“动中通”卫星通信链路分析研究 摘 要：本文针对通信卫星“动中通”系统为研究对象，从其结构的组成，发展现状和影响卫星链路的因素等为对象进行介绍和分析，详细的从结构、功能等方面探讨。“动中通”卫星主要是由天线、馈源、反射面和转轴这几部分组成的。为了能更好评估卫星信号的好坏，需要长时间的监视观测，通过观测数据研究卫星链路传输的性能；通信卫星“动中通”在链路的传输上，实现了Ku频段的链路传输特性，通过自动检测系统代替了以往人工测量的方式，通过自动检测系统的精确测量，和以往人工测量相比，大大减小了数据误差，提高了测量的精确度并提高了工作效率，节省了人力资源。 关键词：Ku频段；卫星通信；链路

Analysis of Satellite Communication Link in the "Satcom on

the Move"

Abstract: In this paper regarded the satellite communication system as the research object. Discussion from the structure,

function and other aspects in detailed, analysis the composition of the structure, development status and influence of the satellite link factors as the object of introduction. "Move through" satellite is mainly by the antenna and feed, the reflecting surface and the shaft which are composed, the parabolic cylinder antenna box to receive data of role, the data processing. Through the feed antenna and the reflector will data in the transmission to the original user, to work through the coordination of the internal rotating shaft and other parts. In order to better evaluate the satellite signal is good or bad and need to long time observation, for surveillance, through the observation data of satellite transmission link performance; communication satellite mobile communication in the transmission link, the realization of the Ku band link transmission characteristic. In order to improve the precision of the measurement, the work efficiency and saving human resources, the automatic detection system instead of the previous manual measurement, comparison to the accurate measurement of the automatic detection system, and in the past manual measurement, greatly reducing the error data. Keywords: Ku band; satellite communication; link

引言

自1960年到现在，卫星的发展取得了翻天覆地的变化，各种类型和功能的卫星被研发出来并应用起来，而卫星通信作为其中最为重要的一个分支，在通信领域起到了重大的作用。卫星通信不但具有保密性，还具有低成本的优势；在进行通信时，不但可以传输数据、图像 等功能，还可以实现视频通话。至此，对于一些山区、农村、海洋等无法实现通信的地段，都能在卫星作用下实现，鉴于车辆、船舶在卫星通信时的重要作用，被称为“动中通”。

“动中通”卫星通信系统已经广泛应用于军事行动、物流管理、长途交通运输、新闻采访等领域。其功能也逐渐完善，在给高速运动中的车辆提供的卫星通信链路中，不仅可实现话音、视频传输业务，还可进行高速Internet网接入，拥有良好的发展前景。 和传统的VSAT卫星相比，USAT卫星通信口径的大小都是在0.6m以下的，并且设备具有小型化，质量轻等多种特点，完全能满足“动中通”的要求。对于“动中通”的通信频段来说，现在还是以USAT为主的，Ka频段相对现在来说还不能大规模的应用，可能在未来的通信中会逐渐慢慢的向Ka频段转型。 图1 “动中通”卫星通信系统的系统框图 从图1.1中可以看出，“动中通”卫星系统的组成包括很多方面的协调，只有在各个分系统协调作用时，才能使“动中通”卫星通信系统正常工作。

1 动中通卫星通信调制方式分析 调制在通信系统中有着重要的作用，它在很大程度上影响通信系统的质量。本节首先分析卫星通信信道的一些基本特征，从而决定对调制方式的选择。 1.1 调制方式分类 卫星通信通道属于带宽受限信道，也属于功率受限通道，其传输带宽受到信道传播特性和系统使用频率的影响，对于功率放大器的要求很高。其在通信时的干扰和噪声受到电磁环境的影响，并且，卫星通道要有较高的频带利用率，调制技术的好坏直接影响到了功率利用率和频带利用率，对卫星通信也有着重要的作用。 所谓功率利用率是指为达到一定的BER所需的最低归一化信噪比值)/(0NEb。频带利用率指1系统Hz带宽所能传输的信息速率(单位为bit/Hz)，即η=Rb/B。 根据分析可知，卫星通信调制方式目前主要有两类，分别是：功率有效调制和频谱有效调制。 1.2 调制对功率和频谱的计算

