時間：2024-03-19 14:37:05
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇衛星通信缺點，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】衛星通信技術；應用體會；發展趨勢；主要特點
近年來，隨著移動通信技術發展，一些新的通信技術不斷涌現，如WiMAX、LTE等，顯示出了當前我國移動通信業技術水平及實力。衛星通信技術于20世紀發展并興起，與新通信技術相比，雖然不是新發展起來的，依然具備系統容量大、通信距離遠等技術優勢，應用價值很大。為了進一步了解衛星通信技術，有必要分析衛星通信技術應用，加深對衛星通信技術應用的體會，為未來技術研究與發展提供有益見解。
1衛星通信技術
衛星通信技術，是一種利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波的通信系統。衛星通信系統結構如圖1所示。衛星通信技術具備覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質量好、組網方便迅速、便于實現全球無縫鏈接等優點，但是也有缺點，主要是傳輸時延大，通信傳輸及時性較低。從過去應用現狀看，衛星通信技術主要應用于衛星移動、衛星遙感、衛星廣播、衛星固定通訊及飛機等領域。隨著智能手機發展，衛星通信技術在智能手機操作系統中有了應用，形成了以衛星通信技術為基礎的衛星定位系統，實現定位、導航、測距、測速等功能，提高了智能手機操作水平。
2衛星通信技術應用體會
2.1主要困境
2.1.1傳輸時延大衛星通信技術的優勢突出，但有一個很大的缺陷，即傳輸時延大，特別是在寬帶通信方面。在寬帶上，衛星通信及時性不能與光纖通信技術相比；在移動特性上，衛星通信不能與地面蜂窩移動系統相比。由于以上缺陷存在，受寬帶限制，衛星通信技術已經難以滿足高速數據業務需求，光纖通信技術漸漸取代衛星通信技術，這是現階段衛星通信技術應用面臨的主要困境。如，基于衛星通信技術建立起來的ATM網絡，由于有較大的時延性，要求通信互聯時能快速有效的進行轉換協議，減少傳輸時延帶來的影響。2.1.2很難保證協議轉換方式最佳在衛星通信中采用寬帶IP技術，應用難度是較大的，主要在于對不同的協議，衛星通信技術很難保證提供的所有轉換方式都最佳。目前，寬帶系統傳輸技術基本以ATM技術為基礎，但是ATM技術難以適應衛星通信要求，不能確保準光線質量。特別是ATM技術不同于衛星通信技術，所以想要基于ATM技術建立衛星ATM通信網絡難度是較大的，需要對協議及轉換進行修改。2.1.3傳輸安全上的問題衛星通信技術發展時間不長，雖然在覆蓋面、傳輸量等方面有較大的優勢，但是與光纖通信技術等相比，其不僅有傳輸時延大等缺陷，在技術水平上也有一定差異，一定程度上影響了衛星傳輸安全。為此，應當考慮如何進一步提高衛星傳輸的安全性。
2.2改進對策
針對衛星通信技術應用中表現出來的問題，提出采用以下技術加以改進與調整，完善衛星通信技術。2.2.1數據壓縮技術由于衛星通信技術有傳輸時延大缺點，為實現高速數據傳輸業務，可以采用數據壓縮技術。數據壓縮技術是一種數據處理激激技術，可以對數據進行動態、靜態壓縮，無論采用哪一種壓縮方式，都能提高通信系統傳輸效率。移動通信領域，數據壓縮公認標準有兩個：①CCⅡT的H.26；②ISO中的靜態圖像壓縮編碼標準，可根據實際情況采用適合的數據壓縮標準。2.2.2信息同步技術信息同步主要分為兩大類：①連續同步；②時間驅動同步。衛星通信技術應用中，想要實現信息同步，可以采用以上兩種信息同步技術，具體方法有反饋法、時間截法等。然后，按照以上方法建立協議轉換方式，發展多信息流會話協議等，與當前最常用的分布式協議相適應。2.2.3智能衛星天線技術移動通信采用衛星通信技術時，需要利用衛星通信技術傳輸大量的多媒體信息，但是受寬帶限制，傳輸效率不高。出于通信傳輸考慮，要求傳輸效率最低為2500MHz，一般選擇Ku、Q等波段。雖然這些波段可以滿足傳輸效率要求，然而實際傳輸中存在一定的雨衰現象，影響衛星功率。為改進這一問題，需要研究智能衛星天線技術，擴大波束覆蓋面，利用多波束快速跳變降低雨衰現象，保證衛星功率。2.2.4寬帶衛星通信技術為使寬帶在衛星通信中得到很好的應用，應當積極發展寬帶IP衛星通信技術。技術研究方向主要包括兩個方面：①繼續使用ATM協議；②完全摒棄掉ATM協議，發展新的協議。在繼續使用ATM協議情況下，需對ATM協議進行改進。如，將信元和VC級業務量管理結合起來，建立可以控制各種擁塞問題的機制，加快協議轉換。在完全摒棄掉ATM協議情況下，可以基于寬帶IP建立新的協議，如IP保密安全協議等，建立新型的協議。2.2.5空間激光通信技術空間激光通信技術是一種以激光光波為載波的光通信技術，它以大氣作為傳輸介質，通信傳輸的高效性、及時性可以光纖通信技術相媲美，且寬帶、功率等方面都有極大的技術優勢。此外，空間激光通信技術的波段窄、波速小，很難被截獲，一定程度上提高了通信傳輸安全性。所以，如果將空間激光通信技術應用于衛星通信系統中，可以確保衛星通信安全可靠。
3衛星通信技術發展趨勢
隨著科學技術發展，衛星通信技術也在不斷進步，衛星通信系統功能能力得到了大幅度提升。監管如此，與光纖通信技術等相比，技術先進性依然存在一定差異，還需持續加大技術研究投入。衛星通信技術研究有一定的風險，但是不能退縮、膽怯，要勇于科研、敢于探索，促進衛星通信技術發展。從當前及未來衛星通信技術應用需求看，今后工作中可以加大以下幾個方面研究：（1）建立獨立的衛星通信系統，不需要通過地面電信網，直接利用自身的獨立通信網服務于民，減少對地面電信設施的依賴，可提高衛星通信傳輸效率。（2）加大衛星通信技術與其他行業的融合研究，擴大衛星通信技術的應用范圍，充分利用衛星通信技術帶動社會建設。（3）綜合衛星業務。衛星通信技術廣泛應用于衛星移動、衛星遙感、衛星廣播等領域，這些業務系統是相互獨立的，可以考慮建立綜合衛星業務，并構建與之相適應的衛星通信網絡。（4）移動衛星通信方面，將其與第四代移動通信技術融合應用，建立更高效、高速的的個人通信網，提高衛星通信技術在移動通信上的服務能力。
4結論
綜上所述，衛星通信技術在社會生產很多領域有著應用，如衛星移動、衛星遙感、航空航海、救災等，極大促進了社會建設與發展。面臨衛星通信系統傳輸延時大等問題，可以采用數據壓縮技術、信息同步技術、智能衛星天線技術等，解決當前衛星通信系統應用中的難題，從根本上提高衛星通信技術水平，擴大微信通信技術應用范圍。
參考文獻
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由于環境破壞和企業過度發展，自然災害頻繁發生，對電力應急通信系統產生了較大的影響。在這種情況下，應急保護與處理中的通信暢通、預警及時、災中通信正常以及災后恢復工作等問題成為電力通信企業迫切需要解決的關鍵問題。然而，目前的通信技術大多依靠基礎設施來完成信息的相互傳遞。災后信息是否有效，充滿了不確定性，而且不能解決當前電力通信企業面臨的問題。此外，傳統通信的傳輸效率低，延時長，將導致災難的進一步擴大。
1.完善應急處置體系
自然災害的頻繁發生對電力應急通信系統產生了很大的影響，在電力通信企業的發展過程中，衛星通信技術的合理應用對電力應急通信的發展非常重要。因此，在分析衛星通信技術在電力應急通信中的應用思路時，電力通信企業首先要奮起拼搏。應用前，電力通信企業應合理完善自身應急能力體系和人員管理體系。電力通信企業在實際運行過程中，首先要完善自身應急處理體系，完善和規范應急通信技術，通過培訓示范和運行標準制定，提高電力通信的質量和效率；其次，合理設計管理系統，以當前電力應急通信系統中存在的熱點和難點問題為出發點，完善電力應急系統中的不足之處，從而促進電力應急行業的發展；最后，在電力應急通信人員管理制度方面，針對目前電力應急通信人員缺乏組織性和紀律性的現狀，可以加強電力應急通信人員管理制度的約束力。通過制定批評教育、罰款、警告、解雇等懲罰制度，對表現較好的人員給予獎勵，充分發揮表率作用，提高員工工作積極性。
