卫星通信概念
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卫星通信概念范文第1篇
关键词波立维 低分子量肝素钙 不稳定性心绞痛 疗效 安全性
资料与方法
2004年3月～2007年3月收治＞60岁不稳定性心绞痛患者77例，均符合《不稳定型心绞痛诊断和治疗建议》［1］ 诊断标准，并排除急性心肌梗死。随机分组，对照组32例，男26例，女6例，年龄61～83岁，平均72.81±5.48岁；治疗组45例，男38例，女7例，年龄60～82岁，平均71.04±6.02岁。入选标准：发作时均出现心电图相邻两个导联缺血性下移>0.1mV，T波低平、倒置或假性正常化；病例排除急性心肌梗死、梗死后心绞痛以及脑出血、血小板减少症等抗凝药物禁忌证。两组之间年龄、性别、构成比以及合并高血压病、糖尿病、高脂血症方面的差异，无统计学意义（P>0.05）。
方法：对照组32例，采用常规抗心绞痛治疗包括口服肠溶阿司匹林、硝酸酯类药物、β受体阻滞剂和调脂药物等；治疗组45例，在以上治疗基础上加用低分子肝素（0.4ml，体重＞65kg者，给予低分子量肝素钙0.6ml，每日2次，连用7天)和波立维(75mg/日)。
疗效判定：①显效：同等负荷不引起心绞痛或心绞痛发作减少80%以上，硝酸酯类药物消耗量减少80%，ECG恢复正常；②有效：心绞痛发作及硝酸酯类药物消耗量减少50%～80%，ST段改善≥50%或T波恢复；③无效：心绞痛发作及硝酸酯类药物消耗量减少
监测指标：凝血酶原时间（PT），活化部分凝血活酶时间（APTT），血小板(PLT)计数。
统计学方法：数据以均数±标准差表示，应用SPSS15.0软件统计分析。计量资料采用t检验，记数资料采用
X2检验。
结 果
治疗组临床症状总有效率91.11%（见表1），心电图改善率93.33%，与对照组比较差异有统计学意义（P0.05）。治疗组用药前后比较有显著差异，有统计学意义（P
不良反应：治疗组中2例出现注射部位皮肤瘀斑，停药后观察，自行吸收。1例出现牙龈及局部皮肤出血点，停用阿司匹林后好转。3例出现反酸，给予奥美拉唑口服好转。
讨 论
目前，联合应用阿司匹林与波立维(氯吡格雷)已成为VAP治疗的标准抗血小板方案［2］。波立维(氯吡格雷)为血小板聚集抑制剂，能选择性地抑制二磷酸腺苷(ADP)与血小板受体的结合，随后抑制激活ADP与糖蛋白GPⅡb/Ⅲa复合物，从而抑制血小板聚集，也可抑制非ADP引起的血小板聚集。此外，本药通过不可逆地改变血小板ADP受体，起到抗血小板、抗栓作用，明显减少急性心肌梗死和猝死的发生［3］。波立维(氯吡格雷)主要抑制由ADP诱发的血小板聚集，对胶原、凝血酶、花生四烯酸和肾上腺素等诱导的血小板聚集亦有抑制作用，其抗血栓活性强，不良反应明显低于噻氯匹定，与阿司匹林相近，是近年推出的较佳的抗血小板药物。目前资料显示，作为全新的ADP受体拮抗剂，波立维是一种安全、有效的血小板聚集抑制剂，它与环氧化酶抑制剂如阿司匹林联用可发挥协同的抗血小板效应，能降低急性冠脉综合征的危险性，提供短期及长期的心脏保护作用。
综上所述，应用波立维联合低分子肝素钙治疗老年UAP的患者，有效率高，安全性好，治疗时不需要实验室监测凝血指标。
参考文献
1 中华医学会心血管病学分会，中华心血管病杂志编辑委员会.不稳定性心绞痛诊断和治疗建议.中华心血管病杂志，2002，28(6)：409.
