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VSAT与应急通信的应用和发展

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:2)紧急事件发生期间,局部出现的大通信流量会造成网络拥塞。我国对应急通信的要求是“平时服务”、“急时应急”和“战时应战”。建立新的VSAT平台为国家应急通信服务已是当前各类应急预案中不可或缺的部分。

VSAT与应急通信的应用和发展

1.应急通信中的卫星通信的地位

根据国家突发公共事件总体预案,将突发公共事件分成自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件四大类。突发公共事件对通信造成的影响:

1)通信网络设施可能受到损坏而使网络陷入瘫痪。

2)紧急事件发生期间,局部出现的大通信流量会造成网络拥塞。

3)需要非常规通信手段解决现场问题。

突发公共事件的特点:不可预测性和突发性即通信时间不确定、发生地点不确定,通信容量大。我国对应急通信的要求是“平时服务”、“急时应急”和“战时应战”。这就要求部署时间短,中断恢复快,操作简单,可靠性高。

地震海啸台风暴雨、冰雪洪水等大范围的自然灾害侵袭,给社会整体的应急和灾备工作提出了高度而紧迫的要求。当前,应急通信要面对突发事件的发生,在复杂、艰苦环境下具有迅速灵活、方便圆满解决问题的能力。“短小精悍”、“灵活便捷”、“手段丰富”的应急通信中卫星通信是不可替代的,微型卫星通信的组网与其他通信网相结合将不受地域、空间等条件的限制,是最快、最灵活、最方便、最能解决问题的最高应急通信手段。建立新的VSAT平台为国家应急通信服务已是当前各类应急预案中不可或缺的部分。如何构建适用的卫星网络,更好地实现应急和灾备工作的要求,为政府和企业在灾前预防、灾中应急、灾后恢复提供有力的通信保障工作。这些是我们当前研究的重要课题。

2.应急通信中的卫星通信网络

应急网络往往是一个指挥网络,也就是有指挥中心的网络结构,这样的网络在拓扑结构上是一个星状网络;从某些具体应用上,比如视频和语音应用,也有卫星通信中远端站到远端站的实际需要,也就是说也要具备网状网需求。所以对于应急通信、灾备通信网络或现场临时组网,选择一个星状/网状网的混合网络是合适应急通信系统“平时服务”、“急时应急”、“战时应战”的理念和实际需求的。

从业务需求上看,应急通信和灾备通信网络,需要提供双向的图像、语音和数据能力;并且是大吞吐流量的饱和型数据通道。这样的数据特征要求网络有很好的抗冲击性,较高的数据通道能力,高度的抗拥塞能力,快速的中断恢复能力以及高度的系统稳定性。

由于在应急通信中地理环境的不可预测性很可能造成使用卫星被大山、楼宇所阻挡、下大雨等自然条件的局限使得在应急通信中运用卫星通信变得困难,然而,目前新型的VSAT系统进行IP数据交换方式,同一系统进行不同频段和多卫星工作变得可能,如图2-52所示。由于该系统能不同频段和多星工作,现场VSAT的远端移动小站可及时更换使用卫星和不同频段的VSAT的远端移动小站,由于现时的VSAT远端站的MODEM输出频段大都为L频段,IP数据传输和主站(HUB)性能的提高,使得载频在卫星转发器中插签,充分利用转发器的“碎片”,大幅降低了对卫星转发器的要求,从而确保应急通信的迅速开通,如图2-53所示。

3.应急通信中的卫星通信体制

选用哪种卫星通信体制更适合应急通信呢?

