衛星通信概念

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衛星通信概念范文第1篇

關鍵詞波立維 低分子量肝素鈣 不穩定性心絞痛 療效 安全性

資料與方法

2004年3月～2007年3月收治＞60歲不穩定性心絞痛患者77例，均符合《不穩定型心絞痛診斷和治療建議》［1］ 診斷標準，并排除急性心肌梗死。隨機分組，對照組32例，男26例，女6例，年齡61～83歲，平均72.81±5.48歲；治療組45例，男38例，女7例，年齡60～82歲，平均71.04±6.02歲。入選標準：發作時均出現心電圖相鄰兩個導聯缺血性下移>0.1mV，T波低平、倒置或假性正常化；病例排除急性心肌梗死、梗死后心絞痛以及腦出血、血小板減少癥等抗凝藥物禁忌證。兩組之間年齡、性別、構成比以及合并高血壓病、糖尿病、高脂血癥方面的差異，無統計學意義（P>0.05）。

方法：對照組32例，采用常規抗心絞痛治療包括口服腸溶阿司匹林、硝酸酯類藥物、β受體阻滯劑和調脂藥物等；治療組45例，在以上治療基礎上加用低分子肝素（0.4ml，體重＞65kg者，給予低分子量肝素鈣0.6ml，每日2次，連用7天)和波立維(75mg/日)。

療效判定：①顯效：同等負荷不引起心絞痛或心絞痛發作減少80%以上，硝酸酯類藥物消耗量減少80%，ECG恢復正常；②有效：心絞痛發作及硝酸酯類藥物消耗量減少50%～80%，ST段改善≥50%或T波恢復；③無效：心絞痛發作及硝酸酯類藥物消耗量減少

監測指標：凝血酶原時間（PT），活化部分凝血活酶時間（APTT），血小板(PLT)計數。

統計學方法：數據以均數±標準差表示，應用SPSS15.0軟件統計分析。計量資料采用t檢驗，記數資料采用

X2檢驗。

結 果

治療組臨床癥狀總有效率91.11%（見表1），心電圖改善率93.33%，與對照組比較差異有統計學意義（P0.05）。治療組用藥前后比較有顯著差異，有統計學意義（P

不良反應：治療組中2例出現注射部位皮膚瘀斑，停藥后觀察，自行吸收。1例出現牙齦及局部皮膚出血點，停用阿司匹林后好轉。3例出現反酸，給予奧美拉唑口服好轉。

討 論

目前，聯合應用阿司匹林與波立維(氯吡格雷)已成為VAP治療的標準抗血小板方案［2］。波立維(氯吡格雷)為血小板聚集抑制劑，能選擇性地抑制二磷酸腺苷(ADP)與血小板受體的結合，隨后抑制激活ADP與糖蛋白GPⅡb/Ⅲa復合物，從而抑制血小板聚集，也可抑制非ADP引起的血小板聚集。此外，本藥通過不可逆地改變血小板ADP受體，起到抗血小板、抗栓作用，明顯減少急性心肌梗死和猝死的發生［3］。波立維(氯吡格雷)主要抑制由ADP誘發的血小板聚集，對膠原、凝血酶、花生四烯酸和腎上腺素等誘導的血小板聚集亦有抑制作用，其抗血栓活性強，不良反應明顯低于噻氯匹定，與阿司匹林相近，是近年推出的較佳的抗血小板藥物。目前資料顯示，作為全新的ADP受體拮抗劑，波立維是一種安全、有效的血小板聚集抑制劑，它與環氧化酶抑制劑如阿司匹林聯用可發揮協同的抗血小板效應，能降低急性冠脈綜合征的危險性，提供短期及長期的心臟保護作用。

綜上所述，應用波立維聯合低分子肝素鈣治療老年UAP的患者，有效率高，安全性好，治療時不需要實驗室監測凝血指標。

參考文獻

1 中華醫學會心血管病學分會，中華心血管病雜志編輯委員會.不穩定性心絞痛診斷和治療建議.中華心血管病雜志，2002，28(6)：409.

衛星通信概念范文第2篇

關鍵詞：衛星通信 本科教學 教學改革 Matlab軟件仿真平臺

中圖分類號：TN927 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0141-02

Research of Undergraduate Teaching Reform for Satellite Communication Course

Hong Tao

（College of Telecommunications & Information Engineering， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing JiangSu 210003， China）

Abstract：With the development of satellite communication technique and requirement of technical personnel for our country，the problem of cultivating satellite communication talents has been a challenge for chinese universities.In this paper，we focus on the classroom teaching method，experimental hardware and software platform，and course examination method for satellite communication course according to the problem of practical teching.It is proved that teching reform had a better performance of this paper.

Key Words：Satellite communication;Undergraduate Teaching;Teching reform

衛星通信是指利用衛星作為中繼站實現兩個或多個地球站之間的信息交換的無線通信技術，綜合了通信技術、計算機計算和航空航天技術的交叉學科[1-2]。近年來衛星通信技術不斷革新，例如中低軌道的移動衛星通信系統等都受到了人們廣泛的關注。我國的衛星通信技術相比與美國等發達國家還存在一定的差距，如何培養我國的衛星通信專業技術人才是當今我國高校教育中面臨的一項挑戰[3-4]。