2.選擇合適的衛星通信技術
我們都知道，衛星通信技術有很多種，包括VSAT衛星通信傳輸技術、MFTDMA衛星通信傳輸技術和SCPC/DAMA衛星通信傳輸技術，每一種都有自己的優缺點。因此，在分析衛星通信技術在電力應急通信中的應用思路時，除了完善自身應急處理體系外，選擇合適的衛星通信技術，從而提高電力應急衛星技術應用的合理性，促進電力應急通信產業的發展。例如，在分析衛星通信技術在電力應急通信中的應用思路時，可以通過選擇合適的衛星通信技術來增強應用方案的科學合理性，從而提高電力應急通信系統的水平和能力。在選擇合適的衛星通信技術時，要分析衛星通信技術在電力應急通信中的應用思路，首先要了解目前廣泛應用的衛星通信傳輸技術。在了解的時候，不僅要了解衛星通信技術的參數，還要全面、仔細地了解和梳理其成本投入、靈活性、工作性能和可擴展性；其次，結合電力應急通信的具體需求，通過比較和討論，選擇合適的衛星通信技術，如SCPC/DAMA，其使用成本低，擴展性強，發展前景好，靈活性高。在保證電力應急通信正常進行的基礎上，降低了成本投入，增強了電力應急衛星通信技術的擴展性和靈活性。
3.科學設計應用方案
在分析電力應急通信中的應用思路時，科學合理地設計應用方案非常重要。在完善應急處理體系，選擇適合自身的衛星通信技術后，有必要根據本地區的特點和實際情況，分析衛星通信技術的應用方案，從而提高應用方案的科學合理性。例如，在應用衛星通信技術時，電力應急通信企業可以利用物聯網與下級任何站進行連接。電力應急通信企業在設置上下級分布時，應參考區域內地形、災害發生情況、人口密度等信息進行合理分布。例如，在人口密集的地區，較低的站之間差距可以稍微加大。在保證信息準確分布的同時，可以減少低層站的數量。在災害易發地區，可作為主站，與主站建立相互通道。加強對災害易發地區的監測，避免更大的損失。此外，在應用方案設計中，應根據不同的需求和業務內容，合理設置衛星信息頻道的鏈路權限。例如，主站具有一級權限，包括通信斷開和鏈接、頻繁查看通信內容等最高權限，而主站和下級站具有二級權限，主要包括信息傳輸、信息查看、信息錄入等。在長期的發展過程中，我國的衛星通信技術不僅取得了很大的進步，而且在整個通信領域中也變得越來越重要。衛星通信技術自身特性使其流暢性和穩定性不受通信位置和環境的影響，因此，將衛星通信技術合理應用于電力應急通信中，不僅可以有效解決目前電力通信企業面臨的問題，還可以提高電力應急通信的穩定性和實時性。
作者:王喜 湯善東 單位:南京控維通信科技有限公司
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。
【關鍵詞】 衛星通信 應急保障 系統組網 業務應用
一、引言
電力是直接關系國計民生的重要基礎行業，電力通信網承載著電網調度自動化、市場化運營、信息化管理等多種重要業務，對電網發展有著重要作用。隨著地球環境變化和電網規模擴大，遇到突況如地震、冰凍、洪澇等重大自然災害時，電力設施、通信網絡往往遭受到嚴重破壞甚至毀壞，致使電力生產癱瘓。這時需要建立一種應急通信平臺，實時傳遞現場信息，為后方指揮調度提供安全、可靠、準確的通信保障，從而快速恢復電力生產業務，保證生活、生產上用電。
衛星通信對外部環境依賴性小，具有覆蓋面積廣、通信距離遠、部署機動靈活、不易受地質災害影響等特點，特別適合于應急、救援通信，成為電力系統應急保障的首要選擇。
二、應急衛星通信系統
衛星通信是以人造地球衛星為中繼站，使地球上各個通信站之間實現通信，可實現點對點、點對多點（星狀網）、多點對多點（網狀網）通信。
針對應急事件的突發性、影響程度不確定性等情況，衛星通信由于自身特點，作為應急保障使用在消除通信孤島方面有著重要的作用。
（1）系統結構靈活，反應迅速。僅需通過衛星建立鏈路，即可在覆蓋區實現任意兩點間通信，且滿足各種裝載平臺（船載、車載、單兵背負）的快速部署，自身保障能力強。
（2）獨立成網，穩定可靠。衛星通信傳輸環節少，能在各種惡劣環境下高效運行工作，獲得高質量的通信信號。
（3）支持多種業務傳輸，包括話音、數據、圖像等，滿足指揮調度、數據及視頻采集、信息等各環節的需求。
根據應急通信的特點，一套完備的衛星應急通信系統應具有語音通信、數據通信、圖像通信、圖像采編及顯示、電視會議、網絡監控與管理等功能，圖1為典型的衛星應急通信系統示意圖。
在圖1中，系統由一個地面站（主站）、一輛靜中通、二輛動中通、兩套便攜站（包括單兵系統）、一輛指揮車組成。通過衛星鏈路傳輸平臺，可快速實現現場災情的應急保障，系統主要實現功能如下：（1）應急通信指揮車是一個功能完備的移動指揮中心，能夠實現通信保障、指揮調度，圖像采集傳輸等功能，在緊急突發事件現場保障通信指揮任務。（2）小型應急通信車應用于突發事件的應急處理、重大活動的通信保障、施工現場的通信支持。（3）便攜站與單兵背負系統之間可實現單向視頻、雙向語音傳輸。單兵圖傳、數字集群等多種通信手段優勢互補，使得以通信車為現場指揮中心的有效通信覆蓋面積大幅增加。（4）采用動中通衛星通信天線，滿足車輛無論在行駛中還是到達應急現場的任何時刻都能保持與后方指揮中心的通信暢通。（5）采用基于衛星通信的視頻會議系統，通信車隨時隨地都可以和前方、后方建立視頻會議，便于即時指揮。（6）基于北斗導航、定位、短報文功能的人員、車輛定位跟蹤監控系統，使指揮人員隨時掌握動態車輛位置和搶險人員分布情況。
目前普遍采用的VSAT衛星通信系統由主站、小站和衛星組成，主站使用大型天線，常用的Ku波段天線直徑為1.2-8m，小站如便攜站天線直徑為0.3-2.4m。VSAT系統可以支持星狀、網狀等靈活組網，支持點對點或點對多點的通信功能，能夠實現語音、視頻、數據的雙向傳輸。
三、應急通信在新疆電力中的應用
3.1 新疆電力應急通信組網需求
隨著電網的發展，新疆電力通信網承載的業務逐年增多，目前已形成南、北疆分地域組網，衛星通信作為電力通信網的一部分，在新疆特殊的環境下，應急組網有著特別的需求：
（1）應急反應速度快。新疆地域遼闊，疆內各變電站通信站多處于戈壁或是自然環惡劣的地理位置，且相距較遠，一旦發生嚴重的自然災害（比如暴風雪、狂風沙等），有線電力通信網絡中斷或通信設備損害，災區在一定程度上屬于孤城的狀態。所以建立快速的應急反應系統，在最短的時間對現場信息的實時采集、發送、反饋給指揮中心，將損失降到最低。（2）組網規模大，系統兼容性好。新疆地廣人稀，為滿足覆蓋公司本部、13個地州及全疆各縣級供電公司的應急需求，一次性建成應急網絡不僅成本高，而且對運維人員要求高，難以實現。所以采取分階段建設，優先對城區、重點區域進行覆蓋，滿足應急需求；后期系統擴容需考慮設備的兼容性和系統的統一管理，保證在現有網絡基礎上易于升級改造，做到維護簡單，節約成本。（3）應急保障可靠性高。新疆地處高緯度，遠離海洋，氣溫變化大，特別是冬、夏的極端天氣不斷地考驗著新疆電力通信網的承載能力，對通信設備在惡劣天氣下的可靠工作要求高。
3.2 應急通信業務應用
目前，新疆電力應急通信已完成主站系統建設，并配置1輛靜中通通信車和2套便攜站，通過亞洲四號衛星建立通道，鏈路租用帶寬為2Mb/s、上下行共享。實際業務應用如下：（1）電話業務。車載站與便攜站均配備有IAD設備，該設備提供了4個FXO接口以及4個FXS接口，可以通過交換機-FXO-FXS-電話機的方式進行用戶線路的延伸，將遠端應急現場的話機連接到公司總部行政交換機。在圖2中，將車載站上電話機連接到其IAD設備的FXS口，并將便攜站的IAD設備FXO用電纜連接本部大樓的行政交換機音頻配線架上，并對兩站的IAD設備做相應的配置，使相應的FXO、FXS之間一一對應（熱線模式），這樣相當與將遠端電話直接接入了公司的電話交換機，可以直撥系統內電話，其原理類似于通過PCM設備所做的調度電話遠程接入。（2）數據業務。將便攜站的交換機和路由器通過網線與大樓內的樓層交換機進行連接，當兩站之間建立起衛星信道后，車載站的數據終端通過主站交換機和路由器等設備接入公司的信息內網。同時，管理人員需要對車載站的數據網絡地址進行統一規劃，針對衛星網絡與公司內網數據通信需要進行隔離，需在無線機房相應的路由器側增加保密設備即可接入公司內網。（3）電視會議業務。車載站、衛星主站均需配置高清晰的H.323的視頻會議終端和攝像頭、MIC等設備，在IP網絡連接已經建立的條件下，可以與其他H.323標準的MCU或視頻會議終端建立連接，舉行電視會議。在公司的應急指揮中心內配置相應的H.323 MCU和視頻會議終端設備，即可實現與應急現場的視頻會議通信。