(1)FDMA(SCPC)/DAMA-VSAT网络

在FDMA(SCPC)/DAMA-VSAT网络中每个地面站的业务含有图像、语音、数据这些业务合成一个IP数据流,单独占用1个卫星载波信道。载波按需分配(DAMA)是指所有的转发器频率资源归各个VSAT主站和远端站共有,频率信道的分配是根据各地面站提出的业务申请而决定。有业务需求时才发射载波,从而可以节约卫星转发器带宽和功率资源。DAMA方式使得FDMA通信体制提高了信道利用率,实现了网络应用的灵活性。目前的FD-MA(SCPC)/DAMA系统又增加了对IP业务的支持能力。这种体制支持DAMA按需分配,信道传输没有额外通信开销,可以节约卫星带宽,提高空间信道的实用效率。其实现手段和操作维护也较简单易行。

在空间段上,VSAT网络中的每路业务载波都在卫星转发器上单独占用一个频点,彼此之间在频域上分开。有多少路业务,就会有多少个载波。

FDMA(SCPC)/DAMA卫星通信方式的缺点:

①载波多增加了互调干扰。

②载频利用率没有TDMA时分多址高。

③业务申请发射载波没有TDMA时分多址方便。

(2)TDMA时分多址网络

TDMA时分多址与FDMA对应,是指所有地面站设备承载的业务都共享同一卫星载波,以相同的频率和数据速率发射信号。在时域上各站的载波发射则是按时隙划分的,即各个地球站是在不同的时隙上分别向卫星发送突发(Burst)信号。

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图2-52 同时在多颗卫星、多频段工作的VSAT系统

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图2-53 VSAT充分利用转发器的“碎片”载频插签

MF-TDMA是一种采用多频频分和时分相结合的二维多址方式,利用频率跳变发射和接收、改变速率以及虚电路技术实现大小终端间通信。MF-TDMA体制适合全网状网业务应用,对固定的综合业务支持能力较好,在网管中心的控制下,可应用于星状网,支持虚拟子网,半网状网、全网状网等。

在地面段上,每个VSAT的室内单元(IDU)中只是1个MODEM。用户的各路业务通过接口模块接入同一MODEM之中,复用成为一个高速的TDMA载波以突发的形式送至射频部分,再经天线发射到卫星上。

在空间段上,来自所有地面站的载波均以相同的频率和速率访问卫星上的同一频点,但彼此之间在时域上分开。即:来自不同VSAT地面站的业务载波以突发的形式分别在不同的时隙访问该频点,依据各站业务量的多少共同分享该TDMA载波信道。

DVB-RCS是TDMA体制的延伸,该体制主站出境载波为DVB广播方式,远端站回传为MF-TDMA体制。业务类型为主站大数据量广播,远端站小数据流回传的非对称传输方式。

在DVB-RCS网络中,如图2-54所示,回传链路的资源如频率、时间以MF-TDMA的形式被划分和编号,以便主站能够将链路资源非常有效地分给单个远端站即RCST,而DVB-RCS网络资源划分由超帧、帧和时隙组成。而超帧和帧均由时隙组成。一个帧或一个超帧(Burst)就是一个小载波。

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图2-54 DVB-RCS网络资源划分

1)DVB-RCS的超帧:在DVB-RCS的链路中,一组指定VSAT回传的远端站(RCST)所使用的回传链路资源用超帧ID来标识,回传链路资源在几组RCST之间进行分配。VSAT网络能独立分别管理几个超帧ID。在一个超帧ID中,在时间上是连续的多个超帧,用超帧计数来表示。每个超帧ID中的超帧,通过前向广播信道,DVB-RCS网络具有交互性,实际中接收方能够通过获取前向链路信令的时隙组成表(TCT),进而解析TCT,得到相应用户突发时隙采用的前导码。用时隙组成表(TCT)目的是来告知VSAT回传的远端站(RCST)时隙分配的情况。一个RCST只允许在指定的时隙中发送突发(Burst)或者在随机接入时隙发送突发(Burst),超帧的时长是对终端进行资源分配的基础时间周期。

2)DVB-RCS的帧:DVB-RCS的帧由多个时隙和频点组成,帧的长度大的时候可以与一个超帧相同,帧的长度小的时候仅一个频点几个时隙组成,根据DVB-RCS的标准规定,一个超帧中最多有32个帧组成。帧的运用主要考虑到前向链路信令的效率因素、回传链路硬件的实现,例如突发速率等。

