学文网卫星通信系统篇1
小卫星通信系统具有研发费用少，重量轻，性能稳定，信号覆盖范围广以及不受地域条件限制等优点，能够对当前大型同步轨道的卫星通信进行补充作用，在全球范围内得到广泛应用的同时也受到了众多研究机构的重视，因此对小卫星通信系统的技术进行研究同时具有实践意义和理论意义。
【关键词】
小卫星；通信系统；作用；研究；意义
卫星通信技术在***事、***治、工业、生活等方面均具发挥着重要作用，而相比之下，小卫星则更具有大型同步卫星所无法实现的众多优势而受到国内外研究学者的重视，同时，卫星向小型化趋势发展也是全球卫星产业的主要发展方向。我国从本世纪初期开始着手小卫星的相关研制和发射工作。
1小卫星的技术优势
1.1荷载较少小卫星在每次的的任务中一般仅需要装载一种特殊设备，进而很好地避免了大型卫星中出现的荷载间复杂配比问题。
1.2研制时间短、费用低小卫星的研制一般只需经过一到两年，同时相关的研究经费也相比大型卫星明显降低，因此更具有经济性，更体现其实践意义。
1.3重量轻小卫星的重量一般较小，就当前国际情况来看，最微型的小卫星的质量仅有几百克，体积也很小，因此功能密度大，模块可多次利用。
1.4信号覆盖范围广由于小卫星具有较强的组网能力，因此能够形成精度较高，功能强大而且信号覆盖范围广的星座系统，进而具有易于补网和星座功能稳定的优势。1.5减缓频率压力小卫星的星座中包括多颗卫星，可以频率复用，因此具有减小空间任务所具有的频率压力。
2小卫星通信系统主要技术简介
卫星在通信中起着中转作用，即将地球站传送来的信号经过变频和放大转送到另一端的地球站，地球站是卫星与地面信息系统的链接点，用户通过地球站途径进入卫星通信系统中，形成链接的电路信号链；为了确保系统的运行正常，卫星通信系统必须和地面的监测管理系统和测控系统想链接,测控系统能够对通信卫星运行的轨道进行检测和控制，以保证地面检测系统能够对卫星所传送的通信信息进行有效的监控，保证系统安全与稳定的运行。小卫星通信的关键技术主要有通信系统的链路预算以及接收机参数估计技术和同步技术等，其中链路预算技术是设计小卫星通信系统的主要计算方法和参考依据，精确的链路预算能够确保通信系统的稳定运行。近年来，通信系统接收技术和相应的算法逐渐由信号模拟技术向数字化转变；由于卫星通信整体码速率有所提升因此对接收机的信息处理速度以及算法的复杂度、同步速度和稳定性也提出了更高的要求；信息传输量的大幅增加使得遥测领域中逐渐采用比特传输速率更高的调制方式；由于卫星通信系统在数字通信过程中的发射机和接收机的晶振不同，以及移动平台引起的多普勒效应，造成发射机和接收机之问会产生相位和频率的偏移，这种多普勒频移一般较高，即便在频偏较大时，接受同步技术也应能够正常工作，即捕获带宽较大。
3小卫星通信系统关键技术简介
3.1链路预算技术
（链路预算），即对一通信系统中发射设备，传送信道以及接收设备的通信链路的变化情况进行的全面核算，是对小卫星通信系统性能的评价，具体而言是从发射端的信源起始，通过编码、调制、变频等多项操作，将信号通过天线发射出去，再由信道进行传输，最后到达接收天线处由接收机进行信息处理，解调所需信息。其重要性在于：