3.3現有系統存在的問題及解決方案
新疆電力應急通信系統租用2M衛星鏈路，上、下行分配帶寬各為1M，車載站采用的視頻會議終端為Polytom 550，受于設備性能和帶寬限制，車載系統與主站之間只能傳輸1路圖像，遠不能滿足應急需求。鑒于后期擴容要求同時傳輸多路圖像，解決方案有三種：
（1）方案一：增加前端圖像合成設備
①方案優點：能將多路圖像合成到一個畫面中，在指揮中心大屏上可以同時顯現。②方案缺點：圖像解調只能是多路圖像在一個畫面中，不能夠分離出單路圖像。
（2）方案二：增加視頻會議終端數量
①方案優點：在保證衛星上行帶寬夠用的情況下，增加視頻會議終端數量，可以獨立的將視頻畫面回傳至主站。②方案缺點：增加視頻會議終端需要增加相應配套的設備，如視頻切換矩陣等。
（3）方案三：替換現有視頻會議終端，改用多路視頻編解碼服務器，這樣主站也需要配套更換設備。
（4）方案比較：為了全方位、多方面了解現場災情，現場應急保障配置需要多個不同的信號源接入，方案三替換現有設備，后期接入與原系統設備不兼容，維護成本較高，不建議采用；方案一只需增加合成設備，對現有車載系統改造影響小，且投資成本低，能夠滿足基本需求，建議選擇；但在考慮到成本資金充裕、擴容升級簡單方便的情況下建議選擇方案二。
四、結束語
衛星通信具有組網靈活快捷、無縫隙覆蓋能力強、對距離不敏感等特點，其在抵抗地震、洪水等自然災害方面比光纜、微波等具有更高的可靠性；未來隨著電力通信業務需求增大，基于衛星通信寬帶化、與其他通信網絡（如信息內網、互聯網）互聯互通，實現業務綜合化、接入手段多元化，建立多模式的通信保障指揮系統成為發展趨勢。
參 考 文 獻
[1]陳兆海.應急通信系統[M].電子工業出版社，2012.
關鍵詞：機載衛星通信系統；海事衛星系統；銥星系統；海事系統；甚高頻；點波束；Inmarsat；ACARS
中圖分類號：TN927
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）23-0014-02
1 概述
目前的航空通信系統主要依賴高頻與甚高頻，其通信手段存在以下主要問題：
（1）甚高頻通信主要是視距傳播，通信范圍只限于視距范圍之內，通信距離受到很大限制，遠遠不能滿足大型客機遠程信息傳輸的需要。
（2）高頻通信雖然可以做到超視距傳輸，但是受電離層不穩定因素影響很大，不能提供穩定的通信鏈路，可靠性差。
（3）高頻和甚高頻的頻譜資源限制性較大，影響無線通信能力的增強。
利用衛星通信系統可克服以上缺點，在飛機與地面之間為機組人員和乘客提供話音和數據通信業務，可增強空中通信和航空管制能力。總體來說，衛星通信系統有如下的優勢：
（1）通信距離遠，覆蓋面廣，不受山區、沙漠和海洋等地理因素的限制，具有其他常規通信手段無法替代的作用，衛星通信在世界上絕大多數地區內可用于空中交通服務、航務管理、航空公司行政管理和航空旅客通信等。
（2）可以提供較高的數據傳輸速率。
（3）可快速部署，建設周期短。
（4）符合未來新航行系統的發展方向（星基的通信、導航、監視/空中交通管理）。
因此，衛星通信系統以其覆蓋范圍廣、通信距離遠、通信容量大、傳輸質量高、機動性好等其他通信系統無法比擬的優點而成為各型大型客機進行遠程信息傳輸的最佳手段。
2 海事衛星系統介紹
海事衛星通信系統是用于海上救援的無線電聯絡通信衛星。隨著第四代海事衛星發展，其技術能力有了顯著提高，業務范圍也不斷擴大，目前已成為集全球海上常規通訊、陸地應急遇險、航空安全通信、特殊與戰備通信一體的高科技通信衛星系統。第四代海事衛星系統由亞太區域衛星、歐非區域衛星和美洲區域衛星三顆星組成，位于赤道上空36000公里的靜止同步軌道衛星，實現了全球覆蓋（南北兩極除外）的衛星網絡。
3 海事衛星系統構成
海事衛星系統由船站、岸站、網絡協調站和衛星組成。下面簡要介紹各部分的工作特點：
（1）衛星分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3顆衛星覆蓋了幾乎整個地球，并使三大洋的任何點都能接入衛星，岸站的工作仰角在5°以上。
（2）岸站（CES）是指設在海岸附近的地球站，歸各國主管部門所有，并歸他們經營。它既是衛星系統與地面系統的接口，又是一個控制和接入中心。
（3）網絡協調站（NCS）是整個系統的一個組成部分。每一個海域設一個網路協調站，它也是雙頻段工作。
（4）船站（SES）是設在船上的地球站。在海事衛星系統中它必須滿足：一是船站天線滿足穩定度的要求，它必須排除船身移位以及船身的側滾、縱滾和偏航的影響而跟蹤衛星；二是船站必須設計得小而輕，使其不至于影響船的穩定性，同時又要設計得有足夠帶寬，能提供各種通信業務。
4 銥星系統介紹
銥星系統由79顆低軌道衛星組成（其中13顆為備份用星），66顆低軌衛星分布在6個極平面上，每個平面分別有1個在軌備用星。在極平面上的11顆工作衛星，就像電話網絡中的各個節點一樣，進行數據交換。備用星隨時待命，準備替換由于各種原因不能工作的衛星，保證每個平面至少有1顆衛星覆蓋地球。衛星在780公里的高空以27000公里/
小時的速度繞地球旋轉，100分鐘左右繞地球一圈。每顆衛星與其他4顆衛星交叉鏈接，2個在同一個軌道面，2個在臨近的軌道面。
5 銥星系統構成
銥星系統的通信傳播方式首先是空中星與星之間的傳播，之后是空地和陸地的傳播，所以不存在覆蓋盲區，且系統不依賴于任何其他的通信系統進行話音通信服務，而僅通過星星、星地間的信息傳輸實現端到端的話音通信，是目前唯一真正實現全球通信覆蓋的衛星通信系統。
銥星電話全球衛星服務使您無論在偏遠地區或地面有線、無線網絡受限制的地區都可以進行通話。
銥星系統的地面網絡包括：系統控制部分和關口站。系統控制部分是銥星系統管理中心，它負責系統的運營、業務的提供，并將衛星的運動軌跡數據提供給關口站。系統控制部分包括4個自動跟蹤遙感裝置和控制節點、通信網絡控制、衛星網絡控制中心。關口站的作用是連接地面網絡系統與銥星系統，并對銥星系統的業務進行管理。
6 銥星系統和海事衛星系統的比較
銥星系統和海事衛星系統的比較結果見表1：
表1 銥星系統和海事衛星系統的比較結果
銥星 海事衛星
數量 66顆（外加13顆備用） 14～15顆
軌道 縱向低軌（770公里） 同步高軌
覆蓋 全球無縫隙（極對極） 南北緯80度以內
頻率 1616～1626MHz 1525～1660MHz
話音質量 接近于有線電話 延時較大
陸地基站 不依賴于陸基的星際傳播 依賴陸基
通話資費 20～25人民幣/分鐘 約7美元/分鐘
接通率 97.70% 92%
機載設備重量 7kg 20kg
機載設備投資 約120萬人民幣 約300萬人民幣
設備供貨周期 1～2個月 8個月（波音參考）
數據帶寬 2.4K 2.4K
國內頻率許可 航空頻率 應急頻率
適航取證 VSTC、SB覆蓋多機型 無VSTC
另外，銥星通信鏈路不依賴地面基站的星星傳輸：銥星特有的星際傳播，使其在通信上完全擺脫了對地面基站的依賴。而海事通信鏈路則依賴地面基站的暢通。
7 銥星的優勢
通過以上比較，我們可以得知銥星系統有如下
優勢：
（1）6個縱向軌道決定了極地信號的充分覆蓋；由于每顆銥星都經過兩極，因此越靠近兩極，信號越強，通話質量越好；極地通信接通率99.95%，掉線率0.01%。
（2）充分解決了海事衛星、ACARS在極地不覆蓋無法通信的不足，是海事衛星及ACARS通信的完美補充。
所以，綜上所述，銥星通信將會是未來機載通信發展的趨勢。
參考文獻
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[J]．航天，1998，（3）.
