都具有广泛的应用前景,本文重点分析了卫星移动通信系统的发展现状,包括国外和国内现状,对几种典型的静止轨道和星座轨道卫星移动通信系统的发展情况进行了介绍。结合卫星通信的应用特点,分析卫星移动通信系统的应用优势,最后对卫星移动通信的发展趋势进行了展望。     

我国卫星移动通信系统用频形势分析

卫星移动通信系统是国家重要的战略性基础设施,在交通运输、抢险救灾、科学考察等诸多领域都具备其特有的优势,对国家的经济建设、社会发展和安全保障至关重要。而频率资源是支撑卫星通信系统得以正常运行的最根本保证。本文对国际国内卫星移动通信业务的频率划分情况和我国卫星移动通信系统频谱资源储备情况进行了总结,对我国卫星移动通信系统主用的频谱资源目前在国内和国际面临的诸多问题进行了分析,并针对问题的解决提出了合理化建议,对我国后续制定卫星移动通信系统频谱资源保护策略,保障我国卫星移动通信系统的有效用频具备重要的参考意义。     

海事五代卫星通信系统关键技术分析

针对国际移动卫星通信公司最新一代的卫星移动通信系统——海事五代卫星通信系统在Ka频段雨衰严重的问题,分析了关口站冗余配置技术;对系统中为了提高通信容量和提高可靠性所采用的点波束及频率复用、混合组网、切换和可变编码调制等关键技术,进行了详细剖析。分析了海事五代卫星通信系统的应用前景,并对第六代海事卫星通信系统的发展进行了展望。总结海事五代卫星的技术体制,提出了发展我国卫星移动通信系统的建议。     

卫星通信面临的问题与对策

分析了LEO/MEO/GEO GMPCS卫星系统的经验与教训及卫星通信面临的问题,对我国卫星通信的发展提出了几点建议。     

卫生移动通信系统及其发展前景

文章首先介绍了卫星移动通信系统发展概况；其次分析了我国卫星移动通信的市场及需求；最后展望了卫星通信系统对世界产生的深远影响及发展前景。     

关于我国卫星移动通信系统建设的思考

鉴于目前卫星移动通信在通信领域应用的变化及在未来个人通信系统中的重要作用,结合当前我国卫星通信市场的情况．本文提出了利用我国现有卫星资源组建Ku频段卫星移动通信系统的设想．介绍了相关的关键技术,论述了卫星移动通信的发展方向。     

面向LTE的静止轨道卫星通信系统随机接入方式

针对长期演进计划(LTE)系统和卫星移动通信系统融合中接入方式存在的问题,提出了一种面向 LTE的静止轨道(GEO)卫星移动通信的随机接入方式。该方式参考了卫星通用通信系统(S-UMTS)和长期演进计划系统的随机接入方式设计,对接入前导和接入时隙作适应性修改,并提出了一种新的用户随机接入流程。通过随机接入时隙长度的扩展,将控制信息加入到接入前导中,解决了 GEO卫星环境下用户接入时间长和用户之间时延差大的问题;提出的用户随机接入流程,有效改善了用户的接入时间性能。仿真结果表明,提出的随机接入方式适用于面向 LTE的 GEO卫星通信系统。     

宽带GEO网络移动的TCP协议性能研究

利用宽带卫星链路接入互联网是今后卫星通信的重要发展方向。首先介绍了基于宽带地球同步轨道(GEO,Geostationary Earth Orbit)网络移动的概念并以IPSTAR卫星为例建立模型,重点分析了基于宽带卫星移动通信的网络移动中的传输控制协议(TCP,Transfer Control Protocol)的特点,对TCP协议性能进行仿真模拟,最后分析了TCP协议在网络移动通信中的性能。结果证明,在宽带多媒体卫星移动通信中,由于系统允许信息传输具有较大带宽(IPSTAR中可以达到2 Mb/s),TCP传输的吞吐量和时延表现的较为稳定,因此,在基于宽带多媒体卫星的网络移动通信中实现TCP数据的传输具有一定的可行性。     

基于TDMA卫星通信系统的TCP增强技术研究

时分多址(TDMA)卫星通信系统具有组网灵活、能够有效地利用卫星资源、支持各类综合业务的接入等优点,目前已经成为国内外卫星发展和研究的热点。针对TDMA卫星通信系统的特点,提出了一种适用于TDMA卫星信道带宽动态变化条件下的传输控制层协议(TCP)加速机制。利用OPNET网络仿真工具对TDMA卫星通信系统进行了仿真建模,仿真结果表明,该TCP加速机制能有效提高IP数据的传输效率。     