3)DVB-RCS的时隙:时隙(Slot)又可叫做Block。DVB-RCS的标准规定,一帧最大的时隙个数为2048个。出于分配的目的,每个时隙都用它的超帧ID、超帧计数、帧号和时隙号来唯一地表示。RCST处理来自NCC(网络控制中心)的TBTP(Terminal Burst Time Plan)消息,来获得指定的计数和上行发射所分配的时隙。时隙分配给RCST,进行数据发送。时隙的大小、帧长的多少决定效率,依赖于网络规模和硬件的实现。

在同一DVB-RCS的VSAT网络中,各TDMA载波的速率和编码率可互不相同,地面站可以在不同的突发速率上跳频操作。这样,那些业务量较小、天线较小或地处卫星覆盖较弱区域的偏远地面站,就可以不必和其他地面站发射相同速率的大载波,而是可以工作在较低速率的载波上,从而降低功放功率,对用户而言,做到较高的性价比。MF-TDMA卫星通信技术体制的实现需要解决时间基准的提供、初始捕获和同步保持、功率和频率控制、突发发送和接收、信道申请和分配以及综合业务接入等诸多关键技术。其最大的优点是VSAT远端站的设备造价低。

4)DVB-RCS(MF-TDMA)卫星通信方式的缺点:

①传输能力受限。由于远端站数据是多站共享模式,很难完成应急通信对VSAT远端站大数据流量的要求,对于数据峰值传输特性难以适应。

②MF-TDMA最大的缺点是网络时钟同步要求比较高,一般失锁后捕获时间较长。在一些典型的应急系统中,往往因为现场条件因素,比如“动中通”系统在桥梁、高楼、涵洞隧道遮挡造成的中断以及应急现场电力供应、人为因素等形成的中断。中断恢复成为系统使用的关键点,而TDMA控制系统的复杂性和前面板操作的缺失给中断恢复带来很大的复杂度,中断恢复时间较长,恢复操作过于复杂,给应急使用带来很大的不可使用性。

(3)目前世界上先进的应急通信中VSAT卫星通信体制

上述两种卫星通信体制具有各自的优势和缺陷,那么世界上有没有一种取之上述两种卫星通信体制的优势而避免其缺陷呢?

最近,德国的ROMANTIS-VSAT系统SCPC和TDMA两个体制共存,基本上解决了上述问题,其VSAT设备称之为Universal Hardware Platform即通用的VSAT硬件平台,将VSAT的现时世界上卫星通信中先进技术和几乎所有VSAT功能以及应急通信的需求融入其中。一个VSAT远端站中一个MODEM其可同时接收SCPC和TDMA信号,如图2-55和图2-56所示。

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图2-55 ROMANTIS-VSAT系统核心UHP1000内部结构图

图2-56 ROMANTIS-VSAT系统中含路由功能的UHP-1000MODEM外形图

(4)世界上先进的VSAT系统中的新技术含量:

1)路由功能:

集路由器的特性,当前世上VSAT时尚功能。

2)传输TCP/IP时的加速功能(Acceleration):

卫星通信传输IP数据一般分成TCP/IP和UDP/IP等;需要解决延时问题的是TCP/IP;TCP中的最大接收窗口在长延时卫星通信网中成为通信瓶颈。由于卫星双跳传输的延时540ms左右,TCP的基本拥塞控制协议是慢启动(SLOW START)和拥塞避免(CONGES-TION AVOIDENCE)。在长延时的通信中效率很低,传输TCP/IP时若不进行技术处理的话,实践证明:存在传输速率不能超过100Kbit/s的问题。而UDP/IP与TCP/IP截然不同的开放式的协议与卫星延时问题丝毫不影响UDP/IP的传输。使用UDP/IP不必与对方建立连接,因此在多点通信时不必管理过多的连接。但是,UDP/IP没有差错控制;解决TCP/IP卫星传输延时问题的方法是快速重传和快速恢复,有效解决这一问题的就是加速(Acceleration)技术,通常解决由于卫星传输的延时540ms所带来的TCP/IP传输问题,用TURBO IP加速器来解决卫星传输的延时对它具备上述技术处理的条件。美国COMTECH EF DATA公司推出TURBO IP-G2加速设备,经实践证明效果非常好,其不仅加速功能好,并且具有网络优化功能。由于加速的本身开销,其实际数据传输的有效率为90%以上。