遠程教育是指通過不同途徑和手段將一方的優質教育資源傳送給另一方或另外多方的教育方式。遠程教育在中國的發展大概可以分為以下三個過程：1）函授教育，使用郵寄書本材料的方式進行，這有著較大的局限性；2）廣播電視教育，采用電臺、錄像等方式傳播信息；3）現代遠程教育，它擁有面對面、函授、廣電教育的優勢，同時依靠網絡技術和多媒體技術，把文字、聲音、圖像等融合在一起形成了第三代遠程教育。但是，第三代遠程教育實際應用效果卻不好，因為很多因素影響其效果，如地面網帶寬、路由的增加、交換的限制。為了解決以上出現的問題，人們在遠程教育中引入了衛星通信技術。
2目前遠程教育中采取的衛星通信技術以及存在的問題
20世紀90年代以來，衛星通信的迅猛發展推動了遠程教育的長足發展。
2.1目前遠程教育中采取VSAT衛星通信技術
VSAT含義是甚小口徑衛星通信站，VSAT除了具有一般衛星通信的優點外，還有以下兩個主要特點：一是地球站通信設備結構緊湊牢固，全固態化，尺寸小、功耗低，安裝方便。二是組網方式靈活、多樣。因此VSAT廣泛應用于新聞、氣象、民航、人防、銀行、石油、地震和軍事等部門以及邊遠地區通信，所以VSAT適用于遠程教育。
2.2傳統的衛星通信遠程教育實際應用中暴露的問題
（1）衛星使用代價昂貴，多點教學，成本才能和地面網費用接近，如果教學點達不到收益平衡點，衛星通信就得不償失了。（2）單向向學生傳輸教學內容，教師和學生無法溝通，有了疑問無法得到解答，教學接收程度也得不到衡量，無法保證教學質量。基于這種情況，采取衛星通信與地面網相融合的技術，既可以保留傳統衛星通信的優勢，又可以解決其不足之處。
3基于衛星通信與地面網融合技術的遠程教育研究
3.1衛星通信與地面網融合技術
衛星通信與地面網融合技術屬于衛星回傳通信技術，衛星回傳通信技術是一項比較新的技術，目前還沒有全面普及，其主要特點是能夠實現教師端和學生端的互動，將基于DVB－S標準的VSAT衛星通信系統和地面網絡相結合，形成閉環通信模式。
3.2基于衛星通信與地面網融合技術的遠程教育
在衛星通信與地面網融合技術的遠程教育應用模式中，將課件和教室視音頻直播的內容通過互聯網發送到衛星主站，再通過衛星主站上行至衛星，由衛星轉發至各個教學點，然后把收到的課件或者視頻音頻等通過教學系統展現在學生面前。基于衛星通信與地面網融合技術的遠程教育彌補了視音頻傳輸受限和衛星使用資費較高的缺點，符合實際應用中上行數據量少、下行數據量多的需求，這種方式既避免了傳統遠程教育中傳輸載體———地面網的劣勢，也減少了傳統衛星通信遠程教育中衛星帶寬的占用，具有較高的實用性和先進性。
4基于衛星通信與地面網融合技術的遠程教育的相關理論計算
基于衛星通信與地面網融合技術的遠程教育的實現需要依據所在地區的地理、氣候以及衛星通信的能力，因此我們需要對通信鏈路的能力進行設計，通過相關計算，驗證選用的衛星、設備、帶寬的可行性與合理性。整體設計應保證系統余量多出1—2dB，并且系統功帶平衡，即盡量做到系統占用的轉發器功率/轉發器整體功率=系統占用轉發器帶寬/轉發器整體帶寬。如果在功帶平衡時系統余量過大或為負數，可以改變上述的相關條件，進行系統優化。具體設計有以下幾點：
4.1確定載波帶寬
載波帶寬是由以下幾點決定的：信息速率、FEC糾錯率、編碼率以及調制方式。根據下列公式可求出符號速率。符號速率=（信息速率/FEC糾錯率/編碼率）*調制因子其中報頭需要計入信息速率。前向糾錯(FEC)編碼率通常為1/2、2/3、3/4、5/6和7/8，編碼率常用188/204。BPSK、QPSK、8PSK和16QAM的調制因子分別為1、1/2、1/3和1/4。在鏈路計算中，計算C/T、C/N和Eb/N0之間的關系將使用到載波噪聲帶寬，占星帶寬能夠決定工作頻率，并用來計算輸出、輸入回退。
4.2計算輸出和輸入回退
衛星轉發器的功放級一般使用行波管方式(TWTA)或固態方式(SSPA)。這兩種放大器的功率輸出在最大功率輸出點附近不是線性的。一個轉發器通常有多個用戶的多個載波在使用，避免交調干擾是個比較大的問題，而交調干擾是由非線性功率輸出造成的，這就要求衛星的放大器運行在線性區域。此時轉發器的實際輸出功率遠低于其能夠輸出的最大功率，采用TWTA的轉發器運行在線性區域時，輸出功率通常比最大功率低4.5dB，同時TWTA轉發器，輸入回退通常比輸出回退高6dB，對應4.5dB的輸出線性回退，輸入線回退約為10.5dB。鏈路計算中，輸出回退對應衛星的下行載波，輸入回退對應衛星的上行載波。
4.3決定用戶使用載波的功率分配
衛星轉發器有功率和帶寬兩項資源，最好的應用方式就是做到用戶載波占用的轉發器功率/轉發器整體功率=載波占用轉發器帶寬/轉發器整體帶寬。載波占用轉發器功率的比例為載波輸出回退-轉發器線性回退。當功帶平衡時，見公式。OBOC=OBOXpd+10lg(BWXpd/BWC)OBOC為轉發器輸出回退，OBOXpd為轉發器線性輸出回退，BWXpd和BWC分別為轉發器的總帶寬和用戶租用轉發器帶寬。
4.4確定SFD與上行EIRP
轉發器的飽和通量密度SFD反映了衛星轉發器的接收靈敏度。靈敏度越高，要求的用戶上行功率就越低。但是一般情況下衛星公司會根據相應地球站所處的區域確定該地區的SFD，一味地降低上行功率，也會相應降低上行載噪比和上行抗干擾能力。上行載波的EIRP的計算公式如下。EIRPE=SFD-載波輸入回退-G0+上行傳輸損耗G0為單位面積的天線增益，此數值有標準值。上行G/T、上行天線發射增益和功放輸出功率可由上行載波的EIRP計算得出。
4.5計算上下行C/T
上行和下行C/T的計算公式分別為C/TU=EIRPE-LossU+G/TSatC/TD=EIRPS-LossD+G/TE/S公式中的EIRPE和EIRPS分別為載波上行和下行EIRP，LossU和LossD分別為總的上行和下行傳輸衰耗，G/TSat和G/TE/S分別為衛星轉發器和地球站的接收系統品質因數。上式中的數據均為對數形式。鏈路預算的對象也可以是C/N，C/N=C/T-k-BWN公式中的k是波茲曼常數，BWN是載波對應的噪聲帶寬。衛星通信主要有如下的干擾：上行反極化干擾、下行反極化干擾、上行鄰星干擾、下行鄰星干擾。當有多個載波同時工作時下的交調干擾。綜合考慮上行C/N與下行C/N以及各種干擾所產生的C/I，最后求得相關載波鏈路的系統C/N。