卫星通信概念范文第2篇
关键词：卫星通信 本科教学 教学改革 Matlab软件仿真平台
中图分类号：TN927 文献标识码：A 文章编号：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
卫星通信是指利用卫星作为中继站实现两个或多个地球站之间的信息交换的无线通信技术，综合了通信技术、计算机计算和航空航天技术的交叉学科[1-2]。近年来卫星通信技术不断革新，例如中低轨道的移动卫星通信系统等都受到了人们广泛的关注。我国的卫星通信技术相比与美国等发达国家还存在一定的差距，如何培养我国的卫星通信专业技术人才是当今我国高校教育中面临的一项挑战[3-4]。
在南京邮电大学本科生培养计划中《卫星通信》课程是作为大四学生专业限选课程。设置这门课程的目的是在《通信原理》等专业课的基础上，系统级的帮助学生巩固已经学习的通信基础知识、掌握通信基础理论在实际的无线通信系统中的应用、以及卫星通信的组网技术。课程总共分为5个部分的内容在教学计划中安排了32个学时和8个实验学时，考察方式为闭卷考试结合试验成绩。在其他高校卫星通信课程教师的教学经验[5-6]和笔者几年的教学过程中，总结了如下几点在教学过程中发现的问题：（1）本课程属于专业限选课程，讲授内容是建立在《通信原理》等基础必修课程的基础上的，学生对于无线通信基础知识掌握存在较大的差异，导致讲授过程中学生对于知识点的理解存在较大差异，课堂教学效果不能达到预定的目标;（2）大四学生面临毕业的压力，注意力主要放在的考研、找工作等方面，学生对于卫星通信技术学生的兴趣和学习效率普遍很低;（3）传统的教师课堂讲授的方式枯燥，加上卫星通信系统知识点的分散和抽象，使得学生课上对于知识点理解效率低下，课后更没有时间回顾课程的内容;（4）考试前学生只是结合前几年的考试试卷采用死记硬背的备考方式，根本不理解知识点的含义，导致学生考完就不记得所学习的课程。上述的几个方面导致课程的通过率逐年下降，学生选修学习这门课程的人数逐渐减少。如何提高课程的教学质量已是《卫星通信》课程迫切需要解决的问题。
针对上述的几个问题，作者在教学过程中引入了以下三点的改革思路：（1）激发学习兴趣，学生基础存在差异，需要教师在讲授过程中回顾对比无线通信的基础知识点，帮助学生理解无线通信基础知识在卫星通信系统级平台上的应用。采用多媒体、拓展课程等手段激发学有余力的学生对于从事卫星通信事业的兴趣;（2）知识点讲授，卫星通信课程知识点较为分散，在讲授的过程中对比其他的通信网络知识点，在对比的过程中使得学生掌握卫星通信课程中的关键知识点。引入Matlab软件仿真平台和硬件实验平台，使得抽象的知识点形象化;（3）课程考查方法，将传统上课点名和期末考试的课程考查方法改为平时大作业、实验成绩和期末考试相结合的考查方式。
1 教学方式改革
作者认为学生对于卫星通信课程学习的效果关键在于两个方面，一是教师的知识点讲授方法;二是激发学生对于课程的学习兴趣。为了做好上述的两个方面作者从以下的三方面入手，提高卫星通信课程的教学效果。
1.1 课堂讲授方式
卫星通信课程在无线通信体系中并不是一门孤立的课程，应该放在整个无线通信大的背景中来讲授。针对学生基础知识的差异，作者在传统讲授方法的基础上补充了以下的三种讲授方式：（1）支撑知识点的回顾，学生在理解卫星通信中新的知识点的时候，都需要用到无线通信中基础的知识体系，讲授在讲授之前用适合的时间回顾下基础知识点存在一定的必要性。如在讲授编码和调制技术的时候帮助学生回顾下编码的基本概念、正交调制等基础的知识点，再引申出卫星通信中使用的LDPC码、QAM调制技术等知识点。这样使得基础知识点较为薄弱的学生不会在课程的开始阶段就失去学习的兴趣，进而恶性循环;（2）联系对比教学，卫星通信网络是适用于卫星通信链路的网络体系，与传统的地面移动通信网络是存在一定的差异的。课程讲授过程中引入这些差异性讲授有助于学生更深刻的理解卫星通信的知识点。在这种上下联系，左右对比的教学环境中使得学生在原有的知识体系中引申出卫星通信的知识点;（3）拓展性课程，对于学有余力的学生，课堂时间中教师讲授的有限知识点并不能满足学生对于卫星通信系统的理解，需要激发学生对于卫星通信技术的学习兴趣，使得他们利用课余的时间利用图书馆、实验室等资源更好的学习卫星通信的知识。作者在课程中适当的加入了一些拓展课程的教学方式激发学生的学习热情，如在课程讲授中加入美国的探月工程和中国的嫦娥工程等视屏结合PPT的方式激发学生从事我国的卫星通信事业。
1.2 Matlab软件仿真平台和硬件实验平台
卫星通信课程是一门需要软硬件结合教学的学科，教学过程中需要提高学生自主的软硬件动手能力。由于学校硬件实验平台受资金等方面的局限，学生的动手能力并不能得到很好的锻炼，这就要求教师在教学过程中也需要培养学生的动手能力。作者在平时的教学课程中基于Matlab仿真平台以大作业的形式布置一定的软件仿真实验，补充硬件实验平台的不足。布置这种探索性的大作业可以激发学生自主学习的热情，更好的理解学习的知识点，如在卫星通信VSAT网络中对于欧兰B公式的理解，作者布置了相关的Matlab编程大作业，学生在课程考试中对于这个知识点的掌握情况就很好，说明布置的大作业对于学生知识点的理解起到了一定的积极效果。在实验室的硬件实验中增加学生自主的动手实验内容，增加学生对于学科的感性认识，通过学生自主动手对于这些系统安装调试，提高学生的动手能力，在学习的同时激发他们课程实践的兴趣。
1.3 课程的考查方式
南京邮电大学卫星通信课程传统的考查方式是实验成绩占总成绩的30%，闭卷考试成绩占总成绩的70%的考查方式。作者在教学过程中发现这种考查方式并不能很好的反应学生的学习效果。课程结束后学生大多结合往年的考试试卷，采用死记硬背的方式通过考试，考完后就不记得所学的知识点。作者在实际的教学过程中采用平时Matlab大作业占总成绩的30%、硬件实验成绩占总成绩的20%和课程结束考试占总成绩的50%的考查方式。在软硬件实验中强调培养学生利用学校的图书馆和实验室的查资料学习和动手等能力。考试试卷中降低概念性试题的比例，适当提高探索性问题的比重，如在星站距和俯仰角知识点的考查中，在试卷中直接给出基本的计算公式，不需要学生去死记硬背计算公式，而在俯仰角的修正过程中增加试题的灵活度，如果学生在平时的课程和Matlab大作业中深入理解计算公式的物理过程能很容易的解答试题，而平时Matlab大作业不认真完成靠考试前死记硬背公式的学生不了解公式的物理含义很容易在修正的过程中出错，这样能更好的考查学生对于卫星通信知识点的掌握情况。作者通过两个学年的实验，这种综合体系的考查方式更能真实的反应学生对于本课程的掌握程度。
2 结语
作者通过与学生的交流，采用上述的三种教学改革方法，可以在一定程度上激发学生对于卫星通信课程的学习热情，选修这门课程的人数具有一定程度的增加，学生对于知识点的掌握更为清晰，取得了一定的教学效果。该文对于卫星通信这门课程的教学改革作了初步的研究，如何取得更好的教学效果还需要与广大高校中卫星通信课程教师共同探讨。
参考文献
[1] 王丽娜.卫星通信系统[M].国防工业出版社，2006.