（1）可确定系统工作是否满足系统实际需要；
（2）通过计算链路余量检查系统能否满足设计要求；
（3）验证在部分设备具有硬件限制的情况下链路其他部分能否进行弥补。对于模拟电路来说，该性能指标是基带信道的信噪比；对于数字电路来说，其性能指标是基带信道上测得的误码率；卫星链路分为两种信号路径：由地面站到卫星的上行链路和从卫星到地面站的下行链路，其中上行链路的信号发射过程包括编码调频上变频放大功率等操作，信号从天线传送到小卫星的接收端，而下行链路则包括低噪声放大下变频解调解码等操作，是地面站对接收信号的处理操作。与通信系统链路预算有关的数据因素有天线特性，传输距离最大值，信号发射/接受功率，热噪声，信噪比以及接收系统的质量。
3.2同步算法
无论是接受哪种形式的调制信号，接收机同发射机都必须保持同步，对于数字调频技术而言，有载波同步和码元同步两种基本同步模式，前者是对载波频率以及相位进行估计，后者则是对定时抽样时钟进行估计。由于发射信号在卫星通信的传输过程中必然存在一定延迟，因此产生了载波相位的偏移，同时由于其在传播过程中受到噪声干扰和多普勒效应影响，还会产生频率偏移，因此同步技术是数字通信中的关键技术，研究调制信号的载波同步和码元同步技术能够保障卫星通信系统可靠、有效、快速的运行。由于载波同步算法利用的是判决反馈环路的模型，是在时钟已同步的基础之上才能进行，因此载波同步应位于码元同步滞后才可工作。下面以先码元同步再载波同步的模式为例，如***1所示，模拟信号被天线接收后，由ADC（analog-to-digitalconverter，模数转换器）转换为数字信号，再将频带信号通过下变频转变为基带信号，之后通过码元同步和载波同步对有载波偏差以及时钟偏差的信号进行估计，最后解调输出，码元同步位于载波同步前，以码元时间为基本数据处理周期，对相关硬件的要求较低，同步性能较好。
3.3型号参数盲
估计卫星通信信号的参数估计是重要的非合作通信接收技术，因为对信号的频率和调制方法等重要数据进行检查和估测是保证解调准确和达到监视、截获信息的目的的重要方法，以便为侦察系统的工作打好基础。小卫星通信系统的常用解调方式有BPSK解调，QPSK解调，CPM解调，SOQPSK解调等。一般情况下，欲通过卫星通信捕捉信号，接收系统的带宽需远大于信号带宽，解应使用宽带接收机。
4结语
小卫星通信系统具有的多重优势使其在当今世界范围内的卫星通信领域得到广泛的应用，吸引了众多研究学者，本文针对其中的几项关键性技术进行了简单说明。卫星通信的作用范围广，涉及的技术种类众多而且较为复杂，需要我们不断进行深入研究和实践，进而推进卫星通信向小型化方向发展。
参考文献
[1]杨猛.卫星通信系统技术及其未来发展分析[J].中国科技纵横,2014(14):52-53.
[2]沈宙,马忠松.高速卫星通信中全数字载波同步算法的研究[J].国外电子测量技术,2014,33(04):36-39.