Ds(原来数据传输速率)×η(有效率)=Dr(实际传输数据速率)

例如:若传输512Kbit/s速率,TURBO IP-G2加速设备的数据传输的有效率为90%,经过TURBO IP-G2加速设备后,实际传输数据速率为:

Dr(实际传输数据速率)=512Kbit/s×90%=460.8Kbit/s在实际运用中,如图2-57所示。加速器TURBO IP-G2应放在卫星MODEM和以太网络之间或放在以太网络这一边。(一般正常卫星通信TCP/IP传输时卫星通信的两端都应加加速器)

美国COMTECH EF DATA公司推出TURBO IP-G2加速设备效果虽好,TURBO IP-G2对应急通信而言,但存在两个缺陷,一是多了一个设备,二是该设备又非常贵。那么,有没有可能消除这两个缺陷呢?像目前世界上聪明的厂商ROMANTIS、IDIRECT等将卫星通信TCP/IP、HTTP传输时的加速功能做在卫星MODEM的里面,而且有了加速功能卫星MO-DEM属于基本配置,其价格并不贵。少了一个TCP/IP加速设备,符合应急通信设备少而功能不减的原则。

3)频谱分析仪功能:

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图2-57 加速器TURBOIP-G2在卫星通信系统中的接法

应急通信的VSAT主站和远端站要监视系统的载频和自己的载频或非法载频入侵。应急通信移动VSAT远端站(车载站、便携站)每到一地都要寻星、对星,频谱分析仪是必不可少的工具。但频谱分析仪的价格不菲且重量大,对应急通信或军事通信来说绝对是累赘。

当然,还有一种方法,主站配置一个频谱分析仪,主站的频谱分析仪接收到的载频信号通过软件转为数据信号,再向远端站发出,然后远端站将主站数据信号通过软件在PC上还原成载频信号。例如:频谱分析仪R&S FSH4就具备这个功能。

那么,有没有一种VSAT系统不需要频谱分析仪,用自己特有的功能来做到移动的VSAT远端站寻星、对星呢?VSAT厂商为了对于天线手动寻星的应急通信和军队等提供方便,像ROMANTIS-VSAT系统、IDIRECT-VSAT系统等还配置了天线寻星软件、接口以及辅助设备。

天线寻星软件利用远端站接收主站下行载波的强度来判断对星状态,还能发起声响提示,方便安装人员对星由于他参考对象是接收主站下行载波的强度,所以一般不会对错星,所以也就不需要价格昂贵携带不太方便的频谱分析仪了。IDIRECT-VSAT系统装有卫星天线寻星的软件,如图2-58所示,将电脑与系统接口相接,当显示红色表示卫星天线没找到卫星,黄色表示找到卫星载波,但未找到峰值。绿色且最大幅度表示卫星天线对星完毕。

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图2-58 IDIRECT-VSAT系统利用软件对星图示

ROMANTIS-VSAT系统也有寻星工具,当VSAT系统的用户卫星天线开始寻星时,通过ROMANTIS-VSAT系统UHP1000MODEM接口接上电脑,如图2-59a所示,这时电脑显示黄色矩形条,当ROMANTIS-VSAT系统卫星天线寻到卫星时,如图2-59b所示,这时的电脑上马上显示绿色矩形条,并同时显示Eb/N0的值。(www.xing528.com)

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图 2-59

a)ROMANTIS-VSAT系统寻星中 b)ROMANTIS-VSAT系统已找到卫星

从以上的介绍可知,世界上先进的ROMANTIS-VSAT系统、IDIRECT-VSAT系统等融合了频谱分析仪的功能,使得应急通信更加轻装上阵。

4)DVB-S、DVB-S2广播电视传输功能:

一般传统的VSAT系统传输较低的速率,目前世界上先进的ROMANTIS-VSAT系统不仅能传输较低速率的数据,也能充当DSNG进行DVB-S、DVB-S2广播电视传输,不仅能传输标清广播电视也能传输高清的广播电视。