一种增强的GEO卫星CDMA通信系统随机接入方式

本文提出了一种适用于GEO卫星CDMA移动通信系统的随机接入方式。该方式参考了S-UMTS中的随机接入方式设计,扩展了其接入帧和接入时隙的长度,并提出了一种新颖的用户随机接入请求的发送策略。通过接入时隙长度的扩展,增大了接入前缀码的个数和前缀的长度,提高了接入消息的扩频增益,从而提高了用户接入的首次捕获概率和接入消息的正确解码概率,降低用户的接入功率,并有效削弱功率攀升问题给系统容量造成的影响。增加了保护间隔的长度,以应对GEO卫星环境下用户之间接入的大时延差问题。本文提出的用户随机接入请求发送策略,有效改善了用户的接入时间性能。     

基于STK的双层卫星星座设计及仿真

轨道与星座的设计是整个卫星通信系统设计的基础,合理的轨道设计与星座配置方案可以显著提高系统的整体性能。结合GEO卫星处理能力强,LEO卫星星地时延小的特点,以提供全球实时接入为目标,提出了一种由LEO卫星提供全球覆盖的GEO/LEO双层卫星网络星座设计方案。运用卫星覆盖带分析方法,确定由48颗LEO卫星完成全球覆盖。通过在STK仿真环境下进行计算机仿真验证,得到所设计的卫星星座可完成全天时全球覆盖。     

基于LMS估计的卫星移动通信定时同步优化

针对采用长期演进(LTE)通信标准的地球静止轨道(GEO)卫星移动通信系统上行定时误差会影响单载波频分多址技术正交性的问题,在LMS线性估计算法的基础上提出了一种适用于大时延环境下单载波频分多址定时同步优化方法。该方法对用户与卫星之间传输时延的变化进行估计,通过闭环控制补偿减小上行定时误差。仿真表明:该方法在使用LTE标准帧结构时,能保护用户上行信号正交性,避免符号间干扰,且传输速率损失约为9%,远低于传统拓展帧结构方法带来的损失,验证了方法的优越性。     

卫星移动通信车载站应用性能研究

在对各类卫星移动通信系统性能分析比较的基础上,从系统造价和可实现程度的角度考虑,同步静止轨道(GEO)系统更适合于区域覆盖卫星移动通信系统,卫星移动通信车载站(简称动中通)是实现地面卫星移动通信系统的关键设备。给出了动中通系统设计中卫星转发器带宽占用率和功率占用率的计算,对动中通站型能力和天线口径的选取进行了分析和讨论,并结合相关计算给出了动中通站型和天线选取的建议。     

Web traffic capacity of multi-beam GEO and MEO mobile satellite systems

An investigation into the downlink Web traffic capacity of W-CDMA land mobile satellite communication systems for Geostationary (GEO) and Medium Earth Orbit (MEO) constellations is presented. It is shown that the effect of power control errors on the Web traffic capacity severely degrades the performance of mobile satellite systems. It is also shown that the use of the proposed macrodiversity system is to mitigate the effect of power control errors, and consequently increases the Web traffic capacity of multi-beam GEO and MEO mobile satellite systems     

CDMA versus FDMA channel capacity in mobile satellite communication

At present a major effort is under way to define the most efficient modulation/multiple access system in mobile satellite communication. Where the emphasis is on digital voice modulation, the proposed multiple access methods almost always imply frequency division multiple access (FDMA). This analysis presents a comparison between FDMA and code division multiple access (CDMA), for the operation of both multiple access methods in the mobile satellite communication environment. The mobile satellites under consideration use multiple-beam or scan-beam antennas and employ frequency reuse of the allocated L-band frequency spectrum. As CDMA is better at absorbing Doppler and multipath effects, and permits higher rate coding, in general (practical considerations aside) it appears to be the more capable system.     

卫星通信无线宽带接入技术研究

无线接入技术是无线通信系统的核心技术之一,也是实现卫星组网,提高航天信息系统效率的关键技术。基于对当前卫星移动通信系统和地面移动通信系统的无线接入技术的现状分析,指出卫星移动通信无线接入面临的六大问题和发展趋势;提出基于连接标识的面向连接的卫星移动通信无线接口技术方案。该方案实现复杂度低,灵活性高,适应多种物理层技术,扩展性强,并且针对每一个业务连接具有不同的QoS保证。     

WCDMA体制卫星通信系统抗衰落技术研究

卫星通信是重要的现代通信技术之一,宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)卫星通信系统是当前卫星通信界的研究热点。通过比较和分析陆地移动信道和地球静止轨道(GEO)卫星信道的差异,研究了WCDMA的抗干扰技术在GEO卫星通信中的适应性问题。针对GEO卫星信道慢衰落、长相干时间和长时延的特点,在功率控制、交织方式和帧结构设计3个方面提出了改进方案。