在南京郵電大學本科生培養計劃中《衛星通信》課程是作為大四學生專業限選課程。設置這門課程的目的是在《通信原理》等專業課的基礎上，系統級的幫助學生鞏固已經學習的通信基礎知識、掌握通信基礎理論在實際的無線通信系統中的應用、以及衛星通信的組網技術。課程總共分為5個部分的內容在教學計劃中安排了32個學時和8個實驗學時，考察方式為閉卷考試結合試驗成績。在其他高校衛星通信課程教師的教學經驗[5-6]和筆者幾年的教學過程中，總結了如下幾點在教學過程中發現的問題：（1）本課程屬于專業限選課程，講授內容是建立在《通信原理》等基礎必修課程的基礎上的，學生對于無線通信基礎知識掌握存在較大的差異，導致講授過程中學生對于知識點的理解存在較大差異，課堂教學效果不能達到預定的目標;（2）大四學生面臨畢業的壓力，注意力主要放在的考研、找工作等方面，學生對于衛星通信技術學生的興趣和學習效率普遍很低;（3）傳統的教師課堂講授的方式枯燥，加上衛星通信系統知識點的分散和抽象，使得學生課上對于知識點理解效率低下，課后更沒有時間回顧課程的內容;（4）考試前學生只是結合前幾年的考試試卷采用死記硬背的備考方式，根本不理解知識點的含義，導致學生考完就不記得所學習的課程。上述的幾個方面導致課程的通過率逐年下降，學生選修學習這門課程的人數逐漸減少。如何提高課程的教學質量已是《衛星通信》課程迫切需要解決的問題。

針對上述的幾個問題，作者在教學過程中引入了以下三點的改革思路：（1）激發學習興趣，學生基礎存在差異，需要教師在講授過程中回顧對比無線通信的基礎知識點，幫助學生理解無線通信基礎知識在衛星通信系統級平臺上的應用。采用多媒體、拓展課程等手段激發學有余力的學生對于從事衛星通信事業的興趣;（2）知識點講授，衛星通信課程知識點較為分散，在講授的過程中對比其他的通信網絡知識點，在對比的過程中使得學生掌握衛星通信課程中的關鍵知識點。引入Matlab軟件仿真平臺和硬件實驗平臺，使得抽象的知識點形象化;（3）課程考查方法，將傳統上課點名和期末考試的課程考查方法改為平時大作業、實驗成績和期末考試相結合的考查方式。

1 教學方式改革

作者認為學生對于衛星通信課程學習的效果關鍵在于兩個方面，一是教師的知識點講授方法;二是激發學生對于課程的學習興趣。為了做好上述的兩個方面作者從以下的三方面入手，提高衛星通信課程的教學效果。

1.1 課堂講授方式

衛星通信課程在無線通信體系中并不是一門孤立的課程，應該放在整個無線通信大的背景中來講授。針對學生基礎知識的差異，作者在傳統講授方法的基礎上補充了以下的三種講授方式：（1）支撐知識點的回顧，學生在理解衛星通信中新的知識點的時候，都需要用到無線通信中基礎的知識體系，講授在講授之前用適合的時間回顧下基礎知識點存在一定的必要性。如在講授編碼和調制技術的時候幫助學生回顧下編碼的基本概念、正交調制等基礎的知識點，再引申出衛星通信中使用的LDPC碼、QAM調制技術等知識點。這樣使得基礎知識點較為薄弱的學生不會在課程的開始階段就失去學習的興趣，進而惡性循環;（2）聯系對比教學，衛星通信網絡是適用于衛星通信鏈路的網絡體系，與傳統的地面移動通信網絡是存在一定的差異的。課程講授過程中引入這些差異性講授有助于學生更深刻的理解衛星通信的知識點。在這種上下聯系，左右對比的教學環境中使得學生在原有的知識體系中引申出衛星通信的知識點;（3）拓展性課程，對于學有余力的學生，課堂時間中教師講授的有限知識點并不能滿足學生對于衛星通信系統的理解，需要激發學生對于衛星通信技術的學習興趣，使得他們利用課余的時間利用圖書館、實驗室等資源更好的學習衛星通信的知識。作者在課程中適當的加入了一些拓展課程的教學方式激發學生的學習熱情，如在課程講授中加入美國的探月工程和中國的嫦娥工程等視屏結合PPT的方式激發學生從事我國的衛星通信事業。

1.2 Matlab軟件仿真平臺和硬件實驗平臺

衛星通信課程是一門需要軟硬件結合教學的學科，教學過程中需要提高學生自主的軟硬件動手能力。由于學校硬件實驗平臺受資金等方面的局限，學生的動手能力并不能得到很好的鍛煉，這就要求教師在教學過程中也需要培養學生的動手能力。作者在平時的教學課程中基于Matlab仿真平臺以大作業的形式布置一定的軟件仿真實驗，補充硬件實驗平臺的不足。布置這種探索性的大作業可以激發學生自主學習的熱情，更好的理解學習的知識點，如在衛星通信VSAT網絡中對于歐蘭B公式的理解，作者布置了相關的Matlab編程大作業，學生在課程考試中對于這個知識點的掌握情況就很好，說明布置的大作業對于學生知識點的理解起到了一定的積極效果。在實驗室的硬件實驗中增加學生自主的動手實驗內容，增加學生對于學科的感性認識，通過學生自主動手對于這些系統安裝調試，提高學生的動手能力，在學習的同時激發他們課程實踐的興趣。

1.3 課程的考查方式

南京郵電大學衛星通信課程傳統的考查方式是實驗成績占總成績的30%，閉卷考試成績占總成績的70%的考查方式。作者在教學過程中發現這種考查方式并不能很好的反應學生的學習效果。課程結束后學生大多結合往年的考試試卷，采用死記硬背的方式通過考試，考完后就不記得所學的知識點。作者在實際的教學過程中采用平時Matlab大作業占總成績的30%、硬件實驗成績占總成績的20%和課程結束考試占總成績的50%的考查方式。在軟硬件實驗中強調培養學生利用學校的圖書館和實驗室的查資料學習和動手等能力。考試試卷中降低概念性試題的比例，適當提高探索性問題的比重，如在星站距和俯仰角知識點的考查中，在試卷中直接給出基本的計算公式，不需要學生去死記硬背計算公式，而在俯仰角的修正過程中增加試題的靈活度，如果學生在平時的課程和Matlab大作業中深入理解計算公式的物理過程能很容易的解答試題，而平時Matlab大作業不認真完成靠考試前死記硬背公式的學生不了解公式的物理含義很容易在修正的過程中出錯，這樣能更好的考查學生對于衛星通信知識點的掌握情況。作者通過兩個學年的實驗，這種綜合體系的考查方式更能真實的反應學生對于本課程的掌握程度。