相關算式為(C/N)Total-1=(C/(N+I))Up-1+(C/(N+I))Dn-1=((C/N)Up-1+(C/I)XpdUp-1+(C/I)AdjUp-1)+((C/N)Dn-1+(C/I)XpdDn-1+(C/I)AdjDn-1+(C/I)IM-1)上式中，(C/(N+I))Up和(C/(N+I))Dn分別為上行載波與噪聲干擾比和下行載波與噪聲干擾比(C/I)XpdUp和(C/I)XpdDn分別為上行載波與反極化干擾比和下行載波與反極化干擾比，(C/I)AdjUp和(C/I)AdjDn分別為上行載波與鄰星干擾比和下行載波與鄰星干擾比，(C/I)IM為下行載波與交調干擾比。載波噪聲比和載波干擾比都為對數形式，在換算為真數后，進行先倒數后相加計算。可以得到系統C/N，如果需要得到dB值，就需要求對數，得到相應的值。每一個衛星通信系統，都對應著一個最低Eb/N0值，即門限值，該門限值由很多條件共同確定，如不同的調制方式、不同的編碼方式、不同的硬件設備。通過Eb/N0值可以換算得到載波最低C/N值。通過計算得到的系統C/N值減去載波最低C/N值，就是該衛星系統的系統余量。如果不考慮雨衰（下雨對有的衛星信號有較大影響），系統余量通常取1—2dB。余量太低，系統誤碼率將提高，經常會出現信息丟失現象；余量太高，說明建設的設備性能過剩，浪費了一部分投資。
5結語
【關鍵詞】衛星通信 射頻設備 監控系統設計
隨著信息化建設的不斷發展，衛星通信在遠海保障等領域應用越來越廣泛，衛星通信的地位也越來越重要。衛星通信系統一般由室內設備和室外單元組成，室外單元一般安裝在室外射頻方倉內，由于衛星通信頻率較高，射頻方倉要求緊隨衛星天線建設，由于場地的限制，衛星天線和衛星室內設備之間往往有一定的距離。衛星業務主要由室內設備擔負，值班人員大部分時間都在室內機房，距離射頻方倉有一定的距離，隨著衛星業務量的增加，傳統的定時巡看方式已無法滿足業務需求，存在諸多不定因素，使得通信不間斷的傳輸得不到可靠保障，因此設計和實現具有射頻設備監控和報警功能的系統，對及時發現和排除設備故障，保障衛星系統的正常摘 要運行具有重要意義。
1 系統總體結構
高頻段的衛星通信系統射頻設備一般安裝在距離業務機房較遠的射頻方倉內，射頻設備大都預留了監測接口，可遠程實現終端與設備的信息交互。基于此設計衛星通信系統射頻監控系統，系統框圖如圖1所示。監控和處理設備是本系統的核心，通過軟件方式控制數據采集設備采集設備參數，并通過數據采集設備實現設備的遠程控制，并控制報警系統進行故障報警；數據采集設備通過設備監控接口實現各設備參數和狀態信息的實時采集；報警系統實現設備故障報警功能。
目前衛星射頻設備遙控口為網絡接口，但接口協議為UART協議，因而本系統選取232/422協議的Nport5650串口服務器作為數據采集設備，由于業務機房距離射頻機房較遠，將串口服務器配置成485接口，各設備和服務器之間通過網線互聯。監控和處理設備選用具有網絡接口的普通電腦。
2 技術實現
電腦終端作為監控和處理設備，在軟件控制下向串口服務器各端口進行命令輸出，串口服務器再將各命令發送至各端口對應的設備，對設備告警信息進行采集、參數狀態查詢、參數設置。設備執行完命令，通過原路由發送相應參數至終端，在終端界面完成相應的顯示。
2.1 串口服務器配置
配置主機地址為串口服務器初始化地址網段，然后安裝NPort Search Utility，通過掃描，識別并配置串口服務器，進入串口服務器配置界面，配置通信方式為real com mode模式，速率為9600bit/s，編碼方式采用8位數據位，1位停止位，并將串口服務器各端口映射到主機，設置各端口號，完成串口服務器配置。
2.2 軟件實現
2.2.1 多線程通信控制
串口服務器具有八個端口，每個端口對應一類設備，每個設備需要狀態信息采集、參數查詢、設置多項線程等代碼，反復調試、合理安排各命令優先級，避免沖突，使各命令有序進行。
2.2.2 緩沖區優化
每個串口發送接收多線程命令，每個線程發送結束后會將命令緩存到緩沖區，因此，針對緩沖區進行了優化清理，防止死鎖。
2.2.3 參數查詢功能
參數查詢的原理是設備接收查詢命令，并進行判別，并根據報文內容給予串口服務器終端相應的回執。主要完成報文封裝和解析功能。
2.2.4 告警信息采集
軟件告警信息采集以查詢命令為依托，對設備狀態進行關鍵字判別，獲取告警信息，在相應的告警指示燈上以紅、綠分別顯示告警狀態和設備狀態正常，在告警情況下，通過音響進行音頻輸出，在人工干預下，可停止聲音告警。每個模塊告警狀態設置循環查詢功能，循環時間為每秒鐘一次。
2.2.5參數設置
參數設置報文格式參數體中加載文本輸入內容或選擇開關等功能，對設備進行控制設置，實現遠端本控/遠控選擇、參數更改等功能。
2.3 人機交互
軟件設有登陸界面，設置用戶名和密碼，用戶輸入用戶名和密碼，輸入數據與數據庫進行對比，回答正確后軟件自動登錄至監控主界面，回答錯誤無法登陸監控界面。其登錄界面如圖2所示。
監控主界面采用名稱化可按控件分布，索引菜單設置系統、窗口、幫助三項，可實現軟件關閉、窗體分布、使用幫助等功能。點擊各設備打開二級界面，可對設備狀態進行查詢，并設有告警指示燈，當各設備正常時，指示燈為綠色，告警時，指示燈為紅色，并通過音響進行聲音告警，軟件主界面如圖3所示。
3 應用舉例
本文設計的監控系統應用于7.3米Ku頻段衛星天線系統中，使用過程中發現天線接收信號衰減過大，通過該監控設備對天線控制系統進行監控，每秒鐘采集一次參數信息，并將信息自動保存到TXT文本中。監測24小時，并將監控數據用matlab進行分析，分析結果如圖4所示。
從圖4可以看出天線控制器對星不準，正常天線俯仰角轉動步長為0.02度，天線控制器在24小時內俯仰角3次由40度跳轉到52度，約十分鐘后再跳回原角度，天線大幅度轉動，導致天線無法對準衛星，接收電平低。定位此設備故障后，通過更換了控制模塊，設備恢復正常。
4 結束語
針對衛星通信系統射頻方倉距離業務機房較遠，值勤人員不方便管理的缺點，本文設計了一種衛星通信系統室外設備監控系統，該系統在軟件控制下能夠實現衛星射頻各設備的實時監控、參數設置和故障告警，具有較強的實用和推廣價值。
參考文獻
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作者簡介
楊吉祥（1974-），男，浙江省人。現為91917部隊處長、工程師。主要研究方向為通信裝備管理和工程建設。
【關鍵詞】 電網 冰災 應急通信
1 引言
