卫星通信系统的发展及其关键技术_罗文

卫星通信系统的发展及其关键技术

罗文

（中国民用航空中南地区空中交通管理局广西分局，广西南宁530048）

摘要：卫星通信技术中星上处理(OBP)和异步传输模式(ATM)被认为是未来通信的发展方向和核心技术，本文针对卫星通信技术目前的发展现状，通过分析其在当今通信行业中所处的地位、作用以及面临的挑战，总结其关键技术，给出未来通信的发展方向，这对以后的卫星通信研究具有重要意义。

关键词：星上处理；异步转移模式；宽带IP；卫星通信

中图分类号：TN927.2文献标识码：A文章编号：1673-1131（2013）01-0157-02

1卫星通信系统的发展现状及难点

1.1卫星通信发展现状

卫星通信技术发展十分迅速，20世纪60年代时，卫星通信只是在军事上得到了应用，到了70年代时，卫星通信的发展达到了顶峰，90年代时，光纤通信诞生了，这对卫星通信造成了一次冲击，但卫星有它自己独特的特点，如卫星具有多址连接方式、可以按需分配带宽等特点，这些是光纤通信所不能及的，所以卫星通信在偏远地区，越洋通信中被优先选用。星上交换作为卫星通信的核心部分，受到国内外学者的深度研究，星上技术结合ATM，使得卫星ATM技术成为卫星领域的一个研究热点。目前许多国家就卫星ATM已经展开了深入研究，期望在未来有一个质的飞跃。

1.2现今卫星通信遇到的难点

（1）卫星通信的成本因素。众所周知，在长距离通信中，最需要的技术就是卫星通信，因为卫星通信具有通信容量大、覆盖地域广、不受地理条件限制和通信方式机动灵活等优点。但是随着对通信资费的调整后，长途通信费用大幅下降，但卫星的转发器费用却并没有因此而改变，因此使得卫星通信成本还是很高。

（2）卫星通信中宽带IP问题。当前，宽带IP卫星通信中基本上都是采用ATM传输技术，因为ATM的性能可以满足欧美等地的性能指标要求。但当系统采用RS块编码、交织以及FEC技术时，虽然提高了卫星链路的传输质量，却也在无形中增加了卫星ATM实现的复杂度，这与现在运用的卫星通信技术是不相同的。

（3）卫星通信中数据速率问题。当前是信息时代，需要有更加快捷的方式来及时地传输信息，而传统的基于频分复用和码分复用技术已经无法满足卫星通信的需求，随之出现了分组交换技术；同时，长距离的传输也带来了延时问题，这就需要通过快而有效的方法来解决延时对实时数据的影响问题。2卫星通信系统中的关键技术

2.1数据压缩技术

随着科学技术的发展，数据压缩技术已经发展得很成熟，尤其是在数据处理相关领域。数据压缩可以给通信带来很大的方便，例如节约了时间、提高了频带利用率、节约了存储空间等。数据压缩标准有很多，但被人们广泛采用的标准主要是对静止图像压缩编码的ISO标准以及CCITT的H.26标准。而在卫星通信中主要采用的是MPEG62，该项技术主要是面向对象的，而且在多媒体同步方面发挥了很好的作用，同时它的实时交换、实施表现等方面也做得很完美。2.2智能天线系统

降雨以及大地对电磁波的吸收从很大程度上导致高频段的卫星ATM网络产生突发错误，而且卫星本身也存在各种限制和随机错误，这就需要通过智能天线的多波束来覆盖到更广的区域，例如，可以采用多波束快速跳变系统；同时在低轨道系统中采用蜂窝式天线来实现跟踪和同频复用功能；星上和同步轨道系统要想构成蜂窝式覆盖图就必须要采用相控阵列天线。

2.3多址接入技术

针对接入方式，ATM/TDMA多址接入方式比FDMA和CDMA更适合星上处理卫星对多址接入的要求，因为此种方式有较好的信息传输角度、网络应用灵活性好等特点。但是，TDMA方式对速率和发射功率要求很高，这在无形中就增加了解调器的实现难度，同时也增加了载波功率与噪声功率密度的比值的要求。为了克服上述问题，该领域专家提出了一种新的方式，采用多频质的TDMA，即MF-TDMA(Multiple Frequency-TDMA)多址接入技术，它是将FDMA于TDMA相结合，这样可以降低每个TDMA链路的接入速率和调制解调器的工作速率，同时对上行链路的值C/N0(C/N0=E/N0*Rb)的要求也减弱了。

2.4卫星激光通信技术

卫星通信要求速率很高，这就需要采用激光进行通信。卫星通信采用激光可以提升卫星的通信量和保密性，减轻了卫星的重量和大小；在大气层外，没有大气的干扰，通信更加准确，同时也降低了误码率；运用激光可以提升数据的传输速率以及系统的可靠性；同时卫星通信也互不干扰，最主要的是，采用激光通信可以大幅度地降低延时，使信息能够得到及时传输，激光的这些优点都被发挥得淋漓尽致。有专家预测，激光技术运用到卫星通信中将是很有前途的，对通信行业的发展起到不可替代的作用。

2.5信道纠错编码技术

众所周知，在卫星通信中难免会产生错误，尤其是在卫星通信的过程中。ATM信元在面对突发错误时会产生很大的错误。在ATM信元中，位于ATM信头的最后一个字节是信头差错控制(HEC),它主要是通过检测和纠正单比特错误以及检测是否有多比特来保护ATM信头。所以，在出现丢失信元或者信元误插现象时，主要是由于HEC在多比特发生错误时没有发生作用。因此提出了采用交织技术来降低信元丢失率和检测不出错误的概率来保护ATM信头、改善信息的传输质量。

