引論：我們?yōu)槟砹?3篇衛(wèi)星通信論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
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1.3衛(wèi)星通信的抗干擾技術(shù)衛(wèi)星運行在外太空，電磁環(huán)境復雜，統(tǒng)一受到太陽風、強磁暴等空間環(huán)境影響，導致出現(xiàn)信息干擾和信息失真，衛(wèi)星通信的抗干擾技術(shù)主要依靠衛(wèi)星傳輸鏈路中不同的抗干擾設(shè)備和系統(tǒng)完成其功能，抗干擾設(shè)備和系統(tǒng)主要有DS/FH混合擴頻、自適應(yīng)頻域濾波、猝發(fā)通信、時域適應(yīng)干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、自適應(yīng)信號功率管理、自適應(yīng)調(diào)零天線、多波束天線、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術(shù)等。在軟硬件共同的作用下阻斷電磁干擾、過濾雜波、屏蔽信號污染、實現(xiàn)程序監(jiān)視等功能。
2衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1通信衛(wèi)星體積的發(fā)展趨勢通信衛(wèi)星體積正在向大型化和微型化兩個方向發(fā)展。其一，各國把通信衛(wèi)星體積建造得越來越大，以便實現(xiàn)高靈敏和強處理能力。其二，各國推出小型通信衛(wèi)星，用多顆小衛(wèi)星組網(wǎng)構(gòu)成衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)代替單顆大衛(wèi)星，具有方便發(fā)射和成本低廉等優(yōu)點。
2.2衛(wèi)星移動通信技術(shù)方興未艾衛(wèi)星移動通信是指利用衛(wèi)星實現(xiàn)移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著頻譜擴展、數(shù)字無線接入、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星移動通信在向衛(wèi)星個人通信方向演進，用手持機可實現(xiàn)方便接入衛(wèi)星移動通信網(wǎng)，進行衛(wèi)星移動通信。
2.3衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起將衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)上下交換的鏈路，可將電話撥號、局域網(wǎng)等其他通信鏈路作為上行數(shù)據(jù)鏈路，還可以將下載和傳輸作為下行數(shù)據(jù)鏈路，利用衛(wèi)星的特點實現(xiàn)地面隨時連接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
2.4衛(wèi)星通信向?qū)拵Щl(fā)展為了滿足衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶對大數(shù)據(jù)量和高負荷的需求，衛(wèi)星通信技術(shù)已向拓展直EHF頻段發(fā)展，擴大頻段的容量，大大減輕現(xiàn)有頻譜擁擠現(xiàn)象，減少受電磁現(xiàn)象影響引發(fā)的信號閃爍和衰落，提高了衛(wèi)星的抗干擾能力。使衛(wèi)星通信部件尺寸和重量大大縮小和減輕，方便衛(wèi)星搭載更多的通信設(shè)備。
2.5衛(wèi)星通信光通信化發(fā)展衛(wèi)星光通信是利用激光進行衛(wèi)星間通信，達到降低衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備質(zhì)量和體積，提高衛(wèi)星通信保密性等目的。
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低軌（LEO）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與中軌（MEO）和靜止軌道（GEO）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)比較，具有以下特點：
1.1由于具有更小的信號衰減和更低的傳播時延，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)更有利于實現(xiàn)個人全球通信。LEO系統(tǒng)的路徑傳輸損耗通常比GEO低幾十分貝，所需發(fā)射功率是GEO的1/200-1/2000，傳播時延僅為GEO的1/7~1/50，這對于實現(xiàn)終端手持化和達到話音通信所需要的延時要求是十分有利的。
1.2蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術(shù)的發(fā)展為LEO衛(wèi)星移動通信提供了技術(shù)保障。
1.3由于地面移動終端對衛(wèi)星的仰角較大，天線波束不易受到地面反射的影響，可避免多徑衰落。
1.4它在若干個軌道平面上布置多個衛(wèi)星，由星間通信鏈路將多個軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)接起來。整個星座如同結(jié)構(gòu)上連成一體的大型平臺，在地球表面形成蜂窩狀服務(wù)小區(qū)，服務(wù)區(qū)用戶至少被一個衛(wèi)星覆蓋，用戶可隨時接入系統(tǒng)。
1.5由于衛(wèi)星的高速運動和衛(wèi)星數(shù)目多，也帶來了多普勒頻移嚴重和星間切換控制復雜等問題。但不管怎樣，低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的上述特點對于支持實現(xiàn)個人通信是有巨大吸引力的。
2LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶切換的一般過程
低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，由于衛(wèi)星的高速運動，使得它的波束覆蓋區(qū)也跟著移動，而波束覆蓋區(qū)的移動速度遠大于用戶的運動速度，因此，在LEO衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，切換主要是由于衛(wèi)星波束移動引起的。
對于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的呼叫切換，通常經(jīng)歷這樣一個過程：
2.1用戶周期測量當前使用波束和鄰近波束的導頻信號或廣播信道的信號強度的變化，以便確定它是否正在穿越相鄰波束之間的邊界或者處于相鄰波束的重疊區(qū)內(nèi)。
2.2若用戶進入相鄰波束的重疊區(qū)，達到切換觸發(fā)的條件，將開始啟動切換過程。用戶中止利用當前波束進行通信，等待分配信道利用新波束進行通信。
2.3切換過程開始后，需要在新到達波束中為該用戶按照一定的信道分配算法進行信道分配，并在原先波束中釋放使用的信道；如果采用了波束內(nèi)切換或信道重安排，則原先波束還須按照呼叫結(jié)束后的信道重安排算法進行波束內(nèi)的信道優(yōu)化分配，進行必要的波束內(nèi)分配。分配完成后，將數(shù)據(jù)流從舊鏈路轉(zhuǎn)移到新鏈路上來，完成切換。
3LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶切換的種類
低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶切換可分為以下類型：
3.1同一信關(guān)站和衛(wèi)星的不同波束之間的切換