冰雪災害對電網有嚴重的危害，2005年春節期問，湖南、湖北以及重慶地區，由于連續大范圍的降雨降雪，出現了50年罕見的最為嚴重的冰災，多條供電線路近乎癱瘓，影響生產和生活長達一個多月；2008年初南方大范圍的冰災，全國500kV變電站停運15座，占受災區域500kV變電站總數的7.54%；220kV變電站停運86座，占受災區域220kV變電站總數的5.97%；500kV電力線路停運119條，占受災區域的19.01%；220kV電力線路停運343條，占受災區域的9.38%；500kV桿塔倒塌678基，受損285基，占受災區域桿塔總基數的0.742%；220kV桿塔倒塌1432基，受損586基，占受災區域桿塔總基數的 0.697%，多條供電線路近乎癱瘓，影響生產和生活長達一個多月[1]。冰災應急通信可以通過對溫度、濕度、雨量、覆冰厚度等數據的整合分析，采取針對于冰災現場環境的合理高效的通信方式進行通信，保障電網安全生產，在關鍵時刻發揮著重要作用。
2 應急通信的分類
2.1 有線通信方面技術
整個有線通信技術包含常規使用的電話網和互聯網等，這里面的有限公共電信網，它是全國現今分布最為廣泛的關于信息交換的網絡，這個有線通信技術本身具有覆蓋的面積廣泛，在適應性方面很強，實際需要的成本低等顯著特點，是在自然災害相關的應急中較為常見的一種通信方面的技術。
2.2 移動通信相關技術
移動通信的技術本身具有個人通信方面的特點，這樣的關于移動定位技術就可以提高幫助受災獲救方面的可能性。一些方面的移動接入技術，就可以通過一些相應的設備進行快速的恢復，在災害發生地區有關的通信方面，它在這樣的應急通信中占據著重要的位置[2]。
2.3 衛星通信方面的技術
衛星通信技術已然成為現今應用最為廣泛的一種應急通信方面的技術，關于衛星通信技術通常不會受到一些緊急事件方面的影響，而且我們從衛星通信技術方面的通信網絡來進行觀看，其在實際覆蓋的區域內較為廣泛，這樣就可以較好滿足關于應急通信在廣度方面的需求，這其中的衛星通信方面的技術主要的不足就是在實際通信方面的容量是有限的，需要的成本很高。
2.4 專用數字集群網方面的技術
這個技術和衛星通信方面的技術一樣，一些專用數字集群網技術實際的通信容量不大。一些專用數字集群網絡基本都是獨立進行指揮的網絡，它們擁有其他相關的應急通信技術本身不會具備的一些優勢，比如在實際響應的速度方面和群組指揮相關方面等。
3 應急通信指揮車
應急指揮車是固定應急指揮中心指揮調度工作的必要延伸和補充，是可移動的分指揮中心，負責現場指揮工作，并與應急指揮中心保持實時的通信聯絡和信息傳遞，具備的功能有調度通信（VOIP/GSM/CDMA/衛星電話）、數據采集和傳輸、指揮車之間協同工作、現場圖像接入和上傳、圖片抓拍、GPS定位、文字交互、文件傳輸、視頻會議等。
應急移動通信車配備的車載應急通信系統，利用多種通信（有線無線方式并用）方式冗余備份，將視頻會議、數據交換、局域網絡等多種現代技術進行有機整合，能夠實現點對多點的視頻、數據、語音的實時傳輸，具有靈活機動、性能穩定的可靠性能，配置現代化辦公設施，搭建現場指揮完整的辦公環境[3]。
4 衛星通信
與地面通信相比，衛星通信具有通信范圍大、不易受陸地災宮影響、建設速度快、易于實現廣播和多址通信、電路和話務.可靈活調整等優點，可同時傳播語音、數據、圖象等數據。可建立綜合通信系統，實現目前固定通信的所有業務，特別是移動衛星通信系統具有移動靈活、建立通信鏈路快捷等優點，可以實現重心下移、終端前移，所有這一切使衛星通信系統成為應急保障通信的主要通信手段。
衛星通信系統的優點：衛星通信是真正的全球通信，硯蓋面廣、容量巨大，通信基本不受地理環境和氣候條件的限制；通信質量好，可靠性高。鏈路環節少，故障率低，通信暢通率高，適于多種業務和數據率；直接面向用戶，方便、快捷、機動性強，特別適用于用戶分散、稀路由和業務量小的專用通信網。因此衛星通信系統是構建應急通信網絡的最佳方案[4]。
5 WiMAX
在眾多的無線家族成員中WiMAX 以IEEE 802.16系列寬頻無線標準為基礎。支持的常用接入距離為7-10千米，最大可達50千米。此后相繼推出了802.16d和802.16e等一系列標準，重點是增強設備的互操作性和終端的移動能力[5]。WiMAX技術具有以下優點：
（1）傳輸距離遠、速度快。WiMAX基站可以提供最高每扇區75Mbit/s的吞吐量。每個基站的覆蓋范圍最大可達50km，典型的基站覆蓋范圍為6-10km。
（2）Qos機制完善。為了提高通信服務質量IEEE 802.16對MAC層進行了諸多改進，引入了TDMA（Time Division Multiple Access，時分多碼）上行/下行協議，可以對用戶接入網絡進行智能控制，不但改善了系統的時延特性，提高了服務的可靠性，還可以提供優質的語音和圖像服務。
（3）高度的數據安全性。WiMAX提供了完善的加密機制，它在介質訪問層（MAC）中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統，通過使用數字證書的認證方式，確保了無線網絡內傳輸的信息得到完善的安全保護。
（4）系統容量的可升級性。新增扇區簡易、靈活的信道規劃使容量達到最大化，并且允許運營商根據用戶的發展來逐漸升級擴大網絡。靈活的信道帶寬規劃適用于多種頻率分配情況。從單個用戶到數以百計的用戶，MAC層協議可以保持高效的分配機制。
6 應急通信系統的組成
應急通信系統設計包括應急指揮中心、應急衛星通信車和應急會議車。應急通信車和會議車構建電力應急指揮調度系統的現場指揮中心，通過衛星，移動網絡等方式，與電網應急指揮中心組成前方、后方應急指揮通信網。結構設計見圖1。
應急通信系統的應用設計滿足突發災害地點與調度應急中心的音視頻通訊、數據傳輸的暢通，由于突發災害極可能同時對公眾通信網絡造成致命破壞，應急通信系統需要專用網絡（采用衛星應急通信）；同時在道路不通的山區，現場不易到達的情況下，采用WiMAX技術；另外還必須在任何需要的時候都能做到立即出發、盡快到達，能滿足電力調度應急指揮要求，通信、辦公設備應配置到車上；系統架設要求簡單快捷可靠，尤其是在嚴重自然災害和突發事件情況下，現場與指揮中心之間和各級指揮中心之間的應急通信聯絡順暢極為重要，早期黃金時間內要使險情報告、搶險指揮、資源緊急調度能在短時間內實現。
三者結合應急通信系統可以實現視頻會議、辦公網絡及無線集群的通話功能，可以隨時與現場和重要場所建立通信聯絡，獲取突發事件現場的重要視頻、數據和信息，實現對突發事件的預防、預警、處置、恢復等各環節的有效管理，及時了解突發事件的進展和狀態，保證了及時組織、指揮應急處置的效率和能力。
參考文獻：
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[3]祝慶榮，羅偉婷.廣東電網應急通信系統的建設探索和應用[J].科技風，2011.