卫星调制方式计算就是通过计算决定选择一种适当的调制方式，能够兼顾卫星频带利

用率和功率利用率。 本节将从相移和幅度调制进行分析计算： （1）MASK 时域上M进制幅度键控信号表达式：

)2()()(tfCOSnTtgaAtScnSn

（1-1）

na等概取{(2m-1-M), m=1, 2, …, M}。A表示载波幅度。

（2）MFSK频率键控信号： )22cos()()(tfatfnTtgtSmncS （1-2）

),.....2,1(mMmf，为与na对应的载波频率的偏移。 （3）MPSK相移键控信号，又可分为绝对相移和相对相移键控，本文主要 考虑的是绝对相移键控信号。

)2(cos)()(snctfnTtgAtS (1-3)

通过码元信息调控的是n相位参数。 MPSK其中最为常见并在卫星通信中广泛使用的是QPSK：四相绝对移相调制。 QPSK属于多进制调制，误码率较低，QPSK 调制分为A和B两种方式调制，如下表1所示。 表1 双比特码元与载波相位的关系

双比特码元 载波相位k（度） A b A方式 B方式 0 0 0 225

1 0 90 315

1 1 180 45 0 1 270 135 QPSK调制波形表达式为：

)sin()()cos()(a)cos()(gtekk0tkTtgbtkTtgtkTtckkskcksktcs）（（1-4）

式中，k受调相位，可以有4种取值。 （4）MQAM调制多进制正交混合调幅调相信号 MQAM信号时在MPSK信号基础上改进，克服了其随调制阶数增加，误码率增加的问题。 其信号表达式为：

tsinntgcos)(g)(cnsnc）（TYnTtXtSnsn

（1-5）

QAM信号调制是两路正交信号的和，通过正交信号实现并行数字信息传输特点。 1.3 仿真分析 根据具体情况，并利用matlab对其进行仿真分析，制定四种调制方式来绘制误码率和信噪比的关系曲线，其决策方式如下：对于自适应调制方式的情况来说，其决策系统的方式主要是对调制集合来分析，在进行判决的，我们将调制集合设置为{2FSK,BPSK,QPSK,16QAM}，此时的判决如下：分析此时的信道情况是否存在1SSNR，要是符合，此时的调制方式不满足误码率要求的情况，此时的信噪比非常小，为了进行通信，将通过信道编码进行，这时的调制不能发送出去，需要调制之后在进行。 对于以上四种情况，我们作出matlab仿真图来加以说明。如图2所示： 图2 调制方式转换门限的设定 2 扩频因子对卫星通信的影响 扩频因子对卫星通信的两个干扰指标分别是为处理增益即扩频增益和干扰容限。 2.1处理增益 扩频系统的处理增益定义为解扩器的输出与输入信噪比的比值，可表示为：

inoutp)/(/NS

NSG）（ （2-1）

处理增益也可定义为扩展频谱后的信号带宽cB和扩展频谱前信号带宽dB之比，可表示为：

ccddcdcpNTTRRBBG （2-2）

其中伪随机序列的长度为cN，伪码的带宽为cB ，基带信息的带宽为dB，ccdd11TRTR，，基带码元的宽度为dT ，基带码元的速率为dR ，伪码码元的宽度为cT，伪码速率为cR。由此可知cN越大，处理增益就越大，抗干扰能力就越强。 处理增益亦可用dB的形式表示

)d(//10inoutpBNSNSG）（）（ （2-3）

）（dBlg10lg10lg10lg10ccddcdcpNTTRRBBG (2-4) ）（BGNd)12(lg10p (2-5) 其中 N 为伪随机序列的级数。 在“动中通”卫星通信系统中，提高扩频处理增益有两种方式：降低基带信息速率；提高伪码的传输速率。 2.2 抗干扰容限 干扰容限是表明，当一个扩频通信系统需要正常工作时，解扩器输入端的噪声与信号两者的功率比的数值不能大于干扰容限，其公式为

dBNSLGMs])/([0pj （2-6）