擴(kuò)展衛(wèi)星通信車功能實(shí)現(xiàn)大容量覆蓋需求策略

齊 薇

(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)河南有限公司鄭州分公司，鄭州450000)

1．引言

應(yīng)急通信車輛是在一定狀況下解決通信覆蓋及容量問(wèn)題的應(yīng)急通信手段，除參加正常的大型會(huì)議活動(dòng)、災(zāi)害性天氣的通信保障外，還直接受政府指派參加反恐、防暴等戰(zhàn)備工作。應(yīng)急通信是承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的突出表現(xiàn)。

為了提高應(yīng)急通信保障工作的效率和效果，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的組織指揮能力和應(yīng)急處置能力，滿足突發(fā)情況下通信保障和通信恢復(fù)工作的需要，解決目前衛(wèi)星通信車容量小、不能滿足通信需求的問(wèn)題，本文利用現(xiàn)網(wǎng)基站設(shè)備和衛(wèi)星通信車的傳輸鏈路，在一定程度上解決了困難或?yàn)?zāi)害條件下應(yīng)急通信容量問(wèn)題。

2．衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)概述

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由通信衛(wèi)星和經(jīng)該衛(wèi)星連通的地球站兩部分組成。靜止通信衛(wèi)星是目前全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)中最常用的星體，是將通信衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空35860千米的高度上，使衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，并使衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期正好等于地球的自轉(zhuǎn)周期，從而使衛(wèi)星始終保持同步運(yùn)行狀態(tài)。故靜止衛(wèi)星也被稱為同步衛(wèi)星。靜止衛(wèi)星天線波束最大覆蓋面可以達(dá)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(wèi)星，其天線波束就能基本上覆蓋整個(gè)地球(除兩極地區(qū)外)，實(shí)現(xiàn)全球范圍的通信。

與其他通信手段相比，衛(wèi)星通信具有許多優(yōu)點(diǎn):

一是電波覆蓋面積大，通信距離遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)多址通信。在衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)內(nèi)的通信距離最遠(yuǎn)為18000千米。覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶都可通過(guò)通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接，進(jìn)行即時(shí)通信。

二是傳輸頻帶寬，通信容量大。衛(wèi)星通信一般使用1至10千兆赫的微波波段，有很寬的頻率范圍，可在兩點(diǎn)間提供幾百、幾千甚至上萬(wàn)條話路，提供每秒幾十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速數(shù)據(jù)通道，還可傳輸好幾路電視。

三是通信穩(wěn)定性好、質(zhì)量高。衛(wèi)星鏈路大部分是在大氣層以上的宇宙空間，屬恒參信道，傳輸損耗小，電波傳播穩(wěn)定，不受通信兩點(diǎn)間的各種自然環(huán)境和人為因素的影響，即便是在發(fā)生磁爆或核爆的情況下，也能維持正常通信。

衛(wèi)星通信的基本技術(shù)主要有語(yǔ)音壓縮編碼、數(shù)字信號(hào)調(diào)制、差錯(cuò)控制與擾碼、數(shù)字復(fù)接、多址連接方式、信道分配等技術(shù)。

2．1 數(shù)字調(diào)制技術(shù)

QPSK正交相移鍵控是多相相移鍵控中常用的一種，QPSK技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波系統(tǒng)或數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。它是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，所攜帶的信息全部在相位上，無(wú)論幅度上的衰減和干擾多么嚴(yán)重，只要調(diào)制信號(hào)的相位不發(fā)生錯(cuò)誤，就不會(huì)造成信息丟失，因此QPSK調(diào)制技術(shù)特別適合于衰減和噪聲十分嚴(yán)重的衛(wèi)星通信。

2．2 差錯(cuò)控制編碼技術(shù)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)是遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，由于衰減噪聲和干擾等影響，信號(hào)在傳輸過(guò)程中將產(chǎn)生畸變。對(duì)于要求越來(lái)越高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，較高的傳信率和較低的誤碼率成為衡量系統(tǒng)好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。因此必須使用相應(yīng)的信道編碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中利用信道編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制的方式主要有三種:反饋重傳方式、前向糾錯(cuò)方式和混合糾錯(cuò)方式。衛(wèi)星通信區(qū)別于地面無(wú)線通信的一個(gè)明顯特點(diǎn)是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的端到端之間存在很大的鏈路傳播延時(shí)。前向糾錯(cuò)方式在采用合適的信號(hào)編碼方案后，可以盡可能小的編碼冗余獲得優(yōu)良的差錯(cuò)控制性能，同時(shí)避免星上設(shè)備過(guò)于復(fù)雜。目前在衛(wèi)星通信中，得到公認(rèn)的較好的差錯(cuò)控制方式是前向糾錯(cuò)方式。