[2] 夏克文.卫星通信[M].西安电子科技大学出版社，2008.
[3] 张更新，谢智东，谭哲.卫星通信的发展现状及产业发展综述[J].数字通信世界，2009（6）：24-30.
[4] 杜青，夏克文，乔延华.卫星通信发展动态[J].通信技术，2010（3）：24-29.
卫星通信概念范文第3篇
目前，《通信技术》这门课讲解内容有:(1)均匀传输线理论与天线的基本概念，主要介绍均匀传输线方程及其解，传输线的阻抗与状态参数、无耗传输线的状态分析，评价天线性能的几个主要指标，基本振子辐射和天线常用的各种电参数;(2)微波中继通信系统，主要介绍数字微波中继通信的概念，工作原理，设备组成，微波中继站的转接方式;(3)卫星通信系统，主要介绍通信卫星和地球站，卫星通信的分类、工作频率及其特点;(4)光纤通信系统，主要介绍光纤的结构与分类，光纤的导光原理和传输特性，光纤通信的主要特点，数字光纤通信系统的组成和工作原理;(5)移动通信系统，主要介绍移动通信的特点和工作方式，移动通信中无线电波的传播特性，移动通信组网技术，数字调制技术，蜂窝移动通信系统．
参照国内外重点大学此类相关课程教材，结合自身的特点，需适当调整《通信技术》这门课程的结构体系和教学内容，尤应增加当今最前沿的通信技术及其发展趋势，拓宽学生的知识面，如3G通信技术在现实中的应用及其市场发展前景，认知无线电技术基本概念及其主要研究成果，激光通信技术，可见光通信技术等．《通信技术》课程大部分相关教材内容很少揭示通信问题所对应的数学模型，很少用数学的理论去解释一些通信中的结论，而数学类专业学生的数学理论基础扎实，教学中可以补充相应内容引导学生应用数学理论、方法研究通信中的问题．比如，讲解均匀传输线理论时，可以与学生一起建立均匀传输线系统数学模型，得到传输线上任意一点z处电压和电流的基本方程式中:U、I分别为电压、电流，Z=R+jwL为单位长度的串联阻抗，Y=G+jwC为单位长度的并联导纳．
数学类专业学生求解上式方程的稳态解是件容易的事，因此可以安排学生自己求出方程的解，最后再将方程解中各个参量的物理意义解释清楚．这样，学生不仅可以体会到学习数学的用途和运用数学理论、方法解决问题的快乐，而且对通信知识的理解更加深刻．再比如，卫星通信系统按轨道分类有低轨道和中高轨道，可以引导学生推导轨道高低与通信卫星电波覆盖地球表面的关系，使学生了解需要多少颗卫星才能实现全球通，进一步考虑通信卫星使用寿命、发射成本、维护难易、干扰的抑制以及保密性能等因素，建立一个多目标评估系统，根据多目标优化理论，建立数学模型，通过数学方法分析模型，结合软件进行数值仿真验证，最终提出实际可行的参考报告．《通信技术》课程每个章节都有这方面的内容，在教学过程中应注意挖掘这样的教学素材．
二、教学观念、手段的更新
以往教师讲授《通信技术》这门课主要是单向说教，老师唱独角戏，形式单调，调动学生主观能动性、培养学生创新能力的方法欠缺．教学应从单纯的知识传授转变为研究式的教学，用研究式的教学作为提高教学质量和教学水平的重要手段．
研究式教学要求充分发挥师生双方的主动性和创造性，这对于习惯了“模仿+记忆”的教学模式的学生来说必然会碰到更大的困难．在讲授天线、卫星通信、光纤通信以及移动通信等内容时，老师可以先布置课外查询任务，查阅这些技术的起源、发展、现状及未来趋势，然后让学生在课堂上交流对这些内容的认识、理解．老师根据学生交流情况汇总那些理解不清的概念、技术等内容，然后详细讲明白“是什么”和“为什么”．现在网上有大量的新技术科普片，观看科普片同样可以获得新知识，也是丰富课堂教学方式的途径之一．因此可以收集天线、卫星通信、移动通信、激光通信等新技术的科教宣传片，在授课过程中穿插科教宣传片，使学生能更加直观理解通信相关技术．
三、课外专题的研讨
卫星通信概念范文第4篇
软件无线电是近几年来提出的一种实现无线通信的新概念和体制。它的核心是将宽带ND和D／A变换器尽可能靠近天线，而电台功能尽可能地采用软件进行定义。软件无线电把硬件作为无线通信的基本平台，对于无线通信功能尽可能用软件来实现。这样，无线通信系统具有很好的通用性、灵活性，使系统互联和升级变得非常方便，这很可能使软件无线电成为继模拟通信到数字通信和固定通信到移动通信之后的无线通信领域的第三次突破。
以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的软件无线电技术自从提出以来，便引起了包括军事通信、个人移动通信、微电子以及计算机等电子领域的特别关注和广泛兴趣。尤其是在最近几年突飞猛进的发展成长，逐渐壮大，更加使得人们普遍认为软件无线电技术将促进无线通信，甚至整个无线电领域产生重大变革，并由此推动电子信息技术的快速发展，最终在全世界范围内形成巨大的软件无线电产业市场，带来巨大的经济效益，推动社会和技术进步。
