不同卫星通信体制的便携式卫星通信系统浅析

【摘要】本文旨在通过对卫星通信体制的讨论，得到不同卫星体制对应的便携式卫星通信系统的区别，通过对优缺点的描述，便于用户根据不同环境和不同应用的要求选择相应的便携式卫星通信系统。

【关键词】卫星通信;便携;通信体制

在“5.12汶川地震”过后的多次突发公共事件的处置中发现，公共通信网络在突发公共事件发生时通常会出现瘫痪、堵塞的情况，卫星通信作为应急通信的保底通信手段是不可或缺的，如果需要在环境恶劣或特殊地形的条件下第一时间到达现场，并且携带较多的抢险器材，这时体积小、重量轻、便于携带便成为了卫星通信设备考虑的重要因素。现有卫星通信系统具有不同体制，对应的使用环境也有所不同，用户需要根据不同环境和不同应用的要求选择相应的便携式卫星通信系统。

一、现有卫星通信系统的分类及优缺点

卫星现有通信制式有FDMA、TDMA、CDMA。

1.FDMA：频分多址，采用调频的多址技术。不同用户使用不同频带实现信号分割，即在同一时间内不同用户使用不同频带。

优点：一个终端对应一段频段，别的终端不能使用该频段，因为是独享，所以可以支持稳定速度较快的通信，上传、下载速度接近，应用时间较长，设备经过实战考验。

缺点：因是独享，所以在同一载波内不支持多址通信，且主站设备多，配置复杂，通常使用在传输视频上。

2.TDMA：时分多址，采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户，即在同一频带内不同用户使用不同时隙。

优点：所有终端可以使用同一频段进行通信，在同一载波内支持多址通信，网络规模可以很大且分布起来比较简单，能接收大速率的数据，下载速度通常大于上传速度，下载速率通常大于FDMA，上传速度通常小于FDMA。应用时间较长，设备经过实战考验。

缺点：主站设备比FDMA更加复杂，因带宽不是独享，通信延时长于FDMA。

该通信制式通常在需要较大下载数据的情况下使用，通常使用于综合业务系统，上网、传输数据等。

3.CDMA：码分多址，采用码分的多址技术。业务信道在同时分配给不同的用户，通过不同的码制区别不同的用户。

缺点：在较少终端的情况下传输效率通常低于上述两种制式，上传带宽较小远小于FDMA和TDMA，只能进行低速率的通信。设备较少，没有经过实战考验。

优点：设备架设的复杂度低于上述两种体制。

载波频谱密度低，降低对邻星的干扰，特别适用于0.5m口径以下的VSAT系统;具有软容量特性，即在少量降低在用信道载噪比的代价下，可以在额定系统容量基础上临时增加少许信道，以满足系统突发负载增加。

抗干扰能力强：因将有用的信号扩展到很宽的频带上，干扰信号进入与有用信号同频带内的干扰功率大大降低，从而增加了输出信号/干扰比，因此具有很强的抗干扰能力。

可进行多址通信：采用正交性等方式区别不同终端，使各网在同一时刻共用同一频段，因此在同一频段内可支持多个终端传输。

频带可复用：采用正交性等方式区别不同终端，因此两个不同网络传输的频带可重叠复用。

二、不同卫星通信体制对应的便携系统解析

1.FDMA

设备特点：

系统采用 Ku频段，单跳直连，动态组网，满足低速、中速、高速业务需求。

具有双向通信能力，能实现语音、数据、图像的传输。

具备高速数据传输和视音频传输，每路数据传输速率不小于64kbps，每路话音传输速率不小于8kbps，每路图像传输速率为768kbps至2Mbps;每路综合业务数据至少包含4路话音、1路图像和2路数据。

采用基于IP协议的通信标准和FDMA/DAMA卫星通信技术体制，并能通过卫星链路全网互联互通。

支持任何符合TCP/IP协议的数据，支持QOS协议及TCP协议加速。

系统支持BPSK、QPSK、8PSK等多种调制方式和TPC 1/2、3/4、7/8编码方式。

卫星通信设备通过IP接口与电视会议设备、计算机网络设备、通信设备、视音频编解码设备等连结。

中频接口采用L波段。

系统应具备自动上行功率控制能力（AUPC）。

综合业务数据可通过IP加密方式传输并采用统一型号的加密设备。

设备性能：

自动对星便携站应具备一键自动对星功能，架设开通时间为3-5分钟。

天线应具有高增益、高效率、低旁瓣、小电压驻波比等良好电气特性，旁瓣特性和交叉极化隔离度指标满足卫星公司入网要求。

具备重量轻，抗震能力强，集成度高，工作适应温度范围广等特性。

能为BUC及LNB提供10MHz外参考，能通过馈线给BUC供电。

功耗小、工作温度范围广、重量轻。

便携式卫星站配置1台调制解调器和1台DVB接收机。

2.TDMA

设备特点：

两个背包就是一个完整的基于卫星通信的多业务终端，特别利于越野行动。可以选择人力发电机，这样三人小组可以完成恶劣条件下的应急通信保障。在全国城乡大多数地点，与多个固定地点和机动地点联网通信。在全国城乡大多数地点，与多个固定地点和机动地点进行视讯会议或视讯对话。可以全部放进普通小汽车的后备箱内。可以通过民航普通行李安检。

