基于北斗的卫星通信论文范文

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1系统空中接口

1.1系统网络结构从网络结构上，系统可划分为终端和综合信关站两大部分。终端包含用户识别模块，综合信关站由收发系统、业务控制系统、卫星信号监测管理、移动交换中心等网络部件组成，系统网络体系结构见图2。用户话音和数据通过业务信道在终端和信关站之间传输，当系统内部终端之间相互通信时，由信关站转发信号，传输路径经历了2跳卫星链路。当卫星终端与网外用户通信时，信号经历1跳卫星链路由信关站的移动交换中心GMSC（GatewayMobileSwitchingCenter网关移动交换中心）与PSTN、PLMN（PublicLandMobileNetworks公共陆上移动网络）和SMC（SortMessageCenter）建立连接。同步轨道卫星通信系统单跳延迟大约270毫秒。

1.2卫星移动终端SMT（SatelliteMobileTerminal）SMT是基于“北斗”的卫星移动通信试验系统的用户终端，用户使用SMT接入试验网得到所需的通信服务。为区别试验网内不同的用户，使用用户识别模块UIM（UserIdentityModule）予以识别。每个移动终端都有各自的卫星设备识别号SMEI（SatelliteMobileEquipmentIdentity）。每个移动用户都有自己的卫星移动用户识别号SMSI（SatelliteMobileSubscriberIdentity），分别存储在UIM上和SHLR（SatelliteHomeLocationRegister）上。

1.3综合信关站SGS（SynthesizeGatewayStation）

综合信关站由收发系统、业务控制系统、卫星资源监测与管理、移动交换中心等网络部件组成。

1.3.1收发系统GTS（GatewayTransceiverSystem）它受控于GSC，包含射频子系统和信道处理子系统。射频子系统完成卫星射频信号和中频或基带信号之间的转换功能，信道处理子系统完成信道调制/解调、帧处理、交织/解交织、编码/译码和信道映射等功能。它完成GSC与无线信道之间的转换，实现SMT和GTS之间通过卫星传输及相关控制功能。

1.3.2业务控制系统GSC（GatewayServiceControl）GSC是地面信关站的控制部分，它处于GTS和移动业务交换中心GMSC之间。一个GSC可以连接和控制几个GTS，在试验系统中只有一个GTS。它的主要功能是无线信道的管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，移动台切换管理，话务量统计等。

1.3.3卫星资源监测与管理SRMM（SatelliteResourceMonitor&Management）卫星资源监控与管理完成对卫星资源的监控与协调管理工作，包括了：卫星频谱与信号监测、卫星工作状况监测与系统管理、运行状况与工作模式管理、信关站与地面运控网进行信息交互与处理、天线与射频状态监视。

1.3.4移动交换中心GMSC(GatewayMobileServiceSwitchingCenter)移动业务交换中心由软交换SS（SoftSwitch）、AAA（AuthenticationAuthorizationAccounting）服务器、操作维护中心OMC（Operation&MaintenanceCenter）、卫星接入网关SAG（SatelliteAccessGateway）、地面接入网关TAG（TerrestrialAccessGateway）等实体组成。①软交换SS（SoftSwitcher）完成移动呼叫接续、控制、无线资源和移动性管理等功能，是卫星移动通信试验网的核心，同时也是与地面固网和实验网的接口设备。②AAA服务器认证：用户在使用网络系统中的资源时对用户身份的确认。授权：网络系统授权用户以特定的方式使用其资源。计费：网络系统收集、记录用户对网络资源的使用，以便向用户收取资源使用费用，或者用于审计等目的。AAA服务器含卫星归属位置寄存器SHLR（SatelliteHomeLocationRegister）与地面移动网的HLR类似，SHLR是用来存储本地用户位置信息的数据库，每个卫星移动用户必须在某一个SHLR登记，不同之处是试验网将卫星移动设备标识寄存器集成到SHLR之中。登记的主要内容有：用户号码、移动设备号码、位置信息、业务信息等。试验系统暂不考虑卫星访问位置寄存器SVLR（SatelliteVisitorLocationRegister），但设计时应该留有扩充的空间。③地面接入网关TAG地面接入网关实现与地面PSTN，PLMN和短消息中心的接口，信令转换，业务合成、分解、存储和传输的实体。地面接入网关实现试验系统与地面其它网络的多种业务转换和互通。④卫星接入网关SAG卫星接入网关是业务控制分系统GSC和移动交换中心GMSC的接口实体。⑤操作管理中心OMCOMC是网络拥有者对全网进行监测和操作的功能实体。