2 結語

作者通過與學生的交流，采用上述的三種教學改革方法，可以在一定程度上激發學生對于衛星通信課程的學習熱情，選修這門課程的人數具有一定程度的增加，學生對于知識點的掌握更為清晰，取得了一定的教學效果。該文對于衛星通信這門課程的教學改革作了初步的研究，如何取得更好的教學效果還需要與廣大高校中衛星通信課程教師共同探討。

參考文獻

[1] 王麗娜.衛星通信系統[M].國防工業出版社，2006.

[2] 夏克文.衛星通信[M].西安電子科技大學出版社，2008.

[3] 張更新，謝智東，譚哲.衛星通信的發展現狀及產業發展綜述[J].數字通信世界，2009（6）：24-30.

[4] 杜青，夏克文，喬延華.衛星通信發展動態[J].通信技術，2010（3）：24-29.

衛星通信概念范文第3篇

目前，《通信技術》這門課講解內容有:(1)均勻傳輸線理論與天線的基本概念，主要介紹均勻傳輸線方程及其解，傳輸線的阻抗與狀態參數、無耗傳輸線的狀態分析，評價天線性能的幾個主要指標，基本振子輻射和天線常用的各種電參數;(2)微波中繼通信系統，主要介紹數字微波中繼通信的概念，工作原理，設備組成，微波中繼站的轉接方式;(3)衛星通信系統，主要介紹通信衛星和地球站，衛星通信的分類、工作頻率及其特點;(4)光纖通信系統，主要介紹光纖的結構與分類，光纖的導光原理和傳輸特性，光纖通信的主要特點，數字光纖通信系統的組成和工作原理;(5)移動通信系統，主要介紹移動通信的特點和工作方式，移動通信中無線電波的傳播特性，移動通信組網技術，數字調制技術，蜂窩移動通信系統．

參照國內外重點大學此類相關課程教材，結合自身的特點，需適當調整《通信技術》這門課程的結構體系和教學內容，尤應增加當今最前沿的通信技術及其發展趨勢，拓寬學生的知識面，如3G通信技術在現實中的應用及其市場發展前景，認知無線電技術基本概念及其主要研究成果，激光通信技術，可見光通信技術等．《通信技術》課程大部分相關教材內容很少揭示通信問題所對應的數學模型，很少用數學的理論去解釋一些通信中的結論，而數學類專業學生的數學理論基礎扎實，教學中可以補充相應內容引導學生應用數學理論、方法研究通信中的問題．比如，講解均勻傳輸線理論時，可以與學生一起建立均勻傳輸線系統數學模型，得到傳輸線上任意一點z處電壓和電流的基本方程式中:U、I分別為電壓、電流，Z=R+jwL為單位長度的串聯阻抗，Y=G+jwC為單位長度的并聯導納．

數學類專業學生求解上式方程的穩態解是件容易的事，因此可以安排學生自己求出方程的解，最后再將方程解中各個參量的物理意義解釋清楚．這樣，學生不僅可以體會到學習數學的用途和運用數學理論、方法解決問題的快樂，而且對通信知識的理解更加深刻．再比如，衛星通信系統按軌道分類有低軌道和中高軌道，可以引導學生推導軌道高低與通信衛星電波覆蓋地球表面的關系，使學生了解需要多少顆衛星才能實現全球通，進一步考慮通信衛星使用壽命、發射成本、維護難易、干擾的抑制以及保密性能等因素，建立一個多目標評估系統，根據多目標優化理論，建立數學模型，通過數學方法分析模型，結合軟件進行數值仿真驗證，最終提出實際可行的參考報告．《通信技術》課程每個章節都有這方面的內容，在教學過程中應注意挖掘這樣的教學素材．

二、教學觀念、手段的更新

以往教師講授《通信技術》這門課主要是單向說教，老師唱獨角戲，形式單調，調動學生主觀能動性、培養學生創新能力的方法欠缺．教學應從單純的知識傳授轉變為研究式的教學，用研究式的教學作為提高教學質量和教學水平的重要手段．

研究式教學要求充分發揮師生雙方的主動性和創造性，這對于習慣了“模仿+記憶”的教學模式的學生來說必然會碰到更大的困難．在講授天線、衛星通信、光纖通信以及移動通信等內容時，老師可以先布置課外查詢任務，查閱這些技術的起源、發展、現狀及未來趨勢，然后讓學生在課堂上交流對這些內容的認識、理解．老師根據學生交流情況匯總那些理解不清的概念、技術等內容，然后詳細講明白“是什么”和“為什么”．現在網上有大量的新技術科普片，觀看科普片同樣可以獲得新知識，也是豐富課堂教學方式的途徑之一．因此可以收集天線、衛星通信、移動通信、激光通信等新技術的科教宣傳片，在授課過程中穿插科教宣傳片，使學生能更加直觀理解通信相關技術．

三、課外專題的研討

衛星通信概念范文第4篇

軟件無線電是近幾年來提出的一種實現無線通信的新概念和體制。它的核心是將寬帶ND和D／A變換器盡可能靠近天線，而電臺功能盡可能地采用軟件進行定義。軟件無線電把硬件作為無線通信的基本平臺，對于無線通信功能盡可能用軟件來實現。這樣，無線通信系統具有很好的通用性、靈活性，使系統互聯和升級變得非常方便，這很可能使軟件無線電成為繼模擬通信到數字通信和固定通信到移動通信之后的無線通信領域的第三次突破。