5)全方位组网功能组网灵活

ROMANTIS-VSAT系统能灵活地进行点对点(P2P)、星状网(Star)、半网状网(Half Mesh)、全网状网(Full Mesh)、混合网(Hybrid)等组网。图2-60显示了先进的TDM/TD-MA系统中星状网+网状网的混合网,图2-61显示了灵活的TDM/SCPC组网。

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图2-60 先进的TDM/TDMA系统中星状网+网状网的混合网

6)射频禁止功能:

射频禁止功能的是当卫星天线没有对准所要对准的卫星时系统禁止发射,即便此时正在发射也必须自动关去。其目的是避免干扰邻近卫星的通信。射频禁止功能均用在卫星通信的“动中通”中,一般卫星通信的“动中通”卫星天线大都带有该功能,有的卫星通信的“动中通”卫星天线不带射频禁止功能或“动中通”卫星天线射频禁止功能出了问题,系统射频禁止功能就起了作用,目前世界上先进的COMTECH EF DATA VSAT系统、IDIRECTVSAT系统、STM VSAT系统等都具备这个射频禁止功能。

7)快速恢复功能:

快速恢复功能是当前世界上先进的应急通信VSAT系统所必须具备的功能,没有快速恢复功能就不具备应急通信的功能,特别是应急通信中的“动中通”,由于“动中通”是车辆在运动中通信,卫星天线不断地变更方位和仰角,桥梁、高楼、涵洞、隧道遮挡造成的中断,没有快速恢复功能根本谈不上“动中通”通信,也就没有行进中的应急通信和军事通信。

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图2-61 灵活的TDM/SCPC组网

8)可以不需要HUB和NMS组网

在应急通信和军事通信中其HUB和NMS组网由于地震、水灾等自然原因被毁坏或炮火导弹的战事因素所摧毁,那么其固定的HUB和NMS组网在应急通信和军事通信的特殊情况和条件下不存在任何的意义。而传统的VSAT系统HUB和NMS是必不可少的,那么,怎样才能使VSAT系统在没有HUB和NMS条件下进行正常通信?世界上先进的ROMANTIS-VSAT系统创导的HUBLESS功能就做到了这一点,图2-62为带主站的VSAT系统,图2-63为不带主站的VSAT系统。

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图2-62 带主站的VSAT系统

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图2-63 不带主站的VSAT系统

9)TDMA和SCPC同时传输功能:

TDMA和SCPC两种传输体制的融合,克服了各自存在的问题,TDMA中断后网络时钟同步要求比较高,失锁后捕获时间较长的缺点,SCPC占用卫星通信带宽资源较大,造成互调等缺点。根据应急通信业务种类的需求,在一个VSAT网络中有选择地使用TDMA和SCPC,起到了一个扬长补短的效果。

10)移动通信的网络优化功能:

当VSAT系统承担移动通信的中继时,移动通信的网络优化功能就摆在日程议事上来了。近年来由于VSAT技术的飞跃发展,VSAT大规模、大容量地承担移动通信的中继成为可能,这是过去的VSAT系统不可想象的。随着移动通信的迅速发展,其边远地区覆盖或临时移动通信成了头痛的问题,像新型的ROAMNTIS VSAT系统不仅解决了移动通信的中继问题而且通过软件对网络进行了优化。

11)载频叠加(Carrier-in-Carrier)传输功能与VSAT的TDD(时分双工)。

①Carrier-in-Carrier新技术的用途:

通常建立点对点的卫星通信至少需要一对载频,即两个载频,两个载频的带宽。对于基于卫星的业务来说,空间段转发器成本通常是最重要的一笔运营支出,直接影响着该项业务是否可行和能否赢利。卫星转发器成本取决于占用的带宽和使用的功率。最理想的情况是卫星线路转发器带宽占用率和功率占用率基本匹配。

传统上来说,一旦确定了卫星和地面站的参数,就需要在调制方式和编码方式之间做出一定的折中选择。与Vit+RS、8PSK格栅(Trellis)编码加RS(IESS-310)等传统编码方式相比,更新的前向纠错(FEC)方式,如Turbo乘积编码(TPC)和现在新出现的低密度奇偶校验码(LDPC)可以增加链路的可靠性,并同时降低功率需求;与此相反,虽然高阶调制方式可以在不增加带宽的条件下提高数据吞吐量,但需要更大的功率。