目標波束和現(xiàn)用波束在同一信關(guān)站和同一衛(wèi)星內(nèi)，該切換涉及兩個波束的信道分配和修改同一信關(guān)站(不采用星上交換)或衛(wèi)星(采用星上交換)的交換路由表。
3.2同一信關(guān)站不同衛(wèi)星之間的切換
目標波束與現(xiàn)用波束不在同一顆衛(wèi)星內(nèi)、但在同一個信關(guān)站范圍內(nèi)，它涉及兩顆衛(wèi)星的信道分配；對于采用星上交換的體制，需要改變兩顆衛(wèi)星星上交換路由表；對于衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的體制，需要修改信關(guān)站交換路由表。
3.3不同信關(guān)站同一衛(wèi)星的波束間的切換
目標波束和現(xiàn)用波束屬于同一顆衛(wèi)星，但屬于不同的信關(guān)站，它涉及兩個信關(guān)站之間的切換，包括信道分配、改變地面線路連接、位置更新、記費等，對于采用星上交換的衛(wèi)星還需要改變其交換路由表。
3.4不同信關(guān)站不同衛(wèi)星之間的切換
目標波束和先用波束屬于不同的衛(wèi)星且屬于不同的信關(guān)站，它涉及兩個信關(guān)站和兩顆衛(wèi)星之間的切換，信關(guān)站涉及信道分配、改變地面線路連接、位置更新、記費等問題，對于采用星上交換的衛(wèi)星需要改變其交換路由表。
4LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)中用戶切換目標衛(wèi)星的選擇準則
在低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的切換控制中，切換的目標衛(wèi)星的選擇策略對切換的最終性能也有著直接的影響。因此，根據(jù)系統(tǒng)的需要，設(shè)計出適合于本系統(tǒng)的切換目標衛(wèi)星選擇方案至關(guān)重要。目前，低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的切換目標衛(wèi)星選擇策略主要有以下幾種：最近衛(wèi)星準則、最強信號準則、最長可視時間準則、最多可用信道數(shù)準則、覆蓋時間與仰角加權(quán)準則及最小跳數(shù)切換準則。
其中，最近衛(wèi)星準則認為距離用戶終端最近（仰角最大）的衛(wèi)星能夠提供很好的服務(wù)質(zhì)量（QoS），可從純幾何上對其性能進行分析，也稱為最大仰角準則。采用該準則時，用戶終端在任何時候都選擇能夠為其提供最大仰角的衛(wèi)星。該準則實現(xiàn)簡單，但一般不會在實際系統(tǒng)中采用，因為它既沒有考慮無線信號在空中的傳播條件，也沒有考慮網(wǎng)絡(luò)的運行狀況。強信號準則是終端在任何時候選擇能夠接收到最強信號的衛(wèi)星。擁有足夠高的信號強度是無線通信的一個基本條件，可以認為最強信號衛(wèi)星準則能夠提供較好的服務(wù)質(zhì)量。
最長可視時間準則又稱為最大覆蓋時間準則。按照這個策略，用戶將利用星座系統(tǒng)運行的先驗知識，始終選擇具有最大服務(wù)時間的衛(wèi)星作為其切換的目標衛(wèi)星。該準則基于對最小化系統(tǒng)的切換請求到達率考慮，延長了切換后呼叫一直被某個衛(wèi)星服務(wù)的時間，從而可獲得較低的被迫中斷概率。
最多可用信道數(shù)準則為：用戶選擇具有最多可用信道數(shù)的衛(wèi)星為它提供服務(wù)。該準則出于對整個系統(tǒng)信道資源利用率考慮，以使衛(wèi)星系統(tǒng)中每個衛(wèi)星所承載的業(yè)務(wù)量趨于均勻分布，避免因某個衛(wèi)星節(jié)點超負荷而失效，從而影響到整個系統(tǒng)性能。應(yīng)用這個準則時，不管衛(wèi)星的具置，新呼叫和切換呼叫會經(jīng)歷相同的阻塞率或被迫中斷概率，從而可以避免出現(xiàn)某個衛(wèi)星超載的情況。
最小跳數(shù)切換準則則應(yīng)用于具有星上路由的情況，策略要求用戶在任何時候都選擇能夠為其提供最少跳數(shù)路徑的衛(wèi)星。在具體實現(xiàn)過程中，通信雙方周期性檢測其可見衛(wèi)星中是否有比當前通信路徑的跳數(shù)更少的路徑，如果存在則進行切換，否則繼續(xù)使用當前衛(wèi)星進行通信。當然，如果通信雙方的當前衛(wèi)星出現(xiàn)低于最小仰角（或信噪比）時，也需要進行切換。假定衛(wèi)星系統(tǒng)使用準靜態(tài)路由算法，路由表項中帶有衛(wèi)星到衛(wèi)星的路由跳數(shù)，而且其路由信息隨著網(wǎng)絡(luò)拓撲變化由系統(tǒng)自動刷新。
5低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)用戶切換與路由
在切換時，由于服務(wù)衛(wèi)星的改變，對于采用星上交換和星上路由的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，原有路由也需要被重新建立。重建路由有以下幾種方案：全路由重建，部分路由重建，重路由結(jié)合擴展路由，動態(tài)概率優(yōu)化路由，最小跳數(shù)路由。
其中全路由重建衛(wèi)星切換方案：原有路由完全被新路由代替，該方案得到的新路由仍然是最優(yōu)化路徑，但其處理時延比較大。
部分路由重建衛(wèi)星切換方案：當切換發(fā)生時，原有路由被部分保存，只有變化部分被更新，該方案處理時延比較小，但新生成的路由可能不是最優(yōu)化路徑。
重路由與擴展路由結(jié)合：切換后首先進行路由擴展，再進行路由優(yōu)化。以降低延時，但信令開銷增大。
動態(tài)概率優(yōu)化路由：全路由重建節(jié)約帶寬，但是擴大了信令資源，需要選擇合適的優(yōu)化概率P，在帶寬和信令資源之間折中。即并不對所有擴展后的路由進行優(yōu)化，而是以概率P，對一部分路由進行優(yōu)化，一部分仍保持原擴展路由。
最小跳數(shù)路由策略：用戶在任何時候都選擇能夠為其提供最少跳數(shù)路徑的衛(wèi)星。通信雙方周期性檢測其可見衛(wèi)星中是否有比當前通信路徑的跳數(shù)更少的路徑，如果存在則進行切換，否則繼續(xù)使用當前衛(wèi)星進行通信。該策略能夠獲得較低的傳播延時和較小的切換頻率，具有很好的系統(tǒng)性能。
參考文獻
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（Ku/Ka/L頻段可應(yīng)用范圍）依據(jù)《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》，民用航空無線電頻率使用和業(yè)務(wù)主要分為：1）制式無線電臺是指為確保航空器的安全，在制造完成時必須安裝在其上的無線電設(shè)備。2）非制式無線電臺是指制式無線電臺以外的無線電臺。如:機載客艙衛(wèi)星通信電臺。3）航空移動業(yè)務(wù)是指在航空電臺和航空器電臺之間,或航空器電臺之間的一種移動業(yè)務(wù)。營救器電臺可參與此種業(yè)務(wù)；應(yīng)急示位無線電信標電臺使用指定的遇險與應(yīng)急也可參與此種業(yè)務(wù)。4）航空電臺是指用于航空移動業(yè)務(wù)的陸地電臺。在某些情況下，航空電臺也設(shè)在船舶或海面工作平臺上。衛(wèi)星通信在民用航空應(yīng)用中又主要劃分為駕駛艙（前艙）和客艙（后艙）。駕駛艙（前艙）通信需要高度完整性和快速響應(yīng)的安全和正常通信，屬于衛(wèi)星航空移動（R）業(yè)務(wù)，主要分為空中交通服務(wù)部門用于空中交通管制、飛行情報與報警的安全相關(guān)通信，以及航空器承運人進行的、會影響到空中運輸?shù)陌踩⒄：托实耐ㄐ臶航空運行管理控制通信（AOC）]。民航局《航空公司運行控制衛(wèi)星通信實施方案》中推薦使用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)有海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)、銥星系統(tǒng)和Ku衛(wèi)星系統(tǒng)。客艙(后艙)通信是為航空承運人的私人通信[航空行政通信（ACC）]服務(wù)，以及公眾通信[航空旅客通信（APC）]。目前在國際上使用的客艙（后艙）通信系統(tǒng)主要有海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)、Ku衛(wèi)星系統(tǒng)及Ka衛(wèi)星系統(tǒng)。具體使用頻率規(guī)劃如表1所示。