软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性，强调以开放性的最简硬件为通用平台，尽可能地用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功能的设计新思路。
通信的需求是软件无线电进步与发展的巨大驱动力。它是解决目前无线通信系统多标准、多模式兼容工作以及相互操作性和多系统共享频率资源等问题的最好途径。
软件无线电技术的特点
1、具有完全可编程的特性，包括可编程的天线波段、信道接入方式、信道调制解调、数据速率大小等，通过软件提供指令，实现控制和操作、管理和维护功能；
2、系统结构通用，功能实现灵活，改进和更新也很方便快捷。高速A／D／A实为一个标准接口，其作用是将RF／IF部分和通用的数字／软件部分连接起来。只要它们的带宽和处理能力满足系统要求，都具有很好的通用性；
3、使得不同系统之间相互操作成为可能；
4、复用的优势，系统结构的一致性使得设计的模块化思想能很好地实现，并且这些模块具有良好的通用性，能在不同的系统及其升级时很容易地复用；
5、在软件无线电中，软件的生存期决定了通信系统的生存期。一般地，软件开发的周期相对于硬件要短，开发费用要低；
6、由于系统的主要功能都由软件实现，因此可方便地采用各种新的信号处理手段提高抗干扰性能。其他诸如系统频带监控、在线改变信号调制方式等功能的实现也成为可能。
软件无线电在卫星通信中的应用
通信卫星主要由天线分系统、通信分系统、电源分系统、控制分系统等部分组成。其中，通信分系统主要由射频部分和转发器等组成。射频部分包括指令检测、遥控设备和频率调制、解调设备，主要用来实现对射频的发射、接收、调制和解调。目前，它的调制模式、多址方式、编码格式等一般均是固定不变的。如果采用软件无线电技术，那么就可以通过软件随时改变调制模式、多址方式、编码格式等，从而大大提高其灵活性以及抗干扰的能力。同理，在处理转发器中也完全可以应用软件无线电技术，来完成宽带的A／D及D／A转换、调制解调以及编码。
低轨微型卫星通信系统可以提供全球性实时话音／数据通信和非实时的S&F业务。由于它已经成为卫星通信系统的一个重要组成部分和实现全球个人通信的重要手段，所以这里选举它为典型代表来说明软件无线电技术在卫星通信系统中的应用。将软件无线电台结构的概念应用到低轨微型卫星通信系统中，将会很好地解决如不同系统的兼容性，互联互通及综合应用等问题，促使微型卫星通信系统的发展，为用户提供更为灵活和方便的通信服务。
1、用软件无线电技术解决微型卫星通信系统的兼容性问题
近年来，各种各样的移动卫星通信系统纷纷涌现出来，其中，中低轨系统大都采用小型卫星。这些系统分别提供全球性和区域性的以话音为主的移动卫星通信业务。由于它们在通信体制、网络组成、系统管理等方面互不相同，各系统内的用户终端不能直接访问其它系统。目前只有通过信关和网关来实现不同卫星系统之间的互连互通，但这并不是一种特别有效的解决方法，随着新系统的不断涌现，会使终端兼容性等问题日益严重。利用小型卫星提供业务的系统也存在着终端兼容的要求，这一情况是由两方面的因素造成的：
(1)为了充分利用各小型卫星通信系统业务的能力，以使其运营费用进一步降低，需要卫星能够为不同的系统用户提供服务，同时用户也能方便地接入各系统。
(2)为了降低信息的传输时延，S&F业务微型卫星需要借助与其它系统，如地面网络、同步卫星通信系统等来加速其信息的传递。同时卫星通信系统作为对地面通信网重要的支持和不可缺少的补充，其和地面通信网的综合应用问题也提出来了，目前所采用的双模式手机只能达到两种不同系统的综合应用要求。
由于软件无线电台的功能完全由软件定义，可以程控，所以只要在处理能力、采样速度等方面允许的条件下，就能够利用软件无线电台对输入信号的调制模式、多址方式、编码格式进行自动识别和解调，实现信息的正确接收；同时软件无线电台还可根据需要选用适当的特定的通信体制与特定系统进行通信。软件无线电技术利用可编程数字下变频在基带完成信道选取，通过基带处理的软件模块不同来兼容不同的系统。因此，只有软件无线电技术才能在严格意义上圆满的解决系统兼容和综合利用问题。
2、采用软件无线电技术将有利于微型卫星通信技术的更新
卫星通信系统与地面系统的另一个重要差别是：卫星一旦进入运行轨道，对卫星的硬件部分无法进行改动，因此由星载硬件设备决定的技术体制就无法更新。同时微型卫星通信的在轨寿命可达3-5年，甚至更长(因为许多微型卫星采用被动姿态控制方式)。这将严重制约着新技术在卫星通信领域内的及时运用。