Vsat通信系統一般可以工作在二個頻段，分別是14（上行）／11（下行）GHz的Ku頻段和6（上行）／4（下行）GHz的C頻段。C頻段開發較早，雨衰較小，但空間資源比較擁擠，天線口徑和終端設備體積也較大。由于目前Ku頻段空中資源還比較寬松，天線口徑較小，便于安裝，所以工作在Ku頻段的Vsat系統比工作在C頻段Vsat系統發展速度要快。有Vsat新秀之稱的Usat（Ultra Small Aperture Terminal)―――特小口徑終端，即天線口徑在0.3米-0.5米的衛星通信地球站，就是采用Ku頻段工作的。目前Usat的發展極為廣泛，遠遠超出通信領域。
Vsat通信之所以得到發展，除了它本身保有衛星通信的優勢外，它還有兩個主要特點：
1、Vsat衛星通信地球站設備結構簡單，全固態化，尺寸小，耗能小，系統集成與安裝方便。Vsat站設備通常只有室內和室外兩個單元（機箱），安裝極為方便，它可以安裝在用戶所在地。大家所熟知的并正在大量使用的衛星電視接收站，實際上就是一種單方向（只有接收而無發射）的Vsat站。Vsat站由于設備輕巧、機動性好，適于建立流動的衛星通信。許多新聞機構到重大和突發事件的現場報道，采用的就是Vsat通信地面站進行的。我們知道，衛星通信系統是由空間站（通信衛星）和地球站及傳輸信道組成。地球站又包括收發信系統和地面中繼系統，而Vsat設備能安裝在用戶終端所在地，不必匯接中轉，可直接與通信終端連接，并由用戶自行控制，不再需要中繼系統。這樣大大方便了用戶，并大大降低了設備成本，因而具有明顯的經濟優勢。
2、Vsat衛星通信組網方式靈活方便，在Vsat系統中，通信網絡結構形式可分為星形網絡、網狀網絡和混合網絡三類，它們各具特色。
（1）星形網絡是由一個主站（一般是處于中心城市的樞紐站）和若干個Vsat小站（遠端用戶終端站)組成。主站具有較大口徑（一般為10米左右）的天線和較大功率的發訊設備，網絡的計算機控制與管理系統也集中在主站。這樣可以使小站設備盡量小型化并降低成本。主站除負責網絡管理外，還要承擔各個Vsat小站之間信息的發送與接收，即為各小站間提供傳輸信道和交換功能，因此主站具有控制功能。
一個星形Vsat網絡系統可以容納數百個乃至上千個小站，網絡內所有小站都與主站建立直接通信鏈路，可直接通過衛星（小站-衛星-主站）溝通聯絡。小站與小站之間不能直接進行通信，必須經過主站轉接，按“小站-衛星-主站-衛星-小站”方式構成通信鏈路。由此我們看到小站之間的鏈路是要兩次通過衛星，經過“雙跳”連通，因此具有較大的約0.54秒的傳輸時延，小站之間的用戶在通話時會感到有些不適應或不習慣。這是星形Vsat網絡鏈接用于通話的一個缺陷，故而這種“雙跳”傳輸只適用于數據業務或錄音電話，而不適用于實時語音業務。這種網絡目前已很少采用，所以星形網絡只適應各小站與主站間傳輸高速數據業務。
（2）網狀網絡鏈接一改星形網絡鏈接方式，它同樣由一個主站和若干小站組成，只是小站之間可以按“小站-衛星-小站”通信鏈路實現“單跳”通信，而無須再經過主站轉接。從而將傳輸時延比星形網絡減少了一半，只有0.27秒，用戶在通話時還可適應。此時的主站借助于網絡管理系統，負責向各Vsat小站分配信道和監控它們的工作狀態。
（3）混合網絡是融星形網絡和網狀網絡于一體的網絡，集中各自有利的方式完成鏈接。網中各Vsat小站之間可以不通過主站轉接，而直接進行雙向通信。
Vsat通信的多址方式
Vsat通信系統綜合了諸如分組信息的傳輸與交換?多址協議以及頻譜擴展等多種通信技術，可進行數據、語音、視頻圖象、圖文傳真和隨機信息等多種信息的傳輸。一般情況下，星形網以數據通信為主，兼容語音業務。網狀網和混合網以語音通信為主，兼容數據傳輸業務。和通常一般的衛星通信一樣，Vsat通信的一個基本優勢是可利用同一個衛星實現多個地球站即Vsat小站之間的同時通信，這稱為“多址聯接”。實現多址聯結的關鍵是各地球站所發信號經過衛星轉發器混合與轉發后，能為相應的對方站所識別，同時各地球站信號之間的干擾要盡量的小些。實現多址聯接的技術基礎是信號的分割。只要各信號之間在某一參量上有差別，如信號頻率不同、信號出現的時間不同、或信號所處的空間不同等等，就可將它們分割開來。為達到此目的，需要采用一定的多址聯接方式。
在Vsat通信網中，主要采用三種多址方式：
1、頻分多址（FDMA）方式中的“單路單載波”（SCPC）。即采用傳輸信號的不同頻率來區分或代表不同的Vsat站的站址。也就是每個Vsat小站具有不同的信號頻率，以此區分不同的Vsat小站。
2、時分多址（TDMA）方式。即采用傳輸信號的不同的時間間隔來區分或代表不同的Vsat站的站址。也就是每個Vsat小站傳輸信號時，具有不同收、發數字碼的時間間隔，以此區分不同小站。
3、碼分多址（CDMA）方式。即采用傳輸信號的不同的碼元來區分或代表不同的Vsat站的站址。
在Vsat通信系統中，又常因傳輸的業務類別而采用不同的多址聯接方式。比如，在同一個Vsat地球站，傳輸語音時采用頻分多址的單路單載波方式，傳輸數據時則采用時分多址技術。與多址聯接方式緊密相關的還有一個信道的分配問題，就是怎樣將頻帶、時隙、地址碼等有序地分配給各站使用，稱為信道分配技術。
多址方式的信道分配技術方法很多，在Vsat通信系統中，常采用的有預分配方式和按需分配方式。預分配方式中又有固定預分配方式和按時預分配方式，前者是按事先約定，固定分配給每個Vsat站一定數目的載波頻率，Vsat站只能使用分配給它的專用頻率與有關的Vsat站通信，其它站不能占用這些頻率。由于各個Vsat站都有專用的載波頻率，故建立通信較快。
但因各Vsat站不管是否工作都始終占據著一個載波頻率，也使得頻率利用率較低。所以，這種方式適用于業務量大的線路。后者是為了提高信道利用率，根據各Vsat站不同時間的業務量而提出的預分配方式。
按需分配信道方式也稱按申請分配信道方式，它克服了預分配信道方式的缺點，而是什么時間需要信道，就什么時間申請分配信道。通信完畢后，信道返還管理與控制中心再行分配使用，這樣便大大提了利用率。
Vsat通信的發展
Vsat通信技術目前已比較成熟，新技術、新產品也在逐步豐富Vsat通信，使其更加完善，運營更加方便。
Vsat通信發展至今不過才二十年的歷史，1984年美國休斯網絡系統公司開發出第一套Vsat通信設備并投入商業運營以來，全球Vsat通信得到蓬勃發展。目前僅在美國就已有十萬多個Vsat站投入使用，在亞洲，印度引進美國Vsat技術，生產Vsat設備，年產量已達1000臺以上。全球Vsat小站數量一度達到了幾十萬的規模。可見產量之多，應用之廣泛已達相當程度。
隨著我國改革開放的深入和經濟發展的需求，Vsat通信在我國也獲得較好發展。中國電信早就介入Vsat通信業務，1995年-1998年正是我國尋呼業大發展時期，尋呼業為擴大覆蓋及實現全國聯網，廣泛的采用Vsat通信實現這一目標，在此期間，幾乎所有尋呼臺都要上Vsat通信，使Vsat通信市場發展在當時形成一個小。
目前，我國的金融銀行業、石油、地震、人防、民航、氣象、新聞、報業及軍事等部門均已建立各自的Vsat通信網。這些已形成Vsat產業應用的市場。隨著通信、因特網、遠程教育、遠程醫療、農村電話、衛星上網、交互電視、視頻廣播等綜合多媒體的發展，都將為Vsat通信的發展提供了渠道和契機。
實際上我國各地有線電視臺的前端設備中的衛星電視接收站和邊遠地區的衛星電視單收站，都可以視為單向的Vsat通信。所謂單向Vsat，就是這個Vsat站只接收信號而不發射信號。這種在廣播電視領域內發展起來的單向Vsat站，目前已成規模。
Usat的掘起
隨著通信和廣播衛星幅射功率的加大，使得完成通信所使用的天線口徑減少，可以小到0.3m~0.5m，從而形成Usat―――特小口徑終端的衛星通信地球站，比如挪拉環球電話公司提供的通信終端（如圖），就是一種典型的Usat通信方式。它有便攜式、船載式、車載式，它的天線小天筆記本電腦那么小，大的也只有手提旅行箱那么大，十分方便。特別便于戰地和突發事件的新聞記者采用。
1.信息傳遞的幾個概念
信息是指可以傳播的消息、情報、指令、數據與信號等.信息傳遞一般有三個基本環節:信源(信息產生)、信道(信息傳輸)、信宿(信息接收).
信源就是產生信息的源泉.通信過程中產生和發送信息的設備或計算機都可以稱做信源.
信道就是信息傳輸的媒介或渠道.信道的作用是把攜有信息的信號從它的產生處傳遞到接收處.信道可以分為兩大類:一類是無線信道,即電磁波的空間傳播渠道,如短波信道、超短波信道、微波信道、光波信道等,這類信息傳輸的渠道是具有各種傳播特性的自由空間.另一類是有線信息傳輸的信道,即電磁波的導引傳播渠道,如明線信道、電纜信道、光纖信道等.后一類信息傳輸的渠道是具有各種傳輸能力的導引體.
信宿是相對于信源而言的.信宿是信息運行的最終環節.通信過程中接收和處理信息的設備或計算機都可以稱做信宿.其功能是接收信息,并選擇對自身有用的信息加以利用.
一般情況下,信息提供者和利用者可能不同,信息的提供地和利用地也可能不同,因此,信息只有通過傳遞才能體現其價值,發揮其作用.通過信息的傳遞,人們既可以互通信息,交流思想,又可以獲得各個方面的知識和經驗.
2.信息傳遞方式的進步
在人類發展的歷史中,信息的傳遞也一直在發展著.
遠古時代,人類靠肢體語言傳遞信息.隨著語言的產生,有了口頭傳遞信息的通信方式.隨著文字的產生,就有了在龜甲、獸骨、竹簡、帛等上書寫文字傳遞信息的通信方式.后來隨著社會的進步,有了烽火、驛傳的信息傳遞方式.這兩種通信方式在我國古代傳遞信息的歷史上起到了舉足輕重的作用.