卫星通信系统篇2
传统移动通信方式需依赖基站提供的基站信号才能通信，若基站在特殊情况下遭到损毁，便无法正常工作进行通信，且基站信号覆盖范围有限，一些特殊地区无法正常通信，因此不能满足人类畅通无阻通信的愿望。而卫星通信则不受地理条件限制，且通信速度快、适应性、信号覆盖广，几乎能够实现全球范围的快速通信。但常规卫星通信设备也具有一定局限性，只能在静止条件下通信。而动中通系统则克服了传统卫星通信设备的不足，实现了移动载体卫星通信。本文将针对用于移动载体卫星通信的动中通系统若干关键问题展开研究。
【关键词】
卫星通信；动中通系统；关键问题
由于传统卫星通信设备必须静止对准目标卫星才能通信，所以应用中具有一定局限性。为了克服这一缺陷，经过不断研究研发了动中通系统。动中通系统实现了移动载体卫星通信，将其安装在移动载体上，便能够在载体移动过程中稳定追踪目标卫星，保持不间断卫星通信。动中通系统的应用进一步消除了通信过程对基站的依赖，可以更方便的利用卫星进行无阻碍通信。虽然动中通系统刚刚兴起不久，且处于发展阶段，却已具有较强的性能，能够很好的解决移动载体通信问题。研究动中通系统，对于促进移动通信发展进步具有重要意义。
1移动载体卫星通信
简单来说卫星通信就是地球上的无线电通信站之间利用卫星作为中继进行的通信。卫星通信不受到地理条件限制，不受自然灾害影响，通信可靠性高，通信范围大，卫星电波覆盖范围内任意两点都可以进行畅通的通信[1]。移动载体卫星通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进行的卫星通信，与传统卫星通信相比，增加了移动载体。移动载体卫星通信与传统移动通信技术相比，不仅能够实现全球覆盖，且网络安全高，线路稳定性强，通信成本低，能够满足特殊地域环境通信需求，可用于语音通信、数据通信、***事通信，既可进行国内通信，也可以进行国际通信。现如今移动载体卫星通信已广泛应用于安全通信、抢险求灾通信、专用调度通信等领域。
2动中通系统
动中通系统是近些年新兴的通信系统，是移动中卫星地面站通信系统的简称，大体可分为FSS和MSS两大类。FSS的特点是传输带宽大，传输速度高，使用的频率是C、Ku、Ka频段。MSS的特点是传输带宽小，传输速率低，可移动通信传输语言数据等窄带信息，使用的频率是L、S频段[2]。目前主流动中通系统为了满足用户动态通信要求，基本固定使用Ku频段进行移动通信信息传输。利用动中通系统，飞机、汽车、轮船、火车的移动载体便能够实现在高速移动中实时跟踪目标卫星，不间断进行***像、数据、语音移动通信，可满足移动条件下多媒体通信需求和各种***事通信、应急通信。动中通系统突破了传统卫星通信技术限制，它的诞生是通信领域的一次重大突发，很好的解决了移动载体在运动中的卫星通信问题，目前已广泛应用***民两大领域。
3用于移动载体卫星通信的动中通系统若干关键问题
移动载体卫星通信的动中通系统由卫星通信系统和卫星自动追踪系统两大部分组成。卫星自动追踪系统主要负责保证卫星发射天线在载体运动时对卫星的准确指向。其主要设备包括：天线座、伺服系统、数据处理系统、载体测量系统。天线座采用卸载和储力方式减小天线传动时的负载惯量，保证系统整体稳定性和可靠性，避免载体移动对系统造成的负面影响。伺服系统采用位置环或速度环控制方式，减小伺服跟踪系统的动态滞后误差，提高模拟硬件电路响应速度，降低通信延迟，提高通信速度[3]。数据处理系统主要负责对误差信号和载体动态信息进行处理，通过专用数学计算平台，解算天线控制信号。载体测量系统能够通过捷联惯导测量组合测量出载体的变化量，使其反应在天线跟踪上，对物体精准定位，实时输出移动载体的角速度、线加速度、线速度等数据，保障数据准确性。
卫星通信系统主要设备包括：双工器、降噪声放大器、编码器、解码器、高功率放大器、上变频器、下变频器、调制器、解调器等等。主要功能是负责使信号上行传输到卫星，并由转发器下行传送到地面卫星接收装置。传统卫星通信载体移动过程中其姿态和地理位置发生变化，便会引起原对准卫星天线发生偏离，造成通信中断。想要实现移动中进行不间断卫星通信，必须解决天线稳定问题，使天线不受移动影响，始终对准卫星。动中通系统中的卫星自动追踪系统就能够有效解决这个问题，它在初中静态情况下由GPS、经纬仪、捷联惯导系统测量载置的经纬度和水平初始角，根据测量经纬度及载体地理位置与载体姿态，自动确定水平基准天线仰角，并在水平仰角不变的情况下，转动方位，自动对准卫星，获得信号极大值。若载体处于移动状态，载体测量系统便会测量出载体姿态变化数据交由数学计算平台进行精确解算，通过伺服调整极化角、俯仰角、方位角，卫星自动追踪系统便可自动变化天线误差角，保障载体移动过程中天线依然在规定范围内，使卫星发射信号能够在载体移动中进行不间断通信。移动载体卫星通信的动中通系统的优点是：自主、自主跟踪卫星，抗干扰性能好、线路稳定、能够实现点对点移动通信、点对多点移动通信、点对主站移动通信，具有较强的机动性和灵活性，传播效率高，速度快，成本低。
4结束语
移动载体卫星通信的动中通系统信号传输过程中，质量高，效果强，信号稳定，能够降低大范围、复杂情况的移动通信需求，有效节约了通信人力物力，减小了电磁辐射污染。
参考文献
[1]邱建彪.卫星移动通信中地面移动载体天线终端的研究与设计[D].电子科技大学，2012，13（11）：119~124.