以現代通信理論為基礎，以數字信號處理為核心，以微電子技術為支撐的軟件無線電技術自從提出以來，便引起了包括軍事通信、個人移動通信、微電子以及計算機等電子領域的特別關注和廣泛興趣。尤其是在最近幾年突飛猛進的發展成長，逐漸壯大，更加使得人們普遍認為軟件無線電技術將促進無線通信，甚至整個無線電領域產生重大變革，并由此推動電子信息技術的快速發展，最終在全世界范圍內形成巨大的軟件無線電產業市場，帶來巨大的經濟效益，推動社會和技術進步。

軟件無線電突破了傳統的無線電臺以功能單一、可擴展性差的硬件為核心的設計局限性，強調以開放性的最簡硬件為通用平臺，盡可能地用可升級、可重配置的應用軟件來實現各種無線電功能的設計新思路。

通信的需求是軟件無線電進步與發展的巨大驅動力。它是解決目前無線通信系統多標準、多模式兼容工作以及相互操作性和多系統共享頻率資源等問題的最好途徑。

軟件無線電技術的特點

1、具有完全可編程的特性，包括可編程的天線波段、信道接入方式、信道調制解調、數據速率大小等，通過軟件提供指令，實現控制和操作、管理和維護功能；

2、系統結構通用，功能實現靈活，改進和更新也很方便快捷。高速A／D／A實為一個標準接口，其作用是將RF／IF部分和通用的數字／軟件部分連接起來。只要它們的帶寬和處理能力滿足系統要求，都具有很好的通用性；

3、使得不同系統之間相互操作成為可能；

4、復用的優勢，系統結構的一致性使得設計的模塊化思想能很好地實現，并且這些模塊具有良好的通用性，能在不同的系統及其升級時很容易地復用；

5、在軟件無線電中，軟件的生存期決定了通信系統的生存期。一般地，軟件開發的周期相對于硬件要短，開發費用要低；

6、由于系統的主要功能都由軟件實現，因此可方便地采用各種新的信號處理手段提高抗干擾性能。其他諸如系統頻帶監控、在線改變信號調制方式等功能的實現也成為可能。

軟件無線電在衛星通信中的應用

通信衛星主要由天線分系統、通信分系統、電源分系統、控制分系統等部分組成。其中，通信分系統主要由射頻部分和轉發器等組成。射頻部分包括指令檢測、遙控設備和頻率調制、解調設備，主要用來實現對射頻的發射、接收、調制和解調。目前，它的調制模式、多址方式、編碼格式等一般均是固定不變的。如果采用軟件無線電技術，那么就可以通過軟件隨時改變調制模式、多址方式、編碼格式等，從而大大提高其靈活性以及抗干擾的能力。同理，在處理轉發器中也完全可以應用軟件無線電技術，來完成寬帶的A／D及D／A轉換、調制解調以及編碼。

低軌微型衛星通信系統可以提供全球性實時話音／數據通信和非實時的S&F業務。由于它已經成為衛星通信系統的一個重要組成部分和實現全球個人通信的重要手段，所以這里選舉它為典型代表來說明軟件無線電技術在衛星通信系統中的應用。將軟件無線電臺結構的概念應用到低軌微型衛星通信系統中，將會很好地解決如不同系統的兼容性，互聯互通及綜合應用等問題，促使微型衛星通信系統的發展，為用戶提供更為靈活和方便的通信服務。

1、用軟件無線電技術解決微型衛星通信系統的兼容性問題

近年來，各種各樣的移動衛星通信系統紛紛涌現出來，其中，中低軌系統大都采用小型衛星。這些系統分別提供全球性和區域性的以話音為主的移動衛星通信業務。由于它們在通信體制、網絡組成、系統管理等方面互不相同，各系統內的用戶終端不能直接訪問其它系統。目前只有通過信關和網關來實現不同衛星系統之間的互連互通，但這并不是一種特別有效的解決方法，隨著新系統的不斷涌現，會使終端兼容性等問題日益嚴重。利用小型衛星提供業務的系統也存在著終端兼容的要求，這一情況是由兩方面的因素造成的：

(1)為了充分利用各小型衛星通信系統業務的能力，以使其運營費用進一步降低，需要衛星能夠為不同的系統用戶提供服務，同時用戶也能方便地接入各系統。

(2)為了降低信息的傳輸時延，S&F業務微型衛星需要借助與其它系統，如地面網絡、同步衛星通信系統等來加速其信息的傳遞。同時衛星通信系統作為對地面通信網重要的支持和不可缺少的補充，其和地面通信網的綜合應用問題也提出來了，目前所采用的雙模式手機只能達到兩種不同系統的綜合應用要求。

由于軟件無線電臺的功能完全由軟件定義，可以程控，所以只要在處理能力、采樣速度等方面允許的條件下，就能夠利用軟件無線電臺對輸入信號的調制模式、多址方式、編碼格式進行自動識別和解調，實現信息的正確接收；同時軟件無線電臺還可根據需要選用適當的特定的通信體制與特定系統進行通信。軟件無線電技術利用可編程數字下變頻在基帶完成信道選取，通過基帶處理的軟件模塊不同來兼容不同的系統。因此，只有軟件無線電技術才能在嚴格意義上圓滿的解決系統兼容和綜合利用問題。

2、采用軟件無線電技術將有利于微型衛星通信技術的更新

衛星通信系統與地面系統的另一個重要差別是：衛星一旦進入運行軌道，對衛星的硬件部分無法進行改動，因此由星載硬件設備決定的技術體制就無法更新。同時微型衛星通信的在軌壽命可達3-5年，甚至更長(因為許多微型衛星采用被動姿態控制方式)。這將嚴重制約著新技術在衛星通信領域內的及時運用。