利用软件无线电技术的基本思想，赋予微型通信卫星星上处理以新的内涵。将微型通信卫星全部或大部分的通信功能由软件定义，并在设计时考虑到一定的处理冗余度。那么当需要对微型卫星星载通信子系统的某些环节，如调制／解调技术、多普勒频移校正、成形滤波等进行改进，只需要对其中的部分软件进行在轨重新加载，便可以完成原来所无法实现的卫星在轨技术更新，从而达到延长卫星技术寿命的目的。国外在这方面进行了有益的尝试，如Vosat-3&5、Posat-1都进行了具有软件无线电雏形的在轨卫星通信体制更新试验，证明在轨卫星通信体制的更新是完全可能的。按照软件无线电的思想将会出现完全依赖于软件定义的新型微型通信卫星，其
星体具有相同或相似的硬件结构，而根据软件的不同将担负不同的使命。
3、现阶段实施方案的设想
虽然软件无线电技术在微型卫星通信中有着良好的应用前景，但是由于受处理器件能力、处理技术等方面因素的限制，在现阶段尚不能完全按照标准软件无线电台结构建立一套微型卫星通信系统。然而，从另一方面看，既然软件无线电技术的优越性已经被业内人士普遍认可，现今只是在具体实施上遇到些困难，相信将来必定会随着技术的进步而逐步得到解决。
在目前的技术条件下，可以将中频以下的功能由软件来实现，而保留现有的射频部分或采用可更换的射频模块的方法来构造具有部分软件无线电特色的微型卫星通信系统。这一设计思想已在美国的Speak easy II(易通话II)无线电台中得到了实践，Speak easy II可以在程序的控制下与现在使用的15种无线电台互通。根据这一思想，构成的试验性低轨微型通信卫星子系统的框图如图1所示。用户终端的结构框图如图2所示。
软件无线电在卫星测控中的应用
卫星测控系统一般由跟踪分系统、遥测分系统和遥控分系统组成。目前，我国卫星测控设备都是由传统的硬件组成，功能固定，而且各类卫星测控系统的工作频率、调制体制、编码体制和测距体制各不相同，各种卫星之间测控信道也不能相互通用，这样无疑加重了研制负担，造成资金浪费。针对这一问题，国内外正在利用高速A／D、DSP、高速并行总线、计算机技术以及软件技术，对测控信道和处理终端进行全数字化和软件化研究开发，并且已经取得显著成绩。现今，该领域依然继续朝着综合化、数字化、软件化的方向努力拓展迈进，而未来最为理想的解决办法就是采用软件无线电技术。
在卫星测控中，由于星上测控设备受到重量、体积、功耗和射频频率使用等多方面条件因素指标的限制，因此通常采用多个副载波调制一个载波的系统，这些副载波可以是单一的正弦波，也可以是已调副载波。如果射频频率选在S波段，一般便称之为S波段测控系统。与我国中、低轨道卫星原来使用的超短波体制相比，S波段统一测控系统有着明显的优点，它将是国内中、低轨道卫星测控系统采用的主要方式。于是下面以S波段为例对星载测控信道加以分析。
1、测控系统引入软件无线电技术的优势
测控系统设计首先要进行信道设计，根据使用要求选择系统的工作频率、调制体制和基带信号，并进行信道功率分配以及副载波频率干扰计算等，以便确定可靠完成信息传输的最佳方式。由于各种衰减和噪声不同程度的影响是客观存在的，不同的卫星中，调制方式以及调制参数常会有不同的选择，引入软件无线电技术，会产生下列优点：
(1)在设计的同一硬件平台上，配置不同的软件，即可实现不同的具体信道设备。这样不仅能够加快研制进度，而且还可以节约大量资金，避免不必要的浪费。
(2)对于卫星在轨运行期间，使得通过先进的遥控手段实现系统动态配置更新成为可能。
2、测控信道软件化应按阶段分步骤实施
尽管利用软件无线电技术有上述优点，但是，由于软件无线电技术是一个新兴的课题，许多体系结构仍旧处于不稳定的变动之中并且受到DSP、ND等器件性能的制约，所以当前要立刻全面实现理想的软件无线电设计还有困难。比较现实的测控信道软件化应该按阶段分步骤实施：
(1)首先，对传统体制的模拟微波统一测控信道进行数字化、软件化。传统体制的微波统一测控信道，传输信号为遥控、遥测和测距信号，一般带宽较窄，接收机在中频可以采用带通采样。
(2)其次，在测控信道软件化过程中引入新型的测控体制，如扩频码分多址与微波统一测控等，进而实现测控信道与测控终端综合化、软件化设计。
(3)最后，随着DSP、FPGA等数字电路的飞速发展，宽带的数据和跟踪测控信号按照扩频码分多址方式要想实现统一载波测控信道的软件无线电设计也将成为可能。
3、现阶段实施方案的设想
下面针对现阶段的具体情况，简单介绍一种对传统体制的模拟微波测控信道数字化、软件化的方案设想。采用软件无线电思想的测控信道原理设计框图如图3所示。图中，天线、上／下变频器、带通滤波器等射频部件可设计几种通用的标准化产品，由于测控信号一般为窄带信号，在中频可用带通采样，这样能够把中频中的带通信号变换为较低中频的基带信号，而不必使用可编程的数字下变频器，但A／D转换器的模拟输入带宽应高于被采样的中频信号的最高频率。为了使产品具有良好的适应性，ND的采样频率最好是能够根据情况变化的不同进行随时重新配置。另外，对于宽带测控信号则要采用下变频器。
展望
未来的无线通信系统将是多制式、多模式的通信系统，可以提供包括多媒体在内的多种服务类型。软件无线电以其强大的可配置能力和可编程能力将成为未来通信系统的首选。软件无线电的技术发展将大致可分为硬件、软件两个方面。