[2]朱***.基于GEO卫星的“动中通”系统设计与关键技术研究[D].南京理工大学，2011，11（14）：132~136.
卫星通信系统篇3
1卫星通信系统的基本概念
卫星通信系统是一种把卫星作为信号中继站来接受和转发多个地面站之间微波信号的通信系统。一个完整的卫星通信系统是由卫星端、地面端和用户端这三个部分组成的。在地球上空作业的卫星端在微波通信的传递过程中起的是中转站的作用。包含了星载设备和卫星母体的卫星星体在空中接收地面站的电磁波,放大之后再发送到另一个地面站。设立在地表之上的多个地面站是连接卫星系统和地面公众网的固定接口和传送点,由地面卫星控制中心、跟踪站、遥测站和指令站等部门构成。人们连接网络的用户端通过地面站传送出入卫星系统的微波信号,形成庞杂而宽泛的通信链接。卫星通信系统的覆盖范围很广,在卫星信号覆盖区域内的任意地点都能够顺利进行通信,不会因为距离的变化而影响通讯信号的好坏。卫星通信的电磁波主要在大气层以外的区域传播,微波传递的性质较为稳定。所以卫星通信的工作频带宽,通信质量好。即使部分在大气层内部传播的电波会受到天气的影响,也仍然是一种信号稳定性和通讯可靠性很高的通信系统。但是,运行在高空轨道上的卫星在同时进行双向传输时,传递速率会延迟到秒级,电磁波的精确度也会有所下降,用于语音通话时会出现明显的中断现象。卫星在高空上的位置是按照预定轨迹运行的,因此,卫星始终处于一种运动状态,然而卫星通信系统中的线路连接都是无线链路,管理微波接收和微波传递的控制系统相当复杂,不易操纵和操作。
2卫星通信系统的发展现状
2.1成本和需求之间的矛盾
现代的大众通信集中体现为宽带互联网和移动通信。卫星通信在宽带领域中不及光纤宽带便利迅捷,在移动领域中也没有地面蜂窝移动系统的性价比优势。在移动的长途通信费大幅下降的情况下,卫星长途通信的转发器费用却没有任何变化,大大提高了卫星通信系统的运行成本。这种成本高需求低的矛盾是卫星通信系统面临的最大尴尬。
2.2宽带IP的传输和实现问题
中国当前的宽带IP卫星系统基本上都采用的是ATM的传输技术。这种技术的性能支持卫星通信系统相关的指标要求,实现起来却很困难。在卫星ATM需要分层实现的说法上有两种不同的观点就是否改变现有卫星协议结构的问题展开着激烈的争论。含有ATM交换机的子网移动性管理因为过于复杂,至今也还没有找到解决的方案。
2.3数据传递的速度和效率问题
信息时代最需要的就是传递信息的快捷方式。建立在频分复用和码分复用技术基础上的传统传递方式已经满足不了卫星通信日益增长的用户需求。虽然随后又研发出了分组交换技术,但长距离传输延时的问题还需要更加有效的技术和措施来降低传输延时对实时数据的影响。
3卫星通信系统的关键技术
3.1数据压缩技术
数据压缩不仅可以节约传输时间和存储空间,还能提高通信的便捷性和频带的利用率。数据压缩技术在处理数据的专业领域里已经发展得相当成熟了。不管是静态的数据压缩还是动态的数据压缩都可以为卫星通信系统在时间、频带和能量上带来相对较高的传输效率。例如ISO对静态***像压缩编码的标准和CCOTT的H.26标准,以及MPEG62设计中的同步交互性和多媒体等技术都成为广泛应用于多媒体压缩的公认标准。
3.2多媒体准信息同步技术