利用軟件無線電技術的基本思想，賦予微型通信衛星星上處理以新的內涵。將微型通信衛星全部或大部分的通信功能由軟件定義，并在設計時考慮到一定的處理冗余度。那么當需要對微型衛星星載通信子系統的某些環節，如調制／解調技術、多普勒頻移校正、成形濾波等進行改進，只需要對其中的部分軟件進行在軌重新加載，便可以完成原來所無法實現的衛星在軌技術更新，從而達到延長衛星技術壽命的目的。國外在這方面進行了有益的嘗試，如Vosat-3&5、Posat-1都進行了具有軟件無線電雛形的在軌衛星通信體制更新試驗，證明在軌衛星通信體制的更新是完全可能的。按照軟件無線電的思想將會出現完全依賴于軟件定義的新型微型通信衛星，其

星體具有相同或相似的硬件結構，而根據軟件的不同將擔負不同的使命。

3、現階段實施方案的設想

雖然軟件無線電技術在微型衛星通信中有著良好的應用前景，但是由于受處理器件能力、處理技術等方面因素的限制，在現階段尚不能完全按照標準軟件無線電臺結構建立一套微型衛星通信系統。然而，從另一方面看，既然軟件無線電技術的優越性已經被業內人士普遍認可，現今只是在具體實施上遇到些困難，相信將來必定會隨著技術的進步而逐步得到解決。

在目前的技術條件下，可以將中頻以下的功能由軟件來實現，而保留現有的射頻部分或采用可更換的射頻模塊的方法來構造具有部分軟件無線電特色的微型衛星通信系統。這一設計思想已在美國的Speak easy II(易通話II)無線電臺中得到了實踐，Speak easy II可以在程序的控制下與現在使用的15種無線電臺互通。根據這一思想，構成的試驗性低軌微型通信衛星子系統的框圖如圖1所示。用戶終端的結構框圖如圖2所示。

軟件無線電在衛星測控中的應用

衛星測控系統一般由跟蹤分系統、遙測分系統和遙控分系統組成。目前，我國衛星測控設備都是由傳統的硬件組成，功能固定，而且各類衛星測控系統的工作頻率、調制體制、編碼體制和測距體制各不相同，各種衛星之間測控信道也不能相互通用，這樣無疑加重了研制負擔，造成資金浪費。針對這一問題，國內外正在利用高速A／D、DSP、高速并行總線、計算機技術以及軟件技術，對測控信道和處理終端進行全數字化和軟件化研究開發，并且已經取得顯著成績。現今，該領域依然繼續朝著綜合化、數字化、軟件化的方向努力拓展邁進，而未來最為理想的解決辦法就是采用軟件無線電技術。

在衛星測控中，由于星上測控設備受到重量、體積、功耗和射頻頻率使用等多方面條件因素指標的限制，因此通常采用多個副載波調制一個載波的系統，這些副載波可以是單一的正弦波，也可以是已調副載波。如果射頻頻率選在S波段，一般便稱之為S波段測控系統。與我國中、低軌道衛星原來使用的超短波體制相比，S波段統一測控系統有著明顯的優點，它將是國內中、低軌道衛星測控系統采用的主要方式。于是下面以S波段為例對星載測控信道加以分析。

1、測控系統引入軟件無線電技術的優勢

測控系統設計首先要進行信道設計，根據使用要求選擇系統的工作頻率、調制體制和基帶信號，并進行信道功率分配以及副載波頻率干擾計算等，以便確定可靠完成信息傳輸的最佳方式。由于各種衰減和噪聲不同程度的影響是客觀存在的，不同的衛星中，調制方式以及調制參數常會有不同的選擇，引入軟件無線電技術，會產生下列優點：

(1)在設計的同一硬件平臺上，配置不同的軟件，即可實現不同的具體信道設備。這樣不僅能夠加快研制進度，而且還可以節約大量資金，避免不必要的浪費。

(2)對于衛星在軌運行期間，使得通過先進的遙控手段實現系統動態配置更新成為可能。

2、測控信道軟件化應按階段分步驟實施

盡管利用軟件無線電技術有上述優點，但是，由于軟件無線電技術是一個新興的課題，許多體系結構仍舊處于不穩定的變動之中并且受到DSP、ND等器件性能的制約，所以當前要立刻全面實現理想的軟件無線電設計還有困難。比較現實的測控信道軟件化應該按階段分步驟實施：

(1)首先，對傳統體制的模擬微波統一測控信道進行數字化、軟件化。傳統體制的微波統一測控信道，傳輸信號為遙控、遙測和測距信號，一般帶寬較窄，接收機在中頻可以采用帶通采樣。

(2)其次，在測控信道軟件化過程中引入新型的測控體制，如擴頻碼分多址與微波統一測控等，進而實現測控信道與測控終端綜合化、軟件化設計。

(3)最后，隨著DSP、FPGA等數字電路的飛速發展，寬帶的數據和跟蹤測控信號按照擴頻碼分多址方式要想實現統一載波測控信道的軟件無線電設計也將成為可能。

3、現階段實施方案的設想

下面針對現階段的具體情況，簡單介紹一種對傳統體制的模擬微波測控信道數字化、軟件化的方案設想。采用軟件無線電思想的測控信道原理設計框圖如圖3所示。圖中，天線、上／下變頻器、帶通濾波器等射頻部件可設計幾種通用的標準化產品，由于測控信號一般為窄帶信號，在中頻可用帶通采樣，這樣能夠把中頻中的帶通信號變換為較低中頻的基帶信號，而不必使用可編程的數字下變頻器，但A／D轉換器的模擬輸入帶寬應高于被采樣的中頻信號的最高頻率。為了使產品具有良好的適應性，ND的采樣頻率最好是能夠根據情況變化的不同進行隨時重新配置。另外，對于寬帶測控信號則要采用下變頻器。