卫星通信概念范文第5篇
1)通信覆盖区域大，通信距离远：地球同步轨道(GEO)卫星距地面高度35860km，只需一个卫星中继转发，就能实现1万多公里的远距离通信;每一颗卫星可覆盖全球表面的42.4%，用3颗GEO卫星就可以覆盖除两极祎度76°以上地区以外的全球表面及临地空间。
2)可将其广播性与各种多址连接技术相结合构成庞大的通信网：在一颗卫星所覆盖的区域内，不必依赖显式的交换，只需利用卫星中继传输和多址/复用技术就能构成拥有许多地面用户的大型通信网。
3)机动灵活：卫星通信的建立不受地理条件的限制，无论是大城市还是边远山区、岛屿，随地可建;通信终端也可由飞机、汽车、舰船搭载，甚至个人随身携带;建站迅速，组网灵活。
4)通信频带宽、通信容量大：卫星通信信道处于微波频率范围，频率资源相当丰富，并可不断发展。
5)信道质量好、传输性能稳定：卫星通信链路一般都是自由空间传播的视距通信，传输损耗很稳定而可准确预算，多径效应一般都可忽略不计，除非是采用很低増益天线的移动通信或个人通信终端。
6)通信设备的成本不随通信距离増加而増加，因而特别适于远距离以及人类活动稀少地区的通信。
卫星通信也存在一些缺点和一些应该而且可以逐步改进的方面，这主要有以下几点。
1)卫星发射和星上通信载荷的成本高：星上元器件必须采用抗强辐射的宇航级器件，而且LEO、GEO卫星的寿命一般分别只有8年、15年左右。
2)卫星链路传输衰减很大：这就要求地面和星上的通信设备具有大功率发射机、高灵敏度接收机和高増益天线。
3)卫星链路传输时延大：GEO卫星与地面之间往返传输时间为239~278ms;在基于中心站的星形网系统中，小站之间进行话音通信必须经双跳链路，那么传输时延达到0.5s,对话过程就会感到不顺畅，而且如果没有良好的回音抑制措施，就会因二-四线制转换引起的回波干扰而使话音质量显著下降。
基于卫星通信的特点及其重要作用，本文将从卫星通信的可用频率资源、卫星平台、主要关键技术、典型的卫星通信系统、卫星通信应用和产业化发展等方面进行介绍，综述发展现状，展望发展前景。
2通信卫星平台与信道资源的发展
2.1卫星通信的频率资源
早期GEO卫星转发器主要是C和Ku频段，各有500MHz带宽，其上行分别位于6GHz、14GHz附近，下行分别位于4GHz、12GHz附近;每个转发器的带宽有33MHz、36MHz、54MHz等;Ku后来扩展到800MHz。最近十几年Ka频段2GHz带宽得到了广泛应用，上行、下行分别位于20GHz、30GHz附近。此外还有UHF、L和S频段各有15〜30MHz的带宽可用于卫星移动通信，分别位于0.4GHz、1.6GHz、
2GHz左右。目前，正在开发40~60GHz的EHF频段。各频段的可用频带不一定连成一片，具体的频带划分参见文献[4]。采用天线正交极化、多波束卫星天线、低轨道卫星群等技术，可使上述频率重复使用许多次，可用频率资源扩大许多倍。此外采用空间激光通信技术扩展信道资源，特别是星际激光通信链路，其容量可与光纤通信相比拟，而抗干扰抗截获能力更强。
2.2通信卫星平台的发展
卫星平台技术是推动卫星通信应用和増强市场竞争力的重要因素。目前，世界上最大的通信卫星平台重达7吨、太阳能电池功率达30kW，例如美国Loral公司LS20.20卫星平台，发射质量5〜7吨，电源功率17〜30kW，可支持150个转发器，2012年发射SES-4卫星所用该公司LS-1300平台，功率达20kW。我国自主研制的最大平台是东方红4号平台，重5150kg、太阳能电池功率为10.5kW，处于实验阶段的东5平台规模更大，但与当前国际先进水平仍存在差距。
3卫星通信相关技术及其发展现状与前景3.1调制解调技术卫星通信中最常用的调制方式是QPSK、OQPSK和n/4DQPSK等，近年来，高速数据传输的需求与转发器资源紧缺推动了8PSK、16APSK、16QAM等高阶调制方式的研究与应用。其中APSK调制因其星座中所含幅度和相位信息是变量可分离的，可以采用简单的预失真法进行幅度非线性矫正而不影响相位特性，使之在透明转发这种高阶调制信号时的功率效率不明显降低[5,6]。因此，APSK调制在卫星电视广播中得到应用，在卫星宽带移动通信中也有很好的应用前景。
格形编码调制(TCM,trelliscodingmodulation)在原理上是一种很好的体制[5];它将信道编码与调制融合在一起，因而几乎不付出频带效率和功率效率降低的代价，就能获得5dB左右的编码増益。TCM调制用于卫星通信的国际标准早己经形成，但因其译码复杂度较高，而且不大便于再级联外码以进一步降低误码率[7,8]，因此应用并不广泛。