设备性能：

使用“静中通”天线手动寻星的卫星交互式宽带多媒体通信系统。主要用于卫星应急通信，在到达现场后按要求展开天线，手动寻星，然后建立卫星通信链路。卫星通信链路支持基于IP的数据通信，支持VPN，支持VLAN。系统自身对外具备一个标准的以太网络接口，可以运行地面计算机网络上的所有应用。

可以完成网络访问、网络电话、视讯会议等应用的一个终端的全部基本功能。此时，系统具备了网络拓展的接口，以便接入更多的计算机或网络设备，特别是可选IP保密机的接入;拥有基于PSTN传真机的接入能力，以便收发传真;配有无线图像传输系统，可解决最后一公里的图像传输问题;具有音视频的AV接入和输出，以便接入外接的图像和伴音，或者完成图像和声音的输出。

3.CDMA

设备特点：

主要用于拨打卫星电话，进行小速率的数据传输

可设置热线电话按键，实现一键呼叫;

携带体积不超过50cm×40cm×30cm，总重不超过8kg，包括背包、整体外壳、天线、功放、LNB、调制解调器、内置北斗模块、一块电池、电源适配器、无绳电话、支架;

选用0.3米*0.3米的平板天线，配备无绳电话，方便在单兵设备附近移动使用;

具有无线AP接入点功能，可实现数据（包括图片、文本、短信等）传输，支持802.11a/b无线网络协议，支持UDP网络协议，可通过AP访问该单兵通信系统;

符合卫星运营商的入网要求;

手动对星方式，需配备对星辅助工具，具有卫星信号强度指示灯、指南针等，对星时间为5-10分钟;

支持锂电池供电和使用电源适配器采用交流电供电。电池采用外挂式，可选配不同容量，保证持续工作时间不低于2小时，待机时间不低于8小时;

具有直观的电池电量指示灯、工作状态指示灯;

外部接口应选用航空插座，防水防尘，适应野战环境;

内置北斗定位模块，可在单兵设备数据模式下上传地理位置信息;

设备性能：

提供卫星网内便携站与主站、便携站与便携站以及便携站与公用电话网间的话音通信;

提供卫星网内便携站与主站、便携站与便携站以及便携站与公用电话网间的数据通信;

提供卫星网内便携站与主站、便携站与便携站间的短报文通信;

系统具有基本网管功能，提供系统的信道分配和基本配置管理。

扩频带宽：2、4、8MHz可变。

信息速率：话音，2.4kbps声码话;

数据，2.4kbps。

通信体制： CDMA/PSK/DAMA。

工作频段：Ku频段。

差错控制：LDPC码。

话音接口：二线话音、wifi无线接口话音;

数据接口：网口、wifi。

三、不同卫星便携系统的优缺点和使用场景总结

现总结如下：

（一）频分多址（FDMA）不扩频多址通信系统

1.特性

采用调频的多址技术。不同用户使用不同频带实现信号分割，即在同一时间内不同用户使用不同频带。

2.优点和应用环境

频带独享，延时较短，传输的时延抖动较少，通常应用与视音频传输

3.缺点

ODU要求较高，用户增加时，扩展系统能力比较麻烦

（二）时分多址（TDMA）不扩频多址通信系统

1.特性

采用时分的多址技术。一段频带在不同的时间分配给不同的用户，即在同一频带内不同用户使用不同时隙。

2.优点和应用环境

ODU要求较低，扩展系统能力较简单，该通信制式通常在需要较大下载数据的情况下使用，通常应用于综合业务系统，上网、传输数据等

3.缺点

延时长，传输的时延抖动较多，不适合对于延时敏感的传输业务

（三）码分多址（CDMA）扩频多址方式通信系统

1.特性

采用码分的多址技术。在一段频带上，将信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去，接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信，不同的用户使用不同的伪随机码进行区分。

2.优点和应用环境

ODU要求最低，能够降低载波频谱密度，降低对邻星的干扰，抗干扰能力和保密能力强于不扩频通信系统，通常应用于语音、小数据传输等

3.缺点

传输效率通常低于不扩频通信系统，占用频带资源多

参考文献

[1]张昊.论重特大灾害消防应急通信技术.消防科学与技术[J].2011.