3．新型衛(wèi)星通信車概述

新型衛(wèi)星應(yīng)急通信車與傳統(tǒng)的應(yīng)急通信車相比，具有3個(gè)特點(diǎn):一是解決了應(yīng)急通信車傳輸建立難的問(wèn)題。新型衛(wèi)星通信車不同于傳統(tǒng)的微波鏈路工作原理，采用了更先進(jìn)的衛(wèi)星通訊技術(shù)，通過(guò)設(shè)在鄭州的衛(wèi)星地面站向太空通信衛(wèi)星發(fā)射傳輸指令，建立衛(wèi)星車所在地和空中的傳輸鏈路，克服了因外部地貌環(huán)境惡劣而導(dǎo)致的傳輸鏈路無(wú)法建立問(wèn)題，確保了在抵抗重大自然災(zāi)害、戰(zhàn)略戰(zhàn)備時(shí)的應(yīng)急通信保障能力。二是新型衛(wèi)星通信車配置小區(qū)2個(gè)﹑載頻TRX 4塊，并同時(shí)配有4部衛(wèi)星通信電話，可滿足覆蓋區(qū)域內(nèi)手機(jī)用戶。三是新配備的衛(wèi)星通訊車傳輸路由易于建立，從架車到形成網(wǎng)絡(luò)覆蓋比傳統(tǒng)應(yīng)急車至少省時(shí)1小時(shí)以上，工作效率得到了提升。

當(dāng)然，這3個(gè)特點(diǎn)也反映出衛(wèi)星通信車的不足，車載基站配置較少，只能滿足部分用戶的通話需求，由于車載基站類型限制覆蓋半徑較小，只能滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋下的用戶需求，對(duì)衛(wèi)星通信車傳輸資源也是一種浪費(fèi)。相比較普通應(yīng)急通信車配置大，覆蓋半徑廣，但傳輸鏈路難以建立，介于此種情況，本文提出的技術(shù)方案將衛(wèi)星車的傳輸資源共享，提高基站的覆蓋半徑、提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量。

4．技術(shù)方案

該技術(shù)方案以衛(wèi)星應(yīng)急車為傳輸媒介，專門(mén)用于戰(zhàn)備、自然災(zāi)害、大規(guī)模停電事故等惡劣條件下的應(yīng)急工作。其理論規(guī)劃如下:

4．1 衛(wèi)星通信車、常規(guī)配置應(yīng)急通信車同時(shí)做好應(yīng)急準(zhǔn)備。衛(wèi)星通信車可限期趕赴應(yīng)急地點(diǎn)，并完成架設(shè)開(kāi)通工作;常規(guī)配置應(yīng)急通信車選擇適當(dāng)距離停車架設(shè)車輛。

4．2 衛(wèi)星通信車通過(guò)“ChinasatⅠ”通信衛(wèi)星為物理連路媒介，同時(shí)建立應(yīng)急地點(diǎn)車載衛(wèi)星接收器與鄭州地面接收站的通路;再由地面接收站通過(guò)主干光纜電路連接BSC機(jī)房，從而形成衛(wèi)星通信車正常業(yè)務(wù)支持。

4．3 通過(guò)衛(wèi)星通信車，車載METRO微型基站的傳輸板VXTA建立以2M傳輸線、光纖、或微波為媒介的傳輸鏈路，將信號(hào)傳送于常規(guī)配置應(yīng)急通信車或普通完好的基站內(nèi)，從而具備大容量基站開(kāi)通運(yùn)行的條件。

5．技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)施效果

采用更先進(jìn)的衛(wèi)星通訊技術(shù)，克服了因外部地貌環(huán)境惡劣而導(dǎo)致的傳輸鏈路無(wú)法建立問(wèn)題，確保了在抵抗重大自然災(zāi)害、戰(zhàn)略戰(zhàn)備時(shí)的應(yīng)急通信保障能力。衛(wèi)星通訊車在架車過(guò)程中較傳統(tǒng)的應(yīng)急通信車展開(kāi)簡(jiǎn)單，傳輸路由易于建立，同時(shí)可以進(jìn)行普通基站、通信車準(zhǔn)備工作，提高了基站開(kāi)通速度。

通過(guò)衛(wèi)星車建立傳輸鏈路，下帶普通基站、通信車，從而解決了衛(wèi)星車車載基站覆蓋范圍小及話務(wù)量負(fù)荷少的問(wèn)題。衛(wèi)星通信車車載NOKIN Metor基站最大4塊載頻，可承載話務(wù)用戶最多28個(gè)。

普通應(yīng)急通信車一般配置24塊載頻，可承載話務(wù)用戶最多180個(gè)，是衛(wèi)星通信車的6倍多?，F(xiàn)網(wǎng)一般基站滿配容量可為36塊載頻，可承載話務(wù)用戶最多270個(gè)，是衛(wèi)星通信車的9倍多。由于NOKIN Metor基站功率比NOKIN 4代基站功率小，同時(shí)也提高了覆蓋半徑及通信質(zhì)量。

以衛(wèi)星車為傳輸鏈路連接的應(yīng)急通信很大程度上解決了話務(wù)突增、自然災(zāi)害等條件下應(yīng)急通信容量問(wèn)題，帶來(lái)的不僅僅是經(jīng)濟(jì)效益，還能夠滿足各種惡劣條件下的通訊需求，所帶來(lái)的社會(huì)效益更是無(wú)法估量的。

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