展望

未來的無線通信系統將是多制式、多模式的通信系統，可以提供包括多媒體在內的多種服務類型。軟件無線電以其強大的可配置能力和可編程能力將成為未來通信系統的首選。軟件無線電的技術發展將大致可分為硬件、軟件兩個方面。

衛星通信概念范文第5篇

 

1)通信覆蓋區域大，通信距離遠：地球同步軌道(GEO)衛星距地面高度35860km，只需一個衛星中繼轉發，就能實現1萬多公里的遠距離通信;每一顆衛星可覆蓋全球表面的42.4%，用3顆GEO衛星就可以覆蓋除兩極祎度76°以上地區以外的全球表面及臨地空間。

 

2)可將其廣播性與各種多址連接技術相結合構成龐大的通信網：在一顆衛星所覆蓋的區域內，不必依賴顯式的交換，只需利用衛星中繼傳輸和多址/復用技術就能構成擁有許多地面用戶的大型通信網。

 

3)機動靈活：衛星通信的建立不受地理條件的限制，無論是大城市還是邊遠山區、島嶼，隨地可建;通信終端也可由飛機、汽車、艦船搭載，甚至個人隨身攜帶;建站迅速，組網靈活。

 

4)通信頻帶寬、通信容量大：衛星通信信道處于微波頻率范圍，頻率資源相當豐富，并可不斷發展。

 

5)信道質量好、傳輸性能穩定：衛星通信鏈路一般都是自由空間傳播的視距通信，傳輸損耗很穩定而可準確預算，多徑效應一般都可忽略不計，除非是采用很低増益天線的移動通信或個人通信終端。

 

6)通信設備的成本不隨通信距離増加而増加，因而特別適于遠距離以及人類活動稀少地區的通信。

 

衛星通信也存在一些缺點和一些應該而且可以逐步改進的方面，這主要有以下幾點。

 

1)衛星發射和星上通信載荷的成本高：星上元器件必須采用抗強輻射的宇航級器件，而且LEO、GEO衛星的壽命一般分別只有8年、15年左右。

 

2)衛星鏈路傳輸衰減很大：這就要求地面和星上的通信設備具有大功率發射機、高靈敏度接收機和高増益天線。

 

3)衛星鏈路傳輸時延大：GEO衛星與地面之間往返傳輸時間為239~278ms;在基于中心站的星形網系統中，小站之間進行話音通信必須經雙跳鏈路，那么傳輸時延達到0.5s,對話過程就會感到不順暢，而且如果沒有良好的回音抑制措施，就會因二-四線制轉換引起的回波干擾而使話音質量顯著下降。

 

基于衛星通信的特點及其重要作用，本文將從衛星通信的可用頻率資源、衛星平臺、主要關鍵技術、典型的衛星通信系統、衛星通信應用和產業化發展等方面進行介紹，綜述發展現狀，展望發展前景。

 

2通信衛星平臺與信道資源的發展

 

2.1衛星通信的頻率資源

 

早期GEO衛星轉發器主要是C和Ku頻段，各有500MHz帶寬，其上行分別位于6GHz、14GHz附近，下行分別位于4GHz、12GHz附近;每個轉發器的帶寬有33MHz、36MHz、54MHz等;Ku后來擴展到800MHz。最近十幾年Ka頻段2GHz帶寬得到了廣泛應用，上行、下行分別位于20GHz、30GHz附近。此外還有UHF、L和S頻段各有15?30MHz的帶寬可用于衛星移動通信，分別位于0.4GHz、1.6GHz、

 

2GHz左右。目前，正在開發40~60GHz的EHF頻段。各頻段的可用頻帶不一定連成一片，具體的頻帶劃分參見文獻[4]。采用天線正交極化、多波束衛星天線、低軌道衛星群等技術，可使上述頻率重復使用許多次，可用頻率資源擴大許多倍。此外采用空間激光通信技術擴展信道資源，特別是星際激光通信鏈路，其容量可與光纖通信相比擬，而抗干擾抗截獲能力更強。

 

2.2通信衛星平臺的發展

 

衛星平臺技術是推動衛星通信應用和増強市場競爭力的重要因素。目前，世界上最大的通信衛星平臺重達7噸、太陽能電池功率達30kW，例如美國Loral公司LS20.20衛星平臺，發射質量5?7噸，電源功率17?30kW，可支持150個轉發器，2012年發射SES-4衛星所用該公司LS-1300平臺，功率達20kW。我國自主研制的最大平臺是東方紅4號平臺，重5150kg、太陽能電池功率為10.5kW，處于實驗階段的東5平臺規模更大，但與當前國際先進水平仍存在差距。

 

3衛星通信相關技術及其發展現狀與前景3.1調制解調技術衛星通信中最常用的調制方式是QPSK、OQPSK和n/4DQPSK等，近年來，高速數據傳輸的需求與轉發器資源緊缺推動了8PSK、16APSK、16QAM等高階調制方式的研究與應用。其中APSK調制因其星座中所含幅度和相位信息是變量可分離的，可以采用簡單的預失真法進行幅度非線性矯正而不影響相位特性，使之在透明轉發這種高階調制信號時的功率效率不明顯降低[5,6]。因此，APSK調制在衛星電視廣播中得到應用，在衛星寬帶移動通信中也有很好的應用前景。

 

格形編碼調制(TCM,trelliscodingmodulation)在原理上是一種很好的體制[5];它將信道編碼與調制融合在一起，因而幾乎不付出頻帶效率和功率效率降低的代價，就能獲得5dB左右的編碼増益。TCM調制用于衛星通信的國際標準早己經形成，但因其譯碼復雜度較高，而且不大便于再級聯外碼以進一步降低誤碼率[7,8]，因此應用并不廣泛。