三、民用航空的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運營系統(tǒng)現(xiàn)狀
1.衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與資源目前國際民航駕駛艙（前艙）衛(wèi)星通信多使用的是L和S頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)，采用衛(wèi)星移動通信使用的L、S頻段。而衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的建設(shè)是一項復雜的系統(tǒng)工程，國內(nèi)尚無自建的商用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)投入運行。國內(nèi)正在使用或準備使用的商用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)都是由國外運營商提供的服務(wù)。國外商用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)主要包括：海事衛(wèi)星系統(tǒng)（Inmarsat）、銥星系統(tǒng)（Iridium）、全球星ICO系統(tǒng)（Globalstar）、亞洲蜂窩衛(wèi)星系統(tǒng)（ACes）和Thuraya等。具體所用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)具體所用頻率范圍如表2所示。在客艙（后艙）衛(wèi)星通信應(yīng)用方面，中國衛(wèi)通集團公司目前擁有12顆在軌衛(wèi)星，可以提供以覆蓋中國及周邊地區(qū)的Ku頻段衛(wèi)星通信服務(wù)資源，并計劃在2015年，達到擁有15顆以上在軌衛(wèi)星。在衛(wèi)星頻率資源使用上將形成C、Ku與S、L、Ka頻段相結(jié)合，固定廣播通信衛(wèi)星與移動廣播通信衛(wèi)星結(jié)合，覆蓋范圍廣、用途多樣的衛(wèi)星空間段資源體系。中國衛(wèi)通現(xiàn)有運營在軌衛(wèi)星情況如表3所示。考慮到航空運輸飛行國際、國內(nèi)航線的特點，從衛(wèi)星資源的服務(wù)能力來看，尤其是至今我國沒有自主可管可控，用機駕駛艙（前艙）衛(wèi)星通信的L和Ka頻段衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；即使是Ku頻段衛(wèi)星，目前我國自主運營的衛(wèi)星服務(wù)能力，不論是覆蓋范圍，還是軌道頻率資源，也遠遠不能適應(yīng)滿足我國航空市場發(fā)展衛(wèi)星通信需求。這既是對我國衛(wèi)星通信運營服務(wù)提出的挑戰(zhàn)，更是開拓衛(wèi)星通信服務(wù)業(yè)務(wù)的機遇和發(fā)展應(yīng)用潛力。
2.用戶終端設(shè)備由于我國在這方面應(yīng)用起步晚，再加上用于航空領(lǐng)域的準入門檻制約，目前用于駕駛艙（前艙）衛(wèi)星通信的L頻段終端系統(tǒng)設(shè)備，以及用于后艙（客艙）衛(wèi)星通信的Ku和Ka頻段終端系統(tǒng)設(shè)備，全部是由國外廠商提供，幾乎全面占領(lǐng)我國終端系統(tǒng)設(shè)備市場。民航飛機上衛(wèi)星通信設(shè)備的制造門檻很高，除了要遵循現(xiàn)行技術(shù)標準，還要得到國際有關(guān)機構(gòu)認可，為了國家信息安全的需要，國內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域還需要努力追趕，有所作為。駕駛艙（前艙）衛(wèi)星通信的L頻段終端系統(tǒng)設(shè)備主要有：霍尼韋爾,柯林斯，泰雷斯公司等。后艙（客艙）衛(wèi)星通信的Ku和Ka頻段終端系統(tǒng)設(shè)備主要有：Row44，Panasonic，GoGo，Aerosat等。后艙（客艙）衛(wèi)星通信終端天線系統(tǒng)如圖4所示。的通信系統(tǒng)多數(shù)是高頻和甚高頻通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信的應(yīng)用多是使用銥星系統(tǒng)，海事衛(wèi)星，Globalstar,Thuraya,ACeS等衛(wèi)星系統(tǒng)，以及與這些衛(wèi)星系統(tǒng)相配的L頻段在軌衛(wèi)星系統(tǒng)的終端設(shè)備。駕駛艙（前艙）衛(wèi)星通信終端設(shè)備如圖5所示。
3.網(wǎng)絡(luò)運營和用戶業(yè)務(wù)管控從國家戰(zhàn)略安全考慮，在航空運輸飛行網(wǎng)絡(luò)運營和用戶業(yè)務(wù)管控方面，更需要建立可管可控的航空衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)運營和用戶業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行管理主要是負責管理、監(jiān)控和維護機載通信全系統(tǒng)，實時對全網(wǎng)系統(tǒng)涉及衛(wèi)星、地面網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備等工作狀態(tài)進行管理、監(jiān)控，實時對運營網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)用戶使用情況，進行本地或者遠程、監(jiān)控、維護和計費結(jié)算等管理，對網(wǎng)絡(luò)運營和業(yè)務(wù)運營數(shù)據(jù)進行存儲、備份管理，對網(wǎng)絡(luò)運營中出現(xiàn)的包括衛(wèi)星系統(tǒng)、終端設(shè)備和用戶使用等問題，進行實時分析排查，及時警示和問題預(yù)先發(fā)現(xiàn)等必要的日常維護，保障全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行安全正常。民航衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)橫跨通信信息傳輸服務(wù)和民用航空飛行運輸服務(wù)，在相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、業(yè)務(wù)運營管理、設(shè)備準入等方面，必須同時滿足國家對民航飛行安全，信息通信網(wǎng)絡(luò)傳輸安全，信息內(nèi)容安全和數(shù)據(jù)存儲安全規(guī)定要求。民航衛(wèi)星通信涉及國家信息安全，有必要在網(wǎng)絡(luò)運營和用戶業(yè)務(wù)管控方面在滿足國家相關(guān)法規(guī)要求前提下，做到完全自主，實現(xiàn)業(yè)務(wù)運營可管可控。
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經(jīng)過高斯信道傳輸后的衛(wèi)星接收信號可表示為，本文設(shè)計的極化分集接收系統(tǒng)首先通過ADC將接收的兩路圓極化信號（左旋極化、右旋極化）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后經(jīng)過自動增益控制環(huán)路（Au－tomaticgaincontrol，AGC）、差模環(huán)（Differentialmodeloop，DML）、最大比合并（Maximumratiocombining，MRC）、共模環(huán)、定時同步環(huán)路，得到解調(diào)信號，整體框圖如圖2所示。