卫星通信系统传输中所使用的多媒体准信息同步技术大致可以分为连续同步和时间驱动同步这两类。在卫星的多媒体通信中,可以选用缓冲法、反馈法或者时间戳法来实现多媒体准信息的精确同步。目前开发出来的同步技术有建立在近似同步时钟基础上的“多业务流同步协议”和以时间因果同步为特色,支持分布式协议的“多信息流会话协议”。
3.3智能卫星天线系统
要成功传输多媒体信息,对通信系统的带宽要求是2500MHz及以上。降雨等天气因素和地面吸收电磁波等客观的影响因素都会导致卫星ATM网络产生较为严重的突发错误。为了完成多波束覆盖的范围最大化,研究智能高性能天线的技术开发和具体应用是十分必要的。例如,卫星通信系统可以在平时采用多波束快速跳变系统,在需要完成跟踪和同频复用的低轨道系统中采用蜂窝式天线,在星上和同步轨道系统中采用相控阵列天线。
3.4卫星激光通信技术
卫星通信对传输速率的要求很高,就目前来说,卫星通信系统的载波都是电磁性的微波。但微波天线能够接受和传递的微波数量是有限的,这就需要激光通信的辅助甚至替换。激光通信技术可以在减轻卫星密度重量和体积大小的同时增大卫星的通信量,提高卫星通信的保密性、可靠性和传输速率。而且卫星通信的激光传输之间是不会相互干扰和影响的,是卫星通信在未来的主要发展趋势。
卫星通信系统篇4
关键词：VSAT卫星通信系统 网络构成 应用
中***分类号：TM927 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0036-01
1 VSAT卫星通信系统概述
1.1 VSAT卫星通信系统的网络构成及连接方式
VSAT卫星通信系统主要包括三部分。第一，是主站。主站就是指枢纽站。主站中包括天线、VSAT主站终端设备、网络控制中心等。其中，天线使用的是圈套口径的天线，这样可以有效减少发射功率。主站在VSAT卫星通信系统中具有比较重要的作用，可以对整个通信系统的运行过程进行监控和管理；第二，是通信卫星。通信卫星其实就是中转站，可以对地球传输过来的信号进行处理，并将其传回到地球上；第三，是小站。小站包括两部分，一部分是安装在户外，通常是安装在建筑物的顶层。另一部分要安装在室内。户内的设备和户外的设备是连接在一起的，大多是通过电缆相连。VSAT小站具有语音功能，可以进行通话。这样，电话网上的用户就可以通过小站和主控站进行通话。
VSAT卫星通信系统主要是通过软件对系统工作过程进行控制。VSAT卫星通信系统支持多种连接方式，可以根据用户的要求选择连接的方式。VSAT卫星通信系统的连接方式可以归纳为两种，分别为点多点连接和点对多点连接。首先，介绍点对点连接。点对点连接是通过空间信道完成的。在实践过程中，采用点对点的连接方式可以选择下述几种数据传输的方式。第一种是异步字符透明传输。其中包括双向数据传输和单向数据传输两种方式。数字广播行业中使用的是单向数据传输方式，如果是字符型终端则应采用双向数据传输的方式；第二种是同步位透明传输。其中也包括双向数据传输和单向数据传输两种方式。在开展点多点广播业务时可以采用单向数据传输的方式。其次，介绍点对多点连接。点对多点连接包括两种形式，一种是同一小站不同的数据端口和主站同一端口连接在一起。另一种是不同小站数据端口和主站同一端口连接在一起。异步字符广播式、同步位透明广播方式等均属于点对多点的连接方式。