另外一个需要考虑的因素是天线的大小。更大的天线提高了增益,降低了功放功率需求。但总是使用最大的天线显然是不切实际的,因此需要提高功率预算

近年来,新出现的卫星都有较高的功率,而老一点的卫星通常功率受限。使用了新的前向纠错(FEC)技术后,转发器带宽和功率占用率之间会出现更大的不平衡,转发器功率过剩,能够把这些过剩功率利用起来的技术则很少。目前,COMTECH EF DATA公司与应用信号技术公司合作为卫星带宽优化增添了一种新的方式,即DoubleTalk Carrier-in-Carrier。这种创新性技术明显提高了带宽利用率,超过了任何一种前向纠错(FEC)和调制方式组合,这种技术使用户降低了运营费用或提高了吞吐量。而Carrier-in-Carrier传输功能即两个载频叠加在一起,共用一个载频的带宽。这样就节约一半昂贵的卫星通信带宽。

带宽压缩是载波叠加(Carrier-in-Carrier)技术的设计目标,以应用信号技术公司的DoubleTalk技术为基础,DoubleTalk采用了一种名称为“适应性减扰”的技术,是AST公司的专利技术,该技术可以使双向卫星链路在转发器带宽的同一频段内同时发射业务载波。结果是可以使占用带宽减少50%以上,具体的减少幅度取决于最初的链路配置。根据链路的具体情况,发射功率也许会略有提高,实践使用证明,一般在不变更原来的调制方式和前向纠错,会增加1dB左右的功率;在很多情况下,通过采用功率效益更好的调制方式和前向纠错组合甚至可以降低发射功率。目前,COMTECH EF DATA的将这一技术运用在CDM-625等MODEM中。VIASAT的VSAT系统中运用了PCMA载频叠加技术。下列图2-64a和2-64b描述了双向链路的工作流程,图2-64a显示了一个传统的双向链路,发送信号和返回信号在不同的载波频率上发射,因此占用了转发器的不同位置,每个载频占用了自己的带宽。图2-64b可看出是采用了DoubleTalk Carrier-in-Carrier的配置方式。发送信号和返回信号在相同的载波频率上发射,占用的是转发器的同一位置。然后转发器把这种复合信号广播下来。DoubleTalk Carrier-in-Carrier技术把需要的信号从复合信号中分离出来,并发送到后端做进一步的解调处理。

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图 2-64

a)未使用DoubleTalk Carrier-in-Carrier之前的双向卫星链路

b)使用了DoubleTalk Carrier-in-Carrier之后的双向卫星链路

②Carrier-in-Carrier新技术原理:

使用DoubleTalk Carrier-in-Carrier会出现轻微的信噪比恶化(与未采用DoubleTalk Carri-er-in-Carrier的操作相比,典型Eb/No衰减小于0.5dB。此外,转发器总体发射功率的使用(使用前后)可能只会有微小的增加,但如果使用不同的调制方式和编码技术对链路进行优化,功率的占用甚至可能降低。

在某些情况下,由于编码、调制方式或地面站天线尺寸的不同,发送信号和返回信号可能不在同一功率电平上。即使信号差值达到10dB,DoubleTalk Carrier-in-Carrier仍然能够正常操作,在大多数链路功率不等的情况下工作性能很好。功率不均衡程度的增高很可能会导致性能的下降,而下降的程度取决于调制方式和载波噪声比(C/N)。

DoubleTalk Carrier-in-Carrier通过结合使用最新的现场可编程门阵列(FPGA)与信号处理技术达到了一流的技术性能水平。减扰处理包括时延和频率估计与跟踪、适应性滤波和相干组合。它对本地发射信号和其下行镜像之间的所有参数差异进行连续性的估计和跟踪。通过专用的自适应滤波和相位锁定环路处理,对上行取样信号的延时、频率、相位与幅度进行相应的调整,从而对这些差异进行动态补偿,其优异的减扰性能可达到30dB。