2．1自動增益控制環(huán)路衛(wèi)星通信信道衰落使得接收信號的包絡(luò)會產(chǎn)生起伏，幅度變化可以相差幾十分貝，本文給出的MRC算法、載波恢復算法和時鐘恢復算法都要求輸入端的兩路信號幅度保持恒定不變，可見AGC在系統(tǒng)中至關(guān)重要。因此需要通過AGC調(diào)節(jié)接收信號的增益，使接收機輸出電壓恒定或基本不變，提高系統(tǒng)性能。其數(shù)學模型如下A（n＋1）＝A（n）＋βR－A（n）x（n［］）（8）式中：A（n）為AGC的調(diào)節(jié)增益，R為增益門限，β為增益步長。經(jīng)過當前時刻增益A（n）所得的信號A（n）x（n）與門限R作比較，若小于門限則會增大下一個時刻的增益A（n＋1），同理若大于門限則減小下一時刻的增益，使輸出信號基本維持在門限附近。增益步長β越小，幅度收斂越慢，捕獲時間越長，誤差越小，即波形失真越小；反之β越大，收斂越快，捕獲時間越短，誤差越大。
2．2差模環(huán)到達接收機的兩路信號由于相位或本振頻率不一致會引入一定的相位偏移和頻率偏移，而MRC算法要求兩路信號同頻、同相后才能加權(quán)合并，取得增益，因此必須完成兩路信號的同頻同相處理。兩路信號經(jīng)過下變頻、低通濾波后通過鑒相器將所得的誤差信號分為兩路，通過環(huán)路濾波器后以相反的極性調(diào)整數(shù)字控制振蕩器（Numericalcontrolledoscillator，NCO），使兩路信號以相反的方向被推到同一個公共頻率上，實現(xiàn)兩路信號的同頻同相鎖定。SOQPSK－TG信號的差模環(huán)算法模型推導如下，設(shè)經(jīng)過AGC后的兩路信號分別。
2．3最大比合并常用的極化分集接收合并方式有3種：等增益合并、選擇合并和最大比合并。本文采用分集增益最佳的最大比合并算法［25］，其原理是通過AGC所獲得的加權(quán)系數(shù)對兩路信號進行加權(quán)合并，使信噪比較大的一路獲得較大的權(quán)值，信噪比較小的一路獲得較小的權(quán)值。設(shè)so為合并輸出信號電壓，αi為各支路加權(quán)系數(shù)，si為各支路輸入信號電壓，N為支路個數(shù)。假設(shè)各支路噪聲不相干，因此合并輸出噪聲功率n2o應(yīng)為各支路輸入噪聲功率n2i之和，可得合并輸出信噪比γo為當且僅當各支路信號電壓與加權(quán)噪聲功率之比相等時，輸出達到最大值，此時分集增益為N。
2．4共模環(huán)衛(wèi)星相對地面的高速運動會使信號載波產(chǎn)生多普勒頻率分量，這就要求接收機有較強的頻移捕獲能力、較快的同步速度以及較高的同步精度。本文采用同相正交環(huán)算法對載波進行恢復。
3仿真驗證
仿真條件：信號中頻f0＝32MHz，下變頻后載波fR＝fL＝4MHz，每周期采樣點數(shù)Nc＝32，采樣率fs＝128MHz，碼元個數(shù)Num＝800，每個碼元采樣點數(shù)Ns＝64，接收信號為正弦起伏包絡(luò)，起伏范圍為20dB，兩路輸入信號頻差Δf＝2．56kHz，相差Δφ＝π／4，多普勒頻移fd＝6．4kHz，噪聲為高斯噪聲，信噪比SNR＝15dB，各環(huán)路仿真結(jié)果見圖3～10。上述仿真結(jié)果表明，自動增益控制環(huán)路能夠較好地恒定輸入電平，如圖3，4所示；差模環(huán)、共模環(huán)能夠準確跟蹤兩路輸入信號頻差、相差及多普勒頻移，如圖5～8所示；最大比合并模塊能夠使得信噪比較差的一路得到補償，如圖9所示；最后的解調(diào)結(jié)果如圖10所示，在最大起伏為20dB條件下，通過分集接收實現(xiàn)了正確解調(diào)。為進一步驗證本文所提算法性能，圖11給出了分集接收SOQPSK－TG衛(wèi)星通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)BPSK衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能對比結(jié)果。對比結(jié)果表明，極化分集SOQPSK－TG傳輸系統(tǒng)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)BPSK系統(tǒng)，在最大起伏為20dB條件下，可獲得5～10dB平均信噪比增益。
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基于上述備件維護管理策略可知，要實現(xiàn)地球站收發(fā)設(shè)備備件的離線性能檢測，擬設(shè)計構(gòu)建備件性能檢測系統(tǒng)，以對備件性能的長期穩(wěn)定性進行測試與維護，使更換備件的上線成功率達100%，確保更換備件的可用性和可靠性，從而為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行提供可靠保障。地球站收發(fā)設(shè)備的備件分為系統(tǒng)級備件和部件級備件，其中系統(tǒng)級備件是指具備集成為有線閉環(huán)測試系統(tǒng)條件的備件，部件級備件是指不具備集成為有線閉環(huán)測試系統(tǒng)條件的備件。依據(jù)收發(fā)設(shè)備的備件分類情況，可將備件性能檢測系統(tǒng)分為系統(tǒng)級備件性能檢測系統(tǒng)和部件級備件性能檢測平臺，組成框圖如圖1所示。
2．1系統(tǒng)級備件性能檢測系統(tǒng)
備件性能檢測系統(tǒng)是針對具備集成為有線閉環(huán)測試系統(tǒng)條件的備件進行測試的平臺，其設(shè)計思想是:利用信息產(chǎn)生器及模擬轉(zhuǎn)發(fā)器將地球站的發(fā)送鏈路和接收鏈路的部分零散備件集成為一個自發(fā)自收的有線閉環(huán)檢測鏈路，用來完成系統(tǒng)級備件的加電測試，并通過監(jiān)測環(huán)路時延值達到對備件的檢查與維護，確保更換備件的可用性和可靠性。同時，可完成返修設(shè)備及新增設(shè)備的驗收考核測試、新進人員的業(yè)務(wù)培訓、模擬故障處理演練等任務(wù)，具體組成框圖如圖2所示。
2．2部件級備件性能檢測平臺
部件級備件性能檢測平臺是針對不具備集成為有線閉環(huán)測試系統(tǒng)條件的備件進行測試的平臺，其設(shè)計思想是:利用信號源、頻譜儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、邏輯分析儀、功率計等測試儀器對零散的部件級備件進行定期檢測維護和指標測試，以確保部件級備件的可用性和可靠性。同時，可作為新購置備件的驗收測試平臺，具體組成框圖如圖3所示。
3備件管理系統(tǒng)
3．1備件管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
對于地球站收發(fā)設(shè)備的備件設(shè)備的管理，傳統(tǒng)的管理方法是直接將備件設(shè)備放入庫房，需要時人工從繁雜的備件設(shè)備中查找需要更換的備件設(shè)備，費時費力且延誤備件上線時間，降低了系統(tǒng)不間斷運行的可靠性;并且在系統(tǒng)備件狀態(tài)發(fā)生變化時，表格記錄形式無法得到及時更新，容易造成管理上的混亂。因此，為提高備件的使用效率，解決備件分散和備件存取造成的管理混亂等問題，本文建立備件管理系統(tǒng)，通過構(gòu)建備件信息數(shù)據(jù)庫，設(shè)計實現(xiàn)備件出入庫管理和備件檔案管理流程，實現(xiàn)備件設(shè)備信息的科學管理，并為地球站裝備管理和采購提供數(shù)據(jù)支持。備件管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。
3．2備件管理系統(tǒng)的功能模塊