18世紀30年代,隨著社會的迅速發展,人們迫切需要一種不受天氣影響、沒有時間限制又比火車跑得快的通信工具.電報便應運而生.1844年5月24日,是世界電信史上光輝的一天,莫爾斯在美國國會大廳里,親自按動電報機按鍵.隨著一連串嘀嘀嗒嗒聲響起,電文通過電線很快傳到了數十千米外的巴爾的摩,他的助手準確無誤地把電文譯了出來.莫爾斯電報的成功轟動了美國、英國和世界其他各國,他的電報很快就風靡全球.
1876年3月10日,貝爾和華生分別在兩個房間里聯合試驗他們的電話機時,華生第一次聽到了貝爾發送的一句完整的話:“華生,請到這兒來,我需要你!”這是人類有史以來用電話傳送的第一句完整的話.
從莫爾斯發明電報到貝爾發明電話,再到今天,人們經過很長一段時間的努力,現代通信走進了千家萬戶,成為國家經濟建設、社會生活和人們交流信息所不可缺少的重要工具.
3.現代通信的主要途徑
現代通信主要包括:衛星通信、光纖通信和互聯網.
衛星通信是一種利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信.
衛星通信系統是由通信衛星和與該衛星連通的地球站兩部分組成.靜止通信衛星是目前全球衛星通信系統中最常用的星體,它是將通信衛星發射到赤道上空一定高度上,使衛星運轉方向與地球自轉方向一致,并使衛星的運轉周期正好等于地球的自轉周期,從而使衛星始終保持同步運行狀態.故靜止衛星也稱為同步衛星.靜止衛星天線波束最大覆蓋面可以達到大于地球表面總面積的三分之一.因此,在靜止軌道上,只要等間隔地放置三顆通信衛星,其天線波束就能基本上覆蓋整個地球(兩極地區除外),實現全球范圍的通信.目前使用的國際通信衛星系統,就是按照上述原理建立起來的,三顆衛星分別位于大西洋、太平洋和印度洋上空.
與其他通信手段相比,衛星通信的優點是:(1)電波覆蓋面積大,通信距離遠,可實現多址通信;(2)傳輸頻帶寬,通信容量大;(3)通信穩定性好、質量高.衛星傳輸的主要缺點是:(1)傳輸時延長;(2)造價高,保密性不好.光纖通信就能彌補這方面的不足.
電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展，無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點，并分析其在電力系統的應用前景。
二、無線技術介紹
（一）無線通信技術的概念
目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。
（二）無線通信技術的發展現狀
無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網（WWAN）。
總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。
1.主流無線通信技術
從技術發展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。
2.其他無線通信技術
除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數據傳輸協議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。
三、無線技術優劣分析
（一）WLAN技術分析
Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網，作為有線網絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。
（二）WiMax技術分析
WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好，是未來移動技術的發展方向，并提供優良的最后一公里網絡接入服務。
（三）WMN技術分析
WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發揮出各自的優勢。
（四）3G技術分析
3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗，有一成套建網的理論，包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。
（五）LMDS技術分析
本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。
（六）MMDS技術分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。
（七）集群通信技術分析
數字集群系統具有很多優點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術，所以對數字系統來說，保密性也有很大改善。
數字集群移動通信系統可提供多業務服務，也就是說除數字語音信號外，還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號，因此極大地提高了集群網的服務功能。
（八）點對點微波通信技術分析
微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比，其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發展是有保障的，對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發展。
（九）衛星通信技術分析
利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下，利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案，經濟又可靠。
但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經濟的；而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術綜合比較
目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。
首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統一的國際標準，其余的技術均已經完成標準化工作，并且都進行了試驗網建設和商業網建設。
從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術，通常用于通信主干組網建設。
從傳輸速率上看，點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。
從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。
從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術；從傳輸環境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環境；從網絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善，其余的均存在較大的問題。
【關鍵詞】 協作通信 移動通信系統 運用
衛星移動通信系統是一種特殊的移動通信系統，是我國目前研發的重點。防止移動通信系統的信道衰落主要是控制多普勒效應和多徑效應的影響。協作通信技術是當下有效的控制通信系統信道衰落的方法。作為一種新的通信方式，協作通信充分利用了MIMO 技術，提高了信息處理能力，確保了衛星傳輸的信號。相關人員應重視這一問題，并且進行深入的研究。
一、協作通信技術
協作通信技術是利用通信系統節點之間的相互配合完成。是在協作節點的作用下，完成源節點信息向目的節點的傳輸，信息在節點傳輸過程中要進行加密處理，以防止信息丟失，因此該信息傳輸過程通常分為傳輸和轉譯兩個階段。協作通信系統既是一個完整的系統，也是一種全新的通信技術，衛星移動通信系統的信道特性較好，因此協作通信一般為鏈路協作傳輸方式，少數為節點協作傳輸方式。以一星兩用戶協作傳輸系統為例，系統的傳輸通常為不對稱傳輸，并表現為下行鏈路的壓力大，要區分對待。首先對上行鏈路傳輸而言，要將協作節點作為基本的接收源節點，并對信號進行解碼后發送到衛星，由衛星完成源節點和協作節點的信號合并，之后發送。而對下行鏈路而言，由于信號處于加密狀態，因此首先要對衛星信號進行相應的處理，包括譯碼、編碼等，并利用目的節點將接收到的源節點、協作節點的信號相互合并，最后完成信號的檢測。總之，協作通信技術是一種高效的協作性傳輸技術，對于我國移動通信發展來說具有推進作用。
二、協作通信在衛星移動通信系統中的運用
1、衛星多節點協作傳輸。多節點協作傳輸多發生于衛星的下行鏈路，是由節點與節點之間相互協作完成。衛星多節點協作傳輸的應用范圍較廣，在整個過程中，所有節點均參與協作傳輸過程，將源節點發出的信號經過多個協作節點轉發至目的節點。衛星下行鏈路的節點具有分散性特征，因此不同節點之間雖相互協作，但信號則可以視為獨立信號，需要借助協作傳輸的信號合并功能，將節點信號合并后再進行傳輸，有助于增強接收效果。整個過程包括信息的放大、編譯、處理和傳輸四個階段。信息傳輸過程是反復的和連續的，目的節點采用最大比合并，最終得到接收信號。由于衛星多節點傳輸選擇的是正交傳輸方案，協作傳輸的節點數增加，系統的頻譜效率將會隨之降低，提示設計和研究人員正確選擇協作節點。
2、衛星協作節點選擇。參與衛星傳輸的節點越多，系統頻譜效率就越低。因此，衛星協作節點選擇是整個通信過程中最重要的問題。應選擇信道條件好的節點來改善這一問題，以提高資源的可利用率。每個節點在移動通信系統中對應著不同的信道，也就是說，節點的選擇將影響系統的傳輸性能。當衛星協作節點信息傳輸由兩個時隙完成時，第1 個時隙的數據傳輸參照多節點傳輸方式，而第2個時隙只有目的節點所選的協作節點參與信息的轉發與處理，其他節點均不參與工作，再一次證明了在衛星通信過程中，要正確選擇衛星協作節點。另外，節點的選擇還應將總功率作為參考對象，這是由于信號在傳輸過程中會受到周邊環境、傳輸距離以及節點移動性的影響，也就是說，協作節點的信道衰落存在差異，需要采用不等值的功率分配，確保系統的性能并且降低能耗，_保移動通信設備的運行，為人們的工作和生活提供方便。
3、衛星混合協作傳輸。協作通信具有多種不同的方式，節點協作是其中較為重要的一種。除此之外，還包括鏈路協作。同時，節點協作還可以分為AF 或DF 兩種不同的模式，現實中常將二者結合。AF 和DF處理方式各具優缺點，其中AF運行原理簡單，但容易產生噪音。DF協作方式具有較高的性能，但對譯碼等前期工作具有較高的要求，一旦出現錯誤譯碼，將影響整個傳輸過程，而將二者結合使用可以有效的彌補相互之間的問題，從而確保節點協作傳輸的高效性。混合協作傳輸通常是衛星移動通信系統中最常用的協作方式，其原理與單一的節點協作方式相似，是由源節點完成信息的提供、協作節點完成信息的編碼和處理、目的節點完成信息的接收和解碼.兩種情況下均需計算目的節點的接收信噪比，明確協作通信的效果。
三、總結
協作通信技術在移動通信系統中的應用有效的防止了系統的信道衰落，確保了信號的高效傳輸。衛星通信系統作為特殊的移動通信設備之一，具有代表性。目前我國衛星通信系統發展迅速，研究協作通信技術在衛星通信系統中的作用具有積極意義。文章將側重點放在衛星移動通信系統上，以點帶面，分析了協作通信以及其在移動通信系統中的運用。
參 考 文 獻