采用MF-TDMA的多址接入方式的星上ATM系统可为不同的地球站提供不同的QoS服务，而不同的QoS需要不同

２０１３年第１期（总第１２３期）

２０１３

（Ｓｕｍ．Ｎｏ１２３）信息通信

INFORMATION&COMMUNICATIONS

１５７

１５８

WCDMA 上行干扰处理

吴

昊1，陈

颖2，桂瑾琛1

（1.中国联合网络通信有限公司河北省分公司；2.中国联合网络通信有限公司石家庄市分公司，

河北石家庄050011）摘要：通过分析了解干扰的类型，通过话统工具监控指标及OT trace 来进行分析，进一步研究WCDMA 上行干扰处理。

关键词：WCDMA ；上行干扰；处理中图分类号：TN929.533文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2013）01-0158-02

1概述

RTWP (Received total wideband power 接收带宽总功率)是在3.84MHz 带宽上接收到的全部信号功率。表征的是基站在天馈口接收到的功率，根据3GPP TS 255.133协议的定义，在理想的情况下，在空载的时候RTWP 为-106dbm 左右(与设备底噪有关),RTWP 的数据一般可以作为上行干扰的参考值,一般来说,如果RTWP 值超过-100dbm 以上,我们认为存在一定的上行干扰。

2干扰的类型

干扰分为内部干扰和外部干扰。内部干扰包括天馈系统异常、基站设备异常、上行负载较高等。外部干扰包括异系统

干扰、直放站干放引起的干扰、其它电磁干扰。

3话统工具监控指标及OT trace 分析

3.1话统工具监控指标

通过话统工具进行分析，是解决干扰的有效手段。结合话统工具，我们可以连续观察RTWP 的变化曲线，同时我们可以将周围小区的RTWP 及干扰特性进行关联，从而确定是否为外部干扰等，为分析干扰提供了较为有效的方法。

3.2OT Trace 的分析

OT trace 是通过网管跟踪数据的一种方式，类似于CTB 、CTG 等trace ，可以用RFO 或者edat 进行分析，通过OT Trace 我们可以看到RTWP 的变化特征，而不会受到类似于counter 15分钟或者1个小时的限制，通过参数设置，我们可以将nod-eb 上报RTWP 的周围在500ms 至60000ms 之间变化，更加细腻地查看RTWP 的变化曲线，观察RTWP 的变化特征。3.2.1Nodeb 上报RTWP 的计算

通过OT trace 我们可以较为精确地观察UL RSSI 的变化

趋势，系统默认设置是每20s nodeb 上报一次RSSI ，其实际值可以在500ms 至60000ms 之间调整。3.2.2OT trace RTWP 上报周期

通过OT trace ，我们可以较为精确地查看nodeb 上报给RNC 的RSSI 情况，通过参数设置其上报周期可以在500ms 至60000ms 之间设置，但是需要考虑一点，根据经验参数修改后需要2-5个小时，才会生效。随后可以通过：VS.DistRssi -#1042查看该小区的RTWP 上报周围参数是否修改成功。请注意：修改RTWP 上报周期可能会增加系统负荷，如需修改请结合现场的实际情况进行。

通过OT trace 我们可以得到如下信息：（1）UL RSSI （2）TxCarrierPwrNonHSDPA （3）TxCarrierPwr

（4）RSEPS （如果nodeb 已经开通RSEPS 功能）

4干扰的排查方法

（1）天馈调整法，主要针对某一方向有干扰。由此可以确定是外部干扰还是内部干扰，以及干扰的大致位置。

（2）互换天馈的方法，通过此种方法可以判断是否外部干扰，以及干扰的方位。

（3）如果是TRDU 基站可以考虑将馈线接室分天线方法，通过这种方式排出外部和馈线引发的干扰。

（4）接负载的方法，将nodeb 的主集和分集分别接上50欧或者70欧衰减器，观察实时RTWP 变化，排除设备问题（此种方法在实际使用中无法排除存在在话务量的情况下的板卡故障，需要进一步验证）。

（5）载波话务量清空法，判断干扰是否由于话务量导致。比如开启多载波，通过IMCTA 算法，将干扰小区的话务进行整体搬迁等。

的误码率(BER )和信元丢失率(CLR )，因此针对不同的业务需要进行不同的编码，使整个系统的灵活性增强。

3卫星通信系统未来的发展趋势

随着卫星通信技术的发展，卫星通信的使用范围越来越

广，服务水平也越来越高，虽然卫星通信在发展的过程中遇到了不小的困难，遭受了很大挫折，但是卫星通信的前景依然让人看好。卫星通信的发展与一个国家的经济、国防发展密切相关，未来卫星通信将沿着数字化、网络化、以及信息化这“三化”方向前进，针对卫星通信的未来发展趋势而言，我们应该在现有的基础上提高频段频谱的利用率，同时将IP 与ATM 技术相结合去建立卫星宽带综合业务数字通信网——国家信息高速公路；要进一步去实现建立小型化、智能化、经济化未来的卫星通信网，实现移动用户间可以利用卫星进行通信，而不

再需要基站；如果将卫星与Internet 网络相连，实现卫星互联网技术，这样就可以利用宽带卫星进行双向传输，并且下载和地面网络反馈的速度也得到了大幅提升，同时也大大减轻了频谱拥挤现象以及抗干扰能力。参考文献：[1]丁龙刚．卫星通信技术[M ]．北京：机械工业出版社，2006[2]

林智慧，李磊民．卫星通信技术发展及应用[J ]．现代电子

技术,2007(3)