本文從系統(tǒng)實用性出發(fā)，對信號收發(fā)備件管理系統(tǒng)進行需求分析，將系統(tǒng)功能模塊劃分為基本信息管理、備件庫存管理、備件計劃管理、使用信息管理、查詢統(tǒng)計管理、系統(tǒng)信息管理等幾個部分。系統(tǒng)各模塊的功能如下:(1)基本信息管理基本信息管理用來設(shè)置系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，如用戶信息、備件信息、備件供應(yīng)商信息、倉庫及庫位信息等，以便為其它的管理模塊提供一個統(tǒng)一規(guī)范的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，并且方便系統(tǒng)的維護。(2)備件庫存管理備件庫存管理是備件管理系統(tǒng)最為重要的管理模塊之一，該模塊涵蓋了備件從入庫到出庫之間的全部業(yè)務(wù)流程，主要實現(xiàn)對備件入庫管理、備件出庫管理、備件檔案管理、庫存?zhèn)浼骷殹齑鎮(zhèn)浼R總以及庫存報警等的管理。(3)備件計劃管理備件計劃管理主要實現(xiàn)備件采購計劃工作中的備件計劃、備件需求統(tǒng)計等功能。(4)庫房管理庫房及存放柜管理是對備件存放的直接映射，通過庫房信息以及備件存放位置的信息，方便快捷地將備件定位到庫房存放柜中，解決了原始的紙面記錄或無庫存記錄造成的弊端。(5)使用信息管理使用信息管理主要記錄備件上機使用情況，為合理采購備件，提供了第一手資料。(6)查詢統(tǒng)計管理查詢統(tǒng)計管理可提供靈活多樣且直觀的查詢統(tǒng)計方式，統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)準確可靠，用戶可以通過統(tǒng)計匯總出各個備件的庫存、維修、使用等數(shù)據(jù)，為領(lǐng)導決策提供依據(jù)。(7)系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)信息管理主要完成對信號收發(fā)備件管理系統(tǒng)的用戶信息和用戶密碼修改的管理。
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2．1入侵檢測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
入侵檢測是檢測計算機網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)以發(fā)現(xiàn)違反安全策略事件的過程。如圖2所示，作為入侵檢測系統(tǒng)至少應(yīng)該包括三個功能模塊：提供事件記錄的信息源、發(fā)現(xiàn)入侵跡象的分析引擎和基于分析引擎的響應(yīng)部件。CIDF闡述了一個入侵檢測系統(tǒng)的通用模型，即入侵檢測系統(tǒng)可以分為4個組件：事件產(chǎn)生器、事件分析器、響應(yīng)單元、事件數(shù)據(jù)庫。
2．2入侵檢測系統(tǒng)的功能
衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)采用的是分布式的入侵檢測系統(tǒng)，其主要功能模塊包括：（1）數(shù)據(jù)采集模塊。收集衛(wèi)星發(fā)送來的各種數(shù)據(jù)信息以及地面站提供的一些數(shù)據(jù)，分為日志采集模塊、數(shù)據(jù)報采集模塊和其他信息源采集模塊。（2）數(shù)據(jù)分析模塊。對應(yīng)于數(shù)據(jù)采集模塊，也有三種類型的數(shù)據(jù)分析模塊：日志分析模塊、數(shù)據(jù)報分析模塊和其他信息源分析模塊。（3）告警統(tǒng)計及管理模塊。該模塊負責對數(shù)據(jù)分析模塊產(chǎn)生的告警進行匯總，這樣能更好地檢測分布式入侵。（4）決策模塊。決策模塊對告警統(tǒng)計上報的告警做出決策，根據(jù)入侵的不同情況選擇不同的響應(yīng)策略，并判斷是否需要向上級節(jié)點發(fā)出警告。（5）響應(yīng)模塊。響應(yīng)模塊根據(jù)決策模塊送出的策略，采取相應(yīng)的響應(yīng)措施。其主要措施有：忽略、向管理員報警、終止連接等響應(yīng)。（6）數(shù)據(jù)存儲模塊。數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲入侵特征、入侵事件等數(shù)據(jù)，留待進一步分析。（7）管理平臺。管理平臺是管理員與入侵檢測系統(tǒng)交互的管理界面。管理員通過這個平臺可以手動處理響應(yīng)，做出最終的決策，完成對系統(tǒng)的配置、權(quán)限管理，對入侵特征庫的手動維護工作。
2．3數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
入侵檢測系統(tǒng)中需要用到數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數(shù)據(jù)中提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于入侵檢測系統(tǒng)的主要優(yōu)點：（1）自適應(yīng)能力強。專家根據(jù)現(xiàn)有的攻擊從而分析、建立出它們的特征模型作為傳統(tǒng)入侵檢測系統(tǒng)規(guī)則庫。但是如果一種攻擊跨越較長一段時間，那么原有的入侵檢測系統(tǒng)規(guī)則庫很難得到及時更新，并且為了一種新的攻擊去更換整個系統(tǒng)的成本將大大提升。因為應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的異常檢測與信號匹配模式是不一樣的，它不是對每一個信號一一檢測，所以新的攻擊可以得到有效的檢測，表現(xiàn)出較強實時性。（2）誤警率低。因為現(xiàn)有系統(tǒng)的檢測原理主要是依靠單純的信號匹配，這種生硬的方式，使得它的報警率與實際情況不一致。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與入侵檢測技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)是從等報發(fā)生的序列中發(fā)現(xiàn)隱含在其中的規(guī)律，可以過濾出正常行為的信號，從而降低了系統(tǒng)的誤警率。（3）智能性強。應(yīng)用了數(shù)據(jù)挖掘的入侵檢測系統(tǒng)可以在人很少參與的情況下自動地從大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取人們不易發(fā)現(xiàn)的行為模式，也提高了系統(tǒng)檢測的準確性。
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Maplesim是一個多領(lǐng)域物理建模和仿真工具，它提供了一個三維可視化的環(huán)境建模以及動畫顯示仿真結(jié)果，在這種環(huán)境下，可以通過簡單且直觀的方式搭建各種復雜系統(tǒng)的模型，還可以可視化分析仿真結(jié)果。在Maplesim中能將建立好的模型轉(zhuǎn)換到C代碼中，可以在其他應(yīng)用程序和工具中使用此C代碼。在3D可視化建模環(huán)境下可以快捷、方便且直觀地創(chuàng)建所需要的動力學仿真模型，之后將模型轉(zhuǎn)生成C代碼，在VC++環(huán)境下編譯C代碼生成動力學模型的DLL文件，這樣可以方便其他應(yīng)用程序的調(diào)用仿真。本研究基于.NET開發(fā)平臺采用C#語言編寫上位機仿真用戶界面，進而對生成的DLL文件進行調(diào)用。半物理仿真系統(tǒng)開始執(zhí)行，給定一個初始時間t0（初始值），每次經(jīng)過t時間后，對動力學模型DLL文件進行調(diào)用，從衛(wèi)星通信機動站的動力學模型DLL中輸出第一個狀態(tài)信號，將這個狀態(tài)參數(shù)傳遞給衛(wèi)星通信機動站控制器實物，控制器中對輸入的狀態(tài)參數(shù)完成控制算法后將再次發(fā)出控制信號并傳遞給C#軟件環(huán)境，再經(jīng)過t時間，再次調(diào)用DLL中的動力學模型。此時衛(wèi)星通信機動站動力學模型的DLL輸出第二個狀態(tài)信號。如此循環(huán)反復執(zhí)行此過程，如圖3所示，形成了一個閉環(huán)的半物理仿真系統(tǒng)。