 

遙感數據傳輸和大容量寬帶衛星通信中對于高速調制解調技術有迫切需求，目前我國基于FPGA并行實現的高速調制解調己達到1.5Gbit/s，己接近國際先進水平[9]。這個速率基本上能滿足通信衛星饋送鏈路高速數據傳輸的要求。正交頻分復用(OFDM)技術作為一種多載波調制方式，由于其抗多徑衰落能力強而在地面蜂窩網第四代(4G)、第五代(5G)移動通信中成為不可或缺的技術[10]，因此人們一直想將其廣泛應用于衛星移動通信中。值得注意的是，OFDM本來是不大適于衛星下行鏈路這種功率嚴重受限的場合，因為其峰平功率比(PAPR)高，在功放非線性條件下容易產生多載波互調干擾而使鏈路特性變差。雖己研究出多種方法來克服這個缺點，但沒有一種辦法是不需付出巨大代價就能完全解決這個問題的[11,12]，不是頻帶效率顯著降低，就是計算復雜度很高。

 

但是，確有一些衛星通信或廣播系統的下行鏈路采用了OFDM體制。IPSTAR-I在60MHz帶寬下行鏈路中采用層疊在OFDM上的TDM技術[13]，其目的是為了擴大復接信號的路數，而非抗多徑衰落;因為其Ku頻段小站天線口徑為0.75?1.8m，波束主瓣只有1。?2.3。，周圍環境的反射波很難進入天線主瓣，因而多徑效應可忽略不計。我們應當看到如此應用OFDM技術，會使其鏈路信噪比產生明顯損失。

 

對于基于多波束天線的GEO或LEO衛星寬帶移動通信或廣播系統而言，因其多徑衰落非常嚴重，目前下行鏈路不得不采用OFDM體制。其移動式終端的天線増益很低，例如，L或S頻段天線的増益一般只有2?3dB，這種半球波束天線可接收到的多徑信號分量多，多徑衰落非常嚴重，采用OFDM技術有其合理性。事實上在衛星與地面基站相結合的移動數字電視廣播系統中己成功應用OFDM[14]，并己形成了國際標準和我國國家標準[15,16]。

 

然而衛星下行鏈路功率受限問題遠比地面移動通信基站嚴重，驅動多波束衛星天線的功放非線性問題更加嚴重。加之OFDM系統抗多徑衰落效益的發揮有賴于信道信息反饋，而衛星鏈路時延大，不能及時利用信道信息反饋對各子信道的信息速率和發射功率進行自適應調整。總之，衛星下行鏈路采用OFDM體制只是當前的無奈之舉，而非理想的選擇，我們很有必要探索出一種新的傳輸方式來取代它，因為其中約有30%左右的頻帶效率和10dB左右的鏈路信噪比増益的潛力是有可能挖掘出來的。

 

3.2糾錯編碼技術

 

各種通信業務信息傳輸的誤比特率(BER,biterrorrate)都有最高限度要求，例如：聲碼話BER為10—3,視頻通信BER為10—4,一般數據通信BER為10—6或10—7，無特殊措施的ATM(asyschronioustransfermode)或IP(Internetprotocol)數據傳輸BER為10—10,深空通信中某些數據傳輸BER為10—14。當然一般系統不會設計為在傳輸和解調后所得數據的BER就能達到上述要求，因為這需要很高的鏈路信噪比，嚴重浪費發射功率。而采用糾錯編碼(即信道編碼)技術與調制相結合，只需付出很小的頻帶效率代價就能使BER降低若干個數量級。相應地達到指定BER要求的鏈路信噪比就可降低幾dB，甚至十幾dB，也就是可獲得相應的編碼増益。

 

在衛星通信的前期發展中，使用最為廣泛的信道編碼是由卷積碼作為內碼、RS碼作為外碼的串行級聯碼。這是因為卷積碼實現簡單、譯碼門限較低，而RS碼的譯碼復雜度低，在輸入信息誤碼率較高時能獲得較高的編碼増益，例如，3/4卷積碼與RS編碼級聯情況下在達到&E^=10—7時可獲得5.2dB編碼増益。

 

并行級聯形式的Turbo碼[17]和低密度奇偶效驗碼(LDPC)[18]是目前2種最先進的信道編碼算法，自90年展起來并推廣應用之后，很快在地面移動通信等場合得到了很好應用。兩者均有2個突出特點：一是都結合了比特交織技術，能有效地糾正突發錯誤，而多徑衰落信道等場合正是容易出現突發性錯誤;其二是它們的譯碼門限比卷積碼更低，而且能在較高的碼率下獲得較大的編碼増益。這就是說，它們能使整個系統的傳輸特性以較高的頻帶效率和功率效率逼近香農容量限。例如，對于QPSK調制采用碼率為0.793的Turbo碼在BER達到10—7時，比采用RS、卷積碼串行級聯碼的編碼増益高1.6dB?IPSTAR-1系統的前向鏈路采用Turbo碼Inmarsat系統也將Turbo碼作為高速數據傳輸系統的核心技術。

 

與Turbo碼相比，LDPC碼具有編解碼簡單、碼長可以較短、編譯碼效果更易逼近香農限，因而已成為當前衛星通信中信道編碼的首選，特別是寬帶移動通信。例如，對于BPSK調制采用1/2碼率、107塊長的LDPC碼在BER達到10—6時所需私/外值為0.04dB，己非常逼近頻帶效率為1bit/s/Hz時的香農限0dB[20]。目前，己用FPGA實現的LDPC編譯碼器，最高信息速率可達到10Gbit/s[2U2]，可滿足高速調制解調的需求。

 