当两个站点之间建立起一条双向卫星链路后,会为每个方向分配各自的卫星信道。如果两个方向都在同一信道传送,由于本地调制器引起的干扰,通常两边都不可能从叠加信号中提取所需的信号。然而因为干扰是由本地产生的,因此在对来自远端站的数据进行解调之前,有可能对本地干扰进行估算并予以清除。

提取调制器的输出进行延时处理,使之与往返行程时延匹配,使用自适应滤波器从叠加信号中消除估算出本地干扰成分,这就实现了减扰处理,如图2-65减扰之后的最终频谱。

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图2-65 减扰之后的最终频谱

对于DoubleTalk Carrier-in-Carrier功能来说,必须为每个解调器提供一份本地调制器输出信号的备份。图2-66显示了两个站点之间建立的一条双向通信链路的拓扑结构和附加的调制器至解调器的数据通道。

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图2-66 采用了Double Talk Carrier-in-Carrier技术的双向拓扑结构

DoubleTalk Carrier-in-Carrier信号处理是由对往返行程延时的初步估算和信号减扰这两个主要步骤组成。

进行往返行程延时估算时,要用一个搜索算法把接收的卫星信号与本地调制器发射信号的存储备份进行关联。再调整改变调制器本地备份信号的延时和频率偏置,把它与下变频中频信号关联起来,从而确定准确的往返行程延时。

进行信号消扰操作时,输入延时被设为初步估算流程中所推导出来的值。一个消扰器提取这一延时数据和下变频的中频信号,进行消扰操作,从而提取出所需的信号。消扰器使用自适应均衡器(自适应滤波器)创建一个干扰信号估算值,并把这一估算值从集合信号中消除掉,剩下的信号即为所需的信号,这时就可以对它成功解调。图2-67显示了解调原理。

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图2-67 Double Talk Carrier-in-Carrier解调原理框图

③VSAT的TDD:

上述COMTECH EF DATA的DoubleTalk Carrier-in-Carrier技术是先进的,也是复杂的,被实践证明也是可行的,但价格不菲。适用于像中国电信、中国联通、中国移动等这样的大型运营商运用。对于一般VSAT系统而言,一个远端站本来也就3~5万元,如果花十几万用COMTECH EF DATA带DoubleTalk Carrier-in-Carrier的CDM625-MODEM,显然不现实的。那么,怎么用价廉物美的另一种新技术来达到DoubleTalk Carrier-in-Carrier的效果呢?德国ROMANTIS VSAT系统用TDD时分双工技术来解决这一问题,并广泛用于卫星通信作为移动通信的中继的上。

时分双工(TDD)是一种现代通信系统常用的双工方式,在移动通信系统中用于分离接收与发送信道(或上下行链路)。在TDD方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,用时间来保证接收与发送信道的分离。而传统的频分双工(FDD)方式的移动通信系统的接收和发送使用分离的两个对称频率信道承载,用频段来保证接收与发送信道的分离。

由于TDD方式中上下行信道使用同样的频率,上下行信道具有互惠性,从而使TDD方式的移动通信系统呈现出一定的独有特点。例如频率配置的便捷性,非对称业务的相对灵活性。把现代无线通信的TDD技术移植到卫星通信上是卫星通信领域的一个创新,是世界上VSAT系统革命性的进步,不仅节约了卫星转发器带宽,同时为卫星通信拓展新业务开辟了新的途径,图2-68为TDD新型的VSAT系统。

12)载频模式的多样化。

载频模式的多样化一般新型的VSAT系统存在着各种载频模式,例如:MCPC、SCPC、CSCPC、TDM/SCPC、TDM/TDMA、Hub-less TDMA等。在一个VSAT系统中能否载频模式的多样化,是该VSAT系统组网能否灵活方便、业务能否多样化、应急通信和军事通信能否机动性强的一个重要标志,也是当今VSAT技术日益发展的标志之一。

综上所述,由于应急通信和军事通信的特殊性,对VSAT系统的要求也特别高,例如:小型化、宽带化、数字化以及组网的灵活性、可靠性等。这也就造就了卫星通信新技术新领域在应急通信和军事通信中表现突出,使用广泛的重要原因。

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图2-68 TDD方式传输的新型的VSAT系统

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