3半物理仿真系統(tǒng)設(shè)計
衛(wèi)星通信機動站半物理仿真系統(tǒng)主要由人機交互操作界面、STM32控制器、信號轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及PC機中的衛(wèi)星通信機動站動力學模型5部分組成。以STM32控制器為核心的衛(wèi)星通信機動站半物理仿真系統(tǒng)本身是一個閉環(huán)系統(tǒng)，在仿真通訊過程中，由衛(wèi)星通信機動站控制器實物發(fā)出控制信號，控制信號模擬量經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過USB虛擬串口通訊傳遞給PC機，PC機則調(diào)用WindowsAPI（Windows系統(tǒng)中可用的核心應(yīng)用程序編程接口）對數(shù)字信號進行接收。PC機將接收到的信號再調(diào)用C#軟件環(huán)境的動力學仿真模型，最后輸出一個狀態(tài)信號。PC機再將輸出的狀態(tài)信號通過WindowsAPI接口發(fā)送出去，狀態(tài)信號經(jīng)過USB虛擬串口傳遞給信號轉(zhuǎn)換器。信號轉(zhuǎn)換器將狀態(tài)信號數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量后傳給衛(wèi)星通信機動站控制器，在控制器中完成控制算法后，重新輸出新的控制信號。此控制信號再經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器PC機動力學模型的DLL，最終返回狀態(tài)信號，如此循環(huán)地執(zhí)行就形成了一個閉環(huán)的半物理仿真系統(tǒng)［4-5］，如圖4所示為半物理仿真系統(tǒng)框圖。
4硬件系統(tǒng)的構(gòu)建
衛(wèi)星通信機動站的智能化控制是一個復雜的運動控制系統(tǒng)，其具有多自由度、多傳感器、多驅(qū)動器、多運動形態(tài)的特點，對衛(wèi)星通信機動站在現(xiàn)實運動過程中的多個傳感器的輸出模擬量數(shù)據(jù)進行采集，同時采用SPI串口通訊、藍牙無線通訊的方式將數(shù)據(jù)傳遞給PC機上位機軟件用戶界面，以數(shù)據(jù)和虛擬動畫相結(jié)合的方式直觀地顯示衛(wèi)星通信機動站的實時運行狀態(tài)。采用ADAS3022數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)ADAS3022的數(shù)字接口SPI與MCU選用的STM32芯片內(nèi)部自帶的SPI通訊，并且可實現(xiàn)內(nèi)部自帶的ADC（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）進行信號轉(zhuǎn)換，再通過HC-05嵌入式藍牙模塊與PC機進行通訊，如圖5所示為系統(tǒng)總體設(shè)計方案。硬件系統(tǒng)設(shè)計了一個完整的5V單電源、8通道、多路復用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以集成用于工業(yè)級信號的可編程增益儀表放大器（PGIA）［6］。如圖6所示為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路原理圖。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是以ADAS3022芯片為核心設(shè)計的，ADAS3022芯片上具有完整的DAS，它可以以最高1MSPS轉(zhuǎn)換速率進行轉(zhuǎn)換，能夠接受的最大輸入信號范圍最高可達±24.576V的差分模擬輸入信號。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集相比，在標準的數(shù)據(jù)采集方案中都會涉及到信號緩沖、電平轉(zhuǎn)換、放大、噪聲抑制以及其它模擬信號調(diào)理等，但是在ADAS3022中則無需這些輔助調(diào)理電路。這樣一種高性能的核心芯片的應(yīng)用，簡化了具有高精密16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計難點，降低了成本。此外，在外觀上，它具有更小的外形尺寸（6mm×6mm），40引腳的LFCSP封裝；在性能方面，它可以提供最佳的時序和噪聲性能，工作溫度跨度-40℃到+85℃的工業(yè)溫度范圍［7-8］。此電路系統(tǒng)采用ADAS3022、ADP1613、ADR434和AD8031精密器件的組合，可同時提供高精度和低噪聲性能。
篇9
由于忽略了各模塊內(nèi)部的處理時延，上節(jié)描述的傳統(tǒng)方法的時延，在一次變速的限制下已減至最小。觀察圖2發(fā)現(xiàn)，Dt的長度正好是分組編碼附加的全部監(jiān)督碼元的長度。也就是說，除了首個碼組的信息碼元是無延時地輸出外，其它碼組的信息碼元都是被延時后再輸出的。隨著分組編碼不斷在碼組后插入監(jiān)督碼元，越靠后的碼組的延時就越大。要想減少該延時，就必須把首個碼組進入編碼模塊的時刻盡量提前。觀察圖3同樣發(fā)現(xiàn)，雖然最后1個碼組的解碼結(jié)果的最早輸出時刻是固定的，但其它碼組的結(jié)果若能盡早輸出，就可以減小時間差Dr的長度。當然全部碼組的輸出仍然要互相連接不能分離，供信息解幀模塊使用。為此本文提出一種二次變速的方法，在信息速率和信道速率之間增加中間速率，用于成解幀和編解碼的部分處理。通過將碼組盡早輸入或輸出分組編解碼模塊，進一步減小調(diào)制解調(diào)時延，新方法的成解幀時序分別如圖4和圖5所示。圖4中，信息速率為3kbps的連續(xù)數(shù)據(jù)流經(jīng)緩存后，被提速至中間速率3.625kbps進行信息成幀，并送入分組編碼模塊。同樣不考慮編碼延遲，即監(jiān)督碼元可在高速時鐘下得到。當分組編碼模塊使用信道速率輸出時，Dt的長度正好是最后1個碼組的監(jiān)督碼元的長度。其它碼組在中間速率的作用下，與傳統(tǒng)方法相比，因為提前進入了編碼模塊，已經(jīng)被提前輸出了。在每幀包含多個碼組的情況下，新方法在發(fā)端減少時延的效果將更加明顯。圖5中，通過在分組解碼模塊的輸出端使用中間速率，與傳統(tǒng)方法比較，雖然最后1個碼組的開始輸出時刻不變，但其它碼組的開始輸出時刻被提前。繼續(xù)使用該中間速率進行信息解幀后，緩存降速至信息速率的開始輸出時刻也就被提前了。簡單計算可知，此時的Dr約為104.8比特(信道速率)。顯然，中間速率越小，Dr的值將越小。若碼組的信息碼元數(shù)不變，每幀包含的碼組越多，Dr的值也將越小。
篇10
2軟件設(shè)計
2．1軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計智能切換單元的軟件部分［10］通過對中/射頻切換單元和射頻設(shè)備定期輪詢［11］，經(jīng)串口或網(wǎng)口從硬件獲取數(shù)據(jù)信息，將提取到的狀態(tài)信息進行分析、統(tǒng)計綜合、決策，根據(jù)優(yōu)先級策略控制切換單元和射頻設(shè)備的參數(shù)，完成監(jiān)控和切換。單片機作為控制核心，通過中斷完成相關(guān)功能。不斷查詢中斷口是否有信號輸入，從而觸發(fā)不同動作。單片機控制的主流程及中斷子程序流程如圖3所示。監(jiān)控機通過不斷輪詢射頻設(shè)備的工作狀態(tài)，驗證在線設(shè)備是否故障。在線設(shè)備故障時，監(jiān)控機根據(jù)備用設(shè)備的優(yōu)先級選擇設(shè)備，同時向單片機發(fā)出狀態(tài)調(diào)整信號，完成設(shè)備倒換后，監(jiān)控機會對故障進行記錄和壓縮，以備用戶查詢。在線設(shè)備正常工作時，監(jiān)控機繼續(xù)輪詢設(shè)備工作狀態(tài)。