對于大尺度衰落信道，例如，存在降雨衰落情況下的Ka頻段信道，采用自適應編碼調制(ACM,adaptivecodingmodulation)可使信道傳輸效率最大化[23,24]。發送端在保持發送的符號速率和功率不變的情況下，根據接收方反饋回來的私/_隊估值，自動選擇最佳的調制方式和編碼碼率進行發送，可以高效地將鏈路余量，例如，Ka頻段的雨衰余量，轉化為數據傳輸吞吐量，同時也可避免了偶然出現的干擾對鏈路造成的絕對中斷。目前市場上己有支持ACM功能的產品。

 

3.3擴頻通信技術

 

衛星通信信道開放性的特點帶來的隱蔽性差、抗干擾能力弱等缺點，可采用擴頻技術克服，因此擴頻通信主要用于隱蔽通信和抗干擾軍事通信。擴頻主要有直接序列擴頻(DSSS，directsequencespectrumpreading)、跳變頻率(FH,frequencyhopping)、跳變時間和線性調頻等4種基本工作方式。這里主要介紹DSSS和FH。

 

DSSS系統中每個符號用一個長度為#的偽隨機序列表示，可使其信號的頻帶擴展#倍，接收端采用同樣的序列進行相關接收解擴，因而可使解擴之后的信噪比提高到解擴之前的#倍，即可獲得#倍的解擴處理増益。#可以很大，例如，GPS中P碼信號的擴頻倍數#=204600，即具有53dB的處理増益。因此它可以在接收信號信干噪比很低的條件下進行通信，可使通信信號具有很強的隱蔽性，并使系統具有很高的干擾容限，例如，允許信干比達50dB。如果在接收端解擴之前配合某種自適應信號處理算法，例如，自適應陷波、幅度非線性處理或自適應空間陷波等，還可使系統的干擾容限再提升30?40dB。

 

基于DSSS利用GEO衛星透明轉發器可構成隱蔽性很強的重疊通信系統[26]，將功率譜密度極低的DSSS信號重疊在其他正在進行通信的強信號之上進行較低比特率的通信，則信號具有高度的隱蔽性。

 

跳頻(FH)通信中，發送端將調制信號的載波頻率在很寬的頻率范圍中按照某種秘密約定的跳頻圖案進行跳變，接收端采用同樣跳變的本地振蕩進行正交下變頻，變回為零中頻信號再進行基帶解調、符號判決和譯碼。因此FH比DSSS更容易將信號頻譜擴展到更寬的頻率范圍，可獲得更高的處理増益。只要跳頻范圍足夠寬、跳速足夠快，再配合衛星多波束天線技術從空間躲避可能的干擾，通信的安全性就有充分的保障。我國已實現的FH系統跳頻范圍可達2GHz，跳速達上萬跳/秒[27]，接近國際先進水平。總之，目前衛星通信抗干擾技術已比較成熟，在軍事通信中發揮了重要作用。當然，通信對抗雙方沒有絕對的贏家，只是在一定的條件下有一方取勝。

 

3.4陣列天線技術與衛星蜂窩網技術

 

1)陣列天線技術

 

由于衛星鏈路傳播衰減很大，例如，GEO衛星C、Ku、Ka頻段鏈路的衰減都在200dB左右，需要采用高増益天線，因而天線的尺寸和成本往往成為推廣應用的重要障礙。早期是采用VSAT(verysmallapertureterminal)技術來緩解這個問題，即由一個大型中心站與大量的小口徑天線終端站一起構成一個星形網。利用中心站天線増益很高、EIRP(equivalentisotropicradiatedpower)值很大的優勢，來彌補小站因天線口徑小、増益低而使鏈路預算不足的弱點。后來通過開發更高頻段的轉發器、増大轉發器的發射功率以及采用多波束衛星天線技術提高星上轉發器的接收靈敏度和EIRP，更加有效地實現了終端的小型化，天線的尺寸和成本似乎不再是明顯的障礙，VSAT的概念也逐漸淡化了。但目前基于GEO衛星Ku頻段透明轉發器的寬帶移動通信，其“動中通”天線的成本仍然很高，相當于通信終端其余部分總成本的6?10倍。這種天線通常都是采用線陣形式多個陣元實現水平方向跟蹤，而采用機械裝置實現垂直方向的跟蹤。星上采用陣列天線技術形成點波束天線或蜂窩狀的多波束天線(MBA,multiplebeamantenna)，可大大提高天線的増益，還實現了頻率多次重復利用。衛星MBA主要有3種實現方式，即反射面式、透射式和相控陣形式。

 

反射面MBA由一個或2個反射面和幾個獨立饋源組成，通過饋源照射到反射面形成多波束。反射面MBA具有結構簡單、質量輕和可靠性高等優點而最先得到廣泛應用，如Odyssey衛星[28]和日本的ETS-VI衛星[29]。ETS-VI衛星的MBA有2種鏡面，20GHz的Ka頻段和S頻段共用3.5m直徑反射鏡，30GHz的Ka頻段和C頻段共用2.5m直徑反射鏡，實現了13個Ka頻段波束覆蓋日本大地、C頻段單波束覆蓋日本中部和5個S頻段的波束覆蓋200海里海域。

 

相控陣MBA由天線陣、饋電網絡及波束形成控制器等組成，通過相移網絡調節陣元的激勵幅度、相位實現輻射波束指向的改變。相控陣MBA具有損耗低、動態掃描角度大的優點，便于形成蜂窩狀MBA。透射式MBA通過網絡對輻射陣移相，在覆蓋區形成相對固定的波束，波束對輻射陣不掃描但可校正及微調，更適于星體體積和質量較小場合的應用。例如全球星(Globalstar)系統和銥(Iridium)系統

 

中MBA就是采用直接輻射陣列形式、基于模擬射頻移相法形成多波束，不同的是前者使用功分器[30]，后者使用Butler矩陣。