遥感数据传输和大容量宽带卫星通信中对于高速调制解调技术有迫切需求，目前我国基于FPGA并行实现的高速调制解调己达到1.5Gbit/s，己接近国际先进水平[9]。这个速率基本上能满足通信卫星馈送链路高速数据传输的要求。正交频分复用(OFDM)技术作为一种多载波调制方式，由于其抗多径衰落能力强而在地面蜂窝网第四代(4G)、第五代(5G)移动通信中成为不可或缺的技术[10]，因此人们一直想将其广泛应用于卫星移动通信中。值得注意的是，OFDM本来是不大适于卫星下行链路这种功率严重受限的场合，因为其峰平功率比(PAPR)高，在功放非线性条件下容易产生多载波互调干扰而使链路特性变差。虽己研究出多种方法来克服这个缺点，但没有一种办法是不需付出巨大代价就能完全解决这个问题的[11,12]，不是频带效率显著降低，就是计算复杂度很高。
但是，确有一些卫星通信或广播系统的下行链路采用了OFDM体制。IPSTAR-I在60MHz带宽下行链路中采用层叠在OFDM上的TDM技术[13]，其目的是为了扩大复接信号的路数，而非抗多径衰落;因为其Ku频段小站天线口径为0.75〜1.8m，波束主瓣只有1。〜2.3。，周围环境的反射波很难进入天线主瓣，因而多径效应可忽略不计。我们应当看到如此应用OFDM技术，会使其链路信噪比产生明显损失。
对于基于多波束天线的GEO或LEO卫星宽带移动通信或广播系统而言，因其多径衰落非常严重，目前下行链路不得不采用OFDM体制。其移动式终端的天线増益很低，例如，L或S频段天线的増益一般只有2〜3dB，这种半球波束天线可接收到的多径信号分量多，多径衰落非常严重，采用OFDM技术有其合理性。事实上在卫星与地面基站相结合的移动数字电视广播系统中己成功应用OFDM[14]，并己形成了国际标准和我国国家标准[15,16]。
然而卫星下行链路功率受限问题远比地面移动通信基站严重，驱动多波束卫星天线的功放非线性问题更加严重。加之OFDM系统抗多径衰落效益的发挥有赖于信道信息反馈，而卫星链路时延大，不能及时利用信道信息反馈对各子信道的信息速率和发射功率进行自适应调整。总之，卫星下行链路采用OFDM体制只是当前的无奈之举，而非理想的选择，我们很有必要探索出一种新的传输方式来取代它，因为其中约有30%左右的频带效率和10dB左右的链路信噪比増益的潜力是有可能挖掘出来的。
3.2纠错编码技术
各种通信业务信息传输的误比特率(BER,biterrorrate)都有最高限度要求，例如：声码话BER为10—3,视频通信BER为10—4,一般数据通信BER为10—6或10—7，无特殊措施的ATM(asyschronioustransfermode)或IP(Internetprotocol)数据传输BER为10—10,深空通信中某些数据传输BER为10—14。当然一般系统不会设计为在传输和解调后所得数据的BER就能达到上述要求，因为这需要很高的链路信噪比，严重浪费发射功率。而采用纠错编码(即信道编码)技术与调制相结合，只需付出很小的频带效率代价就能使BER降低若干个数量级。相应地达到指定BER要求的链路信噪比就可降低几dB，甚至十几dB，也就是可获得相应的编码増益。
在卫星通信的前期发展中，使用最为广泛的信道编码是由卷积码作为内码、RS码作为外码的串行级联码。这是因为卷积码实现简单、译码门限较低，而RS码的译码复杂度低，在输入信息误码率较高时能获得较高的编码増益，例如，3/4卷积码与RS编码级联情况下在达到&E^=10—7时可获得5.2dB编码増益。
并行级联形式的Turbo码[17]和低密度奇偶效验码(LDPC)[18]是目前2种最先进的信道编码算法，自90年展起来并推广应用之后，很快在地面移动通信等场合得到了很好应用。两者均有2个突出特点：一是都结合了比特交织技术，能有效地纠正突发错误，而多径衰落信道等场合正是容易出现突发性错误;其二是它们的译码门限比卷积码更低，而且能在较高的码率下获得较大的编码増益。这就是说，它们能使整个系统的传输特性以较高的频带效率和功率效率逼近香农容量限。例如，对于QPSK调制采用码率为0.793的Turbo码在BER达到10—7时，比采用RS、卷积码串行级联码的编码増益高1.6dB„IPSTAR-1系统的前向链路采用Turbo码Inmarsat系统也将Turbo码作为高速数据传输系统的核心技术。
与Turbo码相比，LDPC码具有编解码简单、码长可以较短、编译码效果更易逼近香农限，因而已成为当前卫星通信中信道编码的首选，特别是宽带移动通信。例如，对于BPSK调制采用1/2码率、107块长的LDPC码在BER达到10—6时所需私/外值为0.04dB，己非常逼近频带效率为1bit/s/Hz时的香农限0dB[20]。目前，己用FPGA实现的LDPC编译码器，最高信息速率可达到10Gbit/s[2U2]，可满足高速调制解调的需求。