2．2各功能模塊設(shè)計軟件模塊主要分為串口數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)傳輸與存儲、綜合處理和設(shè)備狀態(tài)顯示4個模塊。①串口數(shù)據(jù)通信模塊通過串口服務(wù)器與被控設(shè)備通信，以輪詢的方式采集各設(shè)備的上報數(shù)據(jù)，并發(fā)送控制命令。②數(shù)據(jù)傳輸與存儲模塊該模塊將接收到的設(shè)備上報數(shù)據(jù)進行解封裝，提取出設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，將其保存并傳遞給綜合處理模塊進一步處理;將綜合處理模塊發(fā)出的設(shè)備控制命令封裝后送至串口數(shù)據(jù)通信模塊。③綜合處理模塊綜合被控設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，分析得出系統(tǒng)配置狀態(tài)，將所有狀態(tài)信息傳送至設(shè)備狀態(tài)顯示模塊。手動模式下，處理用戶的各種操作，完成用戶管理、設(shè)備控制命令發(fā)送和日志記錄查詢等功能;自動模式下，當檢測到在線射頻設(shè)備故障時，按優(yōu)先級策略控制切換單元實現(xiàn)切換，并設(shè)置備份射頻設(shè)備頻率和衰減等參數(shù)，完成自動切換功能。射頻設(shè)備切換優(yōu)先級策略如表1所示。④設(shè)備狀態(tài)顯示模塊將各種信息(系統(tǒng)配置狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)等)以圖形化的方式顯示在軟件的各功能界面上。
3切換策略和邏輯關(guān)系
3．1切換策略①射頻設(shè)備切換策略3站射頻設(shè)備之間切換需建立正確的切換機制［12］，避免“競爭－冒險”而導致系統(tǒng)崩潰。默認情況下，各地球站射頻設(shè)備都將一臺設(shè)為備用，此設(shè)備的優(yōu)先級最高。平時管理中，A站對應(yīng)射頻設(shè)備1和射頻設(shè)備2，B站對應(yīng)射頻設(shè)備3和射頻設(shè)備4，C站對應(yīng)射頻設(shè)備5和射頻設(shè)備6。當A站主用1出現(xiàn)故障時，倒換優(yōu)先級2為最高，另外2站的備用設(shè)備也設(shè)置響應(yīng)的優(yōu)先級。每一臺設(shè)備對于3個站都具有不同的優(yōu)先級，如表2所示。②本控/遠控切換策略從本控狀態(tài)切換至遠控狀態(tài)后，鍵盤按鍵(除設(shè)置鍵)不起作用;從遠控狀態(tài)切換至本控狀態(tài)后，串口進行有選擇性地執(zhí)行指令，僅對查詢命令回應(yīng)當前狀態(tài)。
3．2切換的邏輯關(guān)系①聯(lián)動切換邏輯關(guān)系切換矩陣是實現(xiàn)射頻設(shè)備倒換的關(guān)鍵部分，矩陣中3個單刀6擲中頻PIN開關(guān)和3個單刀6擲射頻PIN開關(guān)依據(jù)邏輯關(guān)系進行動作，實現(xiàn)射頻設(shè)備的主備切換，如表3所示。M1、M2和M3分別表示3個站中頻單刀6擲PIN開關(guān)6個管腳的某一個，N1、N2和N3分別表示3個站射頻單刀6擲PIN開關(guān)6個管腳的某一個，要保證射頻設(shè)備正常倒換，中頻和射頻PIN開關(guān)要實現(xiàn)聯(lián)動。②交叉切換邏輯關(guān)系在一般情況下，智能切換單元進行聯(lián)動切換，各站終端設(shè)備始終和各站射頻設(shè)備配合使用。但在特殊情況下，需要各站終端設(shè)備與射頻設(shè)備交叉使用，交叉使用的切換邏輯如表4所示。
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1.2SDH微波通信概述
SDH微波通信傳輸線路是由一條主干線與若干分支組成[4]。為了更好地和現(xiàn)有光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)予以融合，還需要對新型微波設(shè)備予以改進。不管是設(shè)備功能、體積，還是組網(wǎng)方式、技術(shù)性能，均要跟隨通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，進行多層面的融合。其融合主要包括以下內(nèi)容：一是技術(shù)融合：利用一個硬件平臺融合PDH微波通信與SDH微波通信，在軟件控制下實現(xiàn)空中接口，保證在硬件設(shè)備沒有更新的情況下，實現(xiàn)空中接口容量的更改，只要通過軟件操作就可以設(shè)置成功，極大地節(jié)約了硬件設(shè)備升級成本[5]。二是設(shè)備融合：將原有的室內(nèi)單元（IDU）、數(shù)字配線架（DDF）、分插復用器（ADM）等功能予以融合，全部融入到IDU中。如圖2所示，在此IDU中，不僅具有連接天饋線的中頻接口，還有連接光纖傳輸設(shè)備的STM-N光纖接口，同時還可以直接開展FE、E1等業(yè)務(wù)，各個接口之間可以通過IDU的統(tǒng)一集成進行業(yè)務(wù)調(diào)度。如果重新組合IDU業(yè)務(wù)板件，還可以形成樹型、星型、鏈型、環(huán)型等復雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在微波系統(tǒng)退出網(wǎng)絡(luò)之后，IDU依然能夠繼續(xù)充當光纖傳輸?shù)腗ADM設(shè)備，展開相應(yīng)的通信。在某種程度上而言，高度集成的IDU可以用新型交叉連接代替原來的轉(zhuǎn)接電纜，為系統(tǒng)的調(diào)試與維護提供了很大的便利條件。
2新型微波通信的關(guān)鍵技術(shù)
2.1編碼
自適應(yīng)調(diào)制編碼（AMC）在移動通信中得到了廣泛應(yīng)用，根據(jù)信道質(zhì)量對編碼速率予以調(diào)整，以此來獲取較高的吞吐量。當無線通信速率比較低的時候，信道估計相對準確，AMC的應(yīng)用效果較好。隨著終端移動速度的不斷加快，信道質(zhì)量已經(jīng)無法滿足信道的變化，在信道測量錯誤的情況下，導致AMC調(diào)制編碼方式和實際情況不相同，影響了系統(tǒng)容量、吞吐量等性能指標，值得相關(guān)人員進行深入研究。
2.2多天線技術(shù)
在微波中繼通信系統(tǒng)中，分集接收得到了廣泛應(yīng)用，是對抗多徑衰落以及增強數(shù)字微波傳輸質(zhì)量的主要途徑。在SDH微波通信系統(tǒng)中，因為多狀態(tài)調(diào)制方式的運用，使得其對頻率選擇性衰落更加敏感，所以，為分集接收的普遍應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。分集技術(shù)就是為了削弱多徑衰落與降雨衰落的干擾，對不同的特性收信信號予以合成或者切換，從而得到良好信號的技術(shù)。在微波中繼通信系統(tǒng)中，分集技術(shù)主要包括四種：路由分集、角度分集、空間分集、頻率分集[7]。在移動通信中，MIMO技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，其是在發(fā)送端與接收端借助天線傳輸無線信號的一種技術(shù)，屬于一種智能天線。MIMO技術(shù)主要就是將用戶數(shù)據(jù)分解成若干并行數(shù)據(jù)流，在指定的寬帶內(nèi)由多個發(fā)射天線同時發(fā)射，經(jīng)過無線信道之后，由多個接收天線予以接收，結(jié)合各并行數(shù)據(jù)流的空間特征，對原有數(shù)據(jù)流予以解調(diào)。MIMO技術(shù)的核心內(nèi)容就是空時信號的處理，也就是借助空間天線對時間域、空間域信號進行處理。MIMO技術(shù)可以有效提高頻譜利用率，在無線頻帶有限的條件下，獲取更高的傳輸速率，達到預(yù)期的業(yè)務(wù)效果。