1.4系统接口定义

1.4.1UIM－SMT接口卫星移动终端SMT到用户识别模块UIM接口，SMT在注册、实现双向鉴权、加密、信息存储时要与UIM交互信息和数据。

1.4.2S－Um接口S－Um接口又称SMT－GS卫星空中接口，是卫星移动试验网的主要接口之一。对卫星移动通信而言，大部分信令都是和SMT相关，S－Um接口传递的信息包括了无线资源管理、移动性管理和接续管理等。S－Um接口与卫星移动通信试验系统采用的体制密切关联，相互决定。

1.4.3Am接口Am接口是信关站内部GTS和GSC之间的内部接口。

1.4.4A接口A接口是卫星地面信关站和GMSC之间的接口，该接口携带关于信关站的管理、呼叫处理和移动性管理等信息。采用SIP和RTP协议分别传输信令和业务数据，通过TCP/IP承载传输。

1.4.5R接口R接口为GMSC与AAA之间的接口，GMSC通过该接口向AAA服务器和SHLR查询被叫卫星移动用户的选路信息，以便确定呼叫路由，呼叫时对用户进行鉴权，并在呼叫结束时向AAA发送计费信息。试验系统的SHLR与信关站放在一起。

1.4.6P接口为综合信关站的地面接入网关与地面网络的接口，传递业务及控制信息。

1.5系统通信体制为了适应卫星资源，试验系统采用CDMA通信体制。前向信道（卫星到终端）和反向信道（终端到卫星）各占用不大于8MHz频谱带宽。见图3。前向和反向信道采用扩频方式，将2.4kbps的数据经成帧、编码、交织、加密处理后，由扩频序列将频谱展宽。前向信道由以下信道组成：PICH（PilotChannel）：前向导频信道，为参考信道，终端由它获取相干解调及同步信息；SCH（SynchronizationChannel）：同步信道，发送定时参数，系统参数；PCH（PagingChannel）：寻呼信道，用于寻呼用户，发送短消息和系统消息；BCH（BroadcastChannel）：广播信道，为终端提供广播业务；DSCH（ForwardDedicatedSignalChannel）：前向专用信令信道，传送专用信令，在通信过程中传输交换信令；TCH（TrafficChannel）：业务信道，承载语音和短消息业务，试验系统使用1～30条。反向信道由以下信道组成：RACH（RandomAccessChannel）：反向随机接入信道，用于终端发起呼叫、被叫和注册时传输信令；RTCH（ReversedTrafficChannel）：反向业务信道，承载语音和短消息业务；RDSCH：（ReversedDedicatedSignalChannel）：反向专用信令信道，用于通信过程中交换信令。前向信道采用正交的Walsh码区分用户和控制信道，码片速率4.9152Mcps，调制方式为QPSK，信道编码为1/3卷积编码。反向信道采用随机码区分用户，码片速率4.9152Mcps，调制方式为HPSK，信道编码为1/3卷积编码。

2系统工作原理

系统的工作原理见图4。用户终端对语音、数据、短消息进行信息处理、基带处理、射频处理形成频率为L的射频信号后，由天馈单元发向卫星。卫星接收到用户所发的信号后，进行放大、变频、滤波等处理，经C波段天线发向信关站。在综合信关站中，由专用C波段天线接收卫星发来的入站信号，经低噪放、下变频处理成中频信号（70MHz），经中频分路后送往两个16路解调器，解调后数据接入本地局域网，通过信令处理与软交换完成与对方用户的连接，建立通信信道。信息经信关按协议处理后送往交换机，交换机将数据送往两个16路调制器，调制器完成对数据的信息处理、基带处理、扩频调制后，形成中频为70MHz的已调合路信号（2个中频，各含16路），送往中频合路器，合路后经上变频处理成S波段信号，经高功率放大（HPA）后，由S波段天线发向卫星。卫星收到信关站所发的信号后，进行放大、变频，处理成频率为L1/L2的射频信号发向用户。用户端接收到卫星所发来的微弱信号后，经低噪放（LNA）、变频处理成频率为70MHz的中频信号，经解调、信道处理、信息还原后得到对方所发的语音、数据、短消息等信息格式。终端接入流程举例，见图5。

3结束语

基于“北斗”的卫星移动通信试验系统研究开发是利用现有卫星的冗余资源开发的卫星移动通信系统。“北斗”是我国唯一在轨运行的拥有完全自主知识产权的L波段卫星系统，该试验系统利用其有限的宝贵资源需要进行研究和试验，为将来发展卫星通信领域相关技术奠定了一定的理论和实践基础。

作者：胡曼青单位：电子科技大学成都学院