对于大尺度衰落信道，例如，存在降雨衰落情况下的Ka频段信道，采用自适应编码调制(ACM,adaptivecodingmodulation)可使信道传输效率最大化[23,24]。发送端在保持发送的符号速率和功率不变的情况下，根据接收方反馈回来的私/_队估值，自动选择最佳的调制方式和编码码率进行发送，可以高效地将链路余量，例如，Ka频段的雨衰余量，转化为数据传输吞吐量，同时也可避免了偶然出现的干扰对链路造成的绝对中断。目前市场上己有支持ACM功能的产品。
3.3扩频通信技术
卫星通信信道开放性的特点带来的隐蔽性差、抗干扰能力弱等缺点，可采用扩频技术克服，因此扩频通信主要用于隐蔽通信和抗干扰军事通信。扩频主要有直接序列扩频(DSSS，directsequencespectrumpreading)、跳变频率(FH,frequencyhopping)、跳变时间和线性调频等4种基本工作方式。这里主要介绍DSSS和FH。
DSSS系统中每个符号用一个长度为#的伪随机序列表示，可使其信号的频带扩展#倍，接收端采用同样的序列进行相关接收解扩，因而可使解扩之后的信噪比提高到解扩之前的#倍，即可获得#倍的解扩处理増益。#可以很大，例如，GPS中P码信号的扩频倍数#=204600，即具有53dB的处理増益。因此它可以在接收信号信干噪比很低的条件下进行通信，可使通信信号具有很强的隐蔽性，并使系统具有很高的干扰容限，例如，允许信干比达50dB。如果在接收端解扩之前配合某种自适应信号处理算法，例如，自适应陷波、幅度非线性处理或自适应空间陷波等，还可使系统的干扰容限再提升30〜40dB。
基于DSSS利用GEO卫星透明转发器可构成隐蔽性很强的重叠通信系统[26]，将功率谱密度极低的DSSS信号重叠在其他正在进行通信的强信号之上进行较低比特率的通信，则信号具有高度的隐蔽性。
跳频(FH)通信中，发送端将调制信号的载波频率在很宽的频率范围中按照某种秘密约定的跳频图案进行跳变，接收端采用同样跳变的本地振荡进行正交下变频，变回为零中频信号再进行基带解调、符号判决和译码。因此FH比DSSS更容易将信号频谱扩展到更宽的频率范围，可获得更高的处理増益。只要跳频范围足够宽、跳速足够快，再配合卫星多波束天线技术从空间躲避可能的干扰，通信的安全性就有充分的保障。我国已实现的FH系统跳频范围可达2GHz，跳速达上万跳/秒[27]，接近国际先进水平。总之，目前卫星通信抗干扰技术已比较成熟，在军事通信中发挥了重要作用。当然，通信对抗双方没有绝对的赢家，只是在一定的条件下有一方取胜。
3.4阵列天线技术与卫星蜂窝网技术
1)阵列天线技术
由于卫星链路传播衰减很大，例如，GEO卫星C、Ku、Ka频段链路的衰减都在200dB左右，需要采用高増益天线，因而天线的尺寸和成本往往成为推广应用的重要障碍。早期是采用VSAT(verysmallapertureterminal)技术来缓解这个问题，即由一个大型中心站与大量的小口径天线终端站一起构成一个星形网。利用中心站天线増益很高、EIRP(equivalentisotropicradiatedpower)值很大的优势，来弥补小站因天线口径小、増益低而使链路预算不足的弱点。后来通过开发更高频段的转发器、増大转发器的发射功率以及采用多波束卫星天线技术提高星上转发器的接收灵敏度和EIRP，更加有效地实现了终端的小型化，天线的尺寸和成本似乎不再是明显的障碍，VSAT的概念也逐渐淡化了。但目前基于GEO卫星Ku频段透明转发器的宽带移动通信，其“动中通”天线的成本仍然很高，相当于通信终端其余部分总成本的6〜10倍。这种天线通常都是采用线阵形式多个阵元实现水平方向跟踪，而采用机械装置实现垂直方向的跟踪。星上采用阵列天线技术形成点波束天线或蜂窝状的多波束天线(MBA,multiplebeamantenna)，可大大提高天线的増益，还实现了频率多次重复利用。卫星MBA主要有3种实现方式，即反射面式、透射式和相控阵形式。
反射面MBA由一个或2个反射面和几个独立馈源组成，通过馈源照射到反射面形成多波束。反射面MBA具有结构简单、质量轻和可靠性高等优点而最先得到广泛应用，如Odyssey卫星[28]和日本的ETS-VI卫星[29]。ETS-VI卫星的MBA有2种镜面，20GHz的Ka频段和S频段共用3.5m直径反射镜，30GHz的Ka频段和C频段共用2.5m直径反射镜，实现了13个Ka频段波束覆盖日本大地、C频段单波束覆盖日本中部和5个S频段的波束覆盖200海里海域。
相控阵MBA由天线阵、馈电网络及波束形成控制器等组成，通过相移网络调节阵元的激励幅度、相位实现辐射波束指向的改变。相控阵MBA具有损耗低、动态扫描角度大的优点，便于形成蜂窝状MBA。透射式MBA通过网络对辐射阵移相，在覆盖区形成相对固定的波束，波束对辐射阵不扫描但可校正及微调，更适于星体体积和质量较小场合的应用。例如全球星(Globalstar)系统和铱(Iridium)系统
中MBA就是采用直接辐射阵列形式、基于模拟射频移相法形成多波束，不同的是前者使用功分器[30]，后者使用Butler矩阵。