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手動跟蹤是指根據(jù)經(jīng)驗或預(yù)知的目標位置數(shù)據(jù)（如衛(wèi)星軌道位置）隨時間變化的規(guī)律，用人工按時調(diào)整天線的指向，或者是根據(jù)收到信號的大小用人工方式操縱跟蹤系統(tǒng)，使其接收最強的信號(用頻譜儀或接收機監(jiān)視)。手動跟蹤可以每隔一段時間進行一次。手動跟蹤系統(tǒng)由天線、頻譜儀（或接收機）、伺服控制器等組成。手動跟蹤設(shè)備最為簡單，可應(yīng)用于地面站小口徑天線對同步衛(wèi)星的跟蹤等指向精度和實時性要求較低的場合。
2、程序跟蹤
將衛(wèi)星的星歷數(shù)據(jù)和天線平臺地理坐標和姿態(tài)數(shù)據(jù)一并輸入計算機，計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理、運算、比較，得出衛(wèi)星軌道和天線實際角度在標準時間內(nèi)的角度差值，然后將此值送入伺服控制器，驅(qū)動天線，消除誤差角。不斷地比較、驅(qū)動，使天線一直指向衛(wèi)星。程序跟蹤可以應(yīng)用在地面或車載小口徑天線對衛(wèi)星的跟蹤。由于地球的密度不均勻和其他干擾的影響，星歷數(shù)據(jù)會隨著時間有小的變化，一般很難計算出長時間的精確軌道數(shù)據(jù)。從而進行長時間的跟蹤會有積累的誤差。
3、自動跟蹤
自動跟蹤是指根據(jù)地球站天線接收到衛(wèi)星所發(fā)的信標信號，通過變頻、放大輸入跟蹤接收機，檢測出俯仰和方位誤差信號，根據(jù)誤差信號大小和方向由伺服控制器驅(qū)動天線轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)，使天線自動地對準衛(wèi)星。這種跟蹤方式?jīng)]有誤差積累，可以長時間連續(xù)跟蹤。由于衛(wèi)星位置受影響的因素太多，無法長期預(yù)測衛(wèi)星軌道，故目前大、中型地球站主要采用自動跟蹤為主，手動跟蹤和程序跟蹤為輔的方式。按照自動跟蹤原理和設(shè)備組成，自動跟蹤可以具體分為三種體制：步進跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤。
3、1步進跟蹤
步進跟蹤是指天線指向以一定的步進向接收電平增大的方向進行不斷調(diào)整。步進跟蹤是開環(huán)方式，跟蹤精度較低，跟蹤速度較慢。步進跟蹤適用于要求跟蹤速度較低的系統(tǒng)中，如漂移速度較慢的同步衛(wèi)星的跟蹤。其優(yōu)點在于實現(xiàn)較為簡單。
3、2圓錐掃描跟蹤
圓錐掃描跟蹤是把饋源繞天線對稱軸作圓周運動，或把副面傾斜旋轉(zhuǎn)。這樣天線波束呈圓錐狀旋轉(zhuǎn)，當天線軸對準衛(wèi)星時，地球站接收到的信標電平是一恒定值；當天線軸偏離衛(wèi)星時，接收電平將有一個低頻幅度調(diào)制。根據(jù)調(diào)制信號的幅度和相位檢測出天線波束的指向誤差。這種工作方式的優(yōu)點也是設(shè)備較簡單，缺點是饋源永遠偏離拋物面的焦點，使天線增益下降。同時需要饋源持續(xù)的圓周機械運動，可靠性較差。跟蹤時要得到一系列回波脈沖后，才能得到角誤差信號，實時性稍差。
3、3單脈沖跟蹤
單脈沖跟蹤方式由天線饋源輸出和信號與差信號，和、差射頻信號經(jīng)射頻前端變換處理后送至跟蹤接收機，并由跟蹤接收機輸出兩路與天線電軸偏離衛(wèi)星角度成正比的方位誤差信號與俯仰誤差信號到伺服控制單元，控制天線運動，完成對衛(wèi)星的實時跟蹤。單脈沖跟蹤能從每個接收脈沖中得到完整的角誤差信息，這種跟蹤方式是一個閉環(huán)系統(tǒng)，具有實時性好，跟蹤精度高的優(yōu)點。根據(jù)通道數(shù)量的不同有單通道、雙通道、三通道等三種不同的實現(xiàn)方式。三通道方式中天線接收到的信號，經(jīng)過和、差網(wǎng)絡(luò)處理后，產(chǎn)生和信號、方位差信號與俯仰差信號。通過三個通道傳送到跟蹤接收機進行跟蹤處理。雙通道方式是方位差信號與俯仰差信號正交相加后合成一個差信道，或者是采用高次模方式產(chǎn)生差信號，與和信道一起構(gòu)成雙信道。單通道方式是在雙通道的基礎(chǔ)上對差信號進行調(diào)制，調(diào)制后的差信號與和信號合路形成一個通道。
二、各種方式的比較與應(yīng)用
在實際應(yīng)用中，它構(gòu)成由航天控制中心、測控站和專用通信網(wǎng)為主要內(nèi)容的．對在軌航天器進行跟蹤、測量、控制的綜合專用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，包括跟蹤、遙測、遙控、實時計算、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控顯示和通信系統(tǒng)等。其功能是：對航天器進行跟蹤測量，獲取其運動參數(shù)和內(nèi)部的各種物理、工程、宇航員生理以及偵察參數(shù)，監(jiān)視其飛行和內(nèi)部工作狀態(tài)，為指揮、控制提供信息；對導彈和運載火箭實施控制，確保試驗安全：對衛(wèi)星實施控制，支持其正常運行；通過對實測數(shù)據(jù)的處理、分析，為評價航天器的技術(shù)性能和改進設(shè)計提供依據(jù)。
1、衛(wèi)星地球站同步衛(wèi)星的跟蹤
篇13
（3）現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)人員素質(zhì)有待提高。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信的工作人員大多為技術(shù)人員，因此技術(shù)掌握的不到位會影響整個系統(tǒng)的運作。而且，部分操作人員不遵守道德規(guī)范，運用自身掌握的權(quán)利來獲取非法經(jīng)濟利益，隨著客戶信息不斷增多，客戶信息流轉(zhuǎn)工作也在增加，這就為個別的SP偽造客戶信息、篡改、非法獲取客戶信息提供了便利。
二、通信網(wǎng)絡(luò)的運行管理與維護策略
（1）研發(fā)防御保護技術(shù)。在通信網(wǎng)絡(luò)高度開放的情況下，由于人為的、自然的原因很容易出現(xiàn)故障，提高通信網(wǎng)絡(luò)的生存性能，可以在通信網(wǎng)絡(luò)有失效的問題后，動態(tài)挖掘可用資源，恢復失效部分。還可以通過建立防火墻來維護整個系統(tǒng)的安全，防止通信信息的泄露，通過標準的網(wǎng)絡(luò)維護策略，對通信實施強制性訪問控制，借此保護通信信息安全。手機等智能機用戶需要將賬戶密碼設(shè)置的更加高級，全天開啟防火墻，禁用或者刪掉無用的賬號，及時的對可疑的程序進行查殺，攔截外來威脅。
（2）員工正式上崗要進行嚴格的培訓。對于現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域工作的員工要進行嚴格的準入制度，特別是技術(shù)性的操作員。首先要考驗其道德水準，看其是否會為個人利益而出賣他人或集體的利益，對于道德程度不高的人，一律不予錄用。其次，要檢驗其技術(shù)水平，盡可能的引進創(chuàng)新型的人才。
（3）發(fā)揮政府的管理作用。對于各行各業(yè)的發(fā)展，政府有著監(jiān)督管理職能，政府相關(guān)的監(jiān)管部門需要根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的最新發(fā)展情況，建立國內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)運行管理與維護的目標，探討制定出通信網(wǎng)絡(luò)運行管理與維護方面的相關(guān)政策，并制定出一定的規(guī)則標準，監(jiān)督企業(yè)嚴格施行。