1.2 SAT卫星通信系统的特点
相比于一般的通信系统来说，VSAT卫星通信系统具有下述特点。第一，VSAT卫星通信的容量比较大，成本比较低；第二，VSAT卫星通信系统中卫星的体积不断增大，转发器的数量不断增多；第三，随着VSAT卫星通信技术的不断发展，出现了微型地球通信网，可以满足更多用户的使用需求；第四，VSAT卫星通信技术在使用的过程中不会受到地形、地物的影响，对使用环境条件的要求比较低；第五，VSAT卫星通信设备安装过程比较简单，1到2天就可以开通一个VSAT小站；第六，VSAT卫星通信的质量比较高，很少会出现信息传输错误的现象。
2 VSAT卫星通信存在的问题
（1）投资者对VSAT卫星通信系统了解不全面。早在上世纪80年代就出现了VSAT卫星通信技术，但直到90年代也没有人进行相关方面的投资。后来，一些投资者进行了VSAT卫星通信系统的投资，但并没有了解清楚VSAT卫星通信系统，只是认为VSAT卫星通信技术属于高新技术，投资的回报率会比较高。当发现在短时间内难以取得回报时，很多投资者都撤资了；（2）缺少有利的市场经济条件。目前，我国虽然已经开放了VSAT卫星通信业务，但却对VSAT公司进行了很多的限制，从而影响了VSAT公司的发展；（3）没有形成行业管理特色。VSAT卫星通信行业发展的速度比较快，在其快速发展的过程中相关的制度规定却还不完善。再加上VSAT卫星通信行业本身涉及到的业务比较多，管理比较复杂，从而使得很多VSAT公司不知道该如何管理，没有形成行业管理特色，进而影响了管理的效果。
3 VSAT卫星通信的应用
目前，随着相关技术的不断发展，VSAT卫星通信技术在不断完善，在各行各业中都具有较为广泛的应用。例如，在金融、证券、地质、交通、物流等领域中都会涉及到VSAT卫星通信技术。本文将以某烟草全国卫星通信专用网为例，介绍一下VSAT卫星通信技术的具体应用过程。
某省是我国烟草生产的重点地区，对于全国烟草市场的发展具有重要的影响。建立全国卫星通信专用网可以更好地追踪卷烟生产销售的信息。全国卫星通信专用网中主要包括两部分。一部分是地面段。其中主要包括中心控制站和VSAT小站。中心控制站有一个。VSAT小站有2214个，在全国各个连锁店。另一部是空间段。其中主要是Ku频段转发器。在全国卫星通信专用网中使用了两种类型的数据传输网。一种是双向数据传输网，主要是用于中心控制站和小站之间的数据通信。另一种是电话网，主要是为了满足电话通信的需求。电话通信网采用的是SCPC/DAMA制式，数据通信网采用的是TDM/TDMA制式。如果是从中心控制站向小站传输数据，则需要经过TDM信道。如果是从小站向中心控制站传输数据，则需要经过TDMA信道。
4 结语
总之，VSAT卫星通信技术作为一种新型的卫星通信技术，在各行各业中具有广泛的应用。未来，随着相关技术的不断发展，VSAT卫星通信技术的应用范围将变得越来越广，通信效果会越来越好。
参考文献
[1]孟涛.关于VSAT卫星通信系统对消防应急管理的支持[J]. 科技传播，2011，19：185+177.
卫星通信系统篇5
1卫星链路
卫星通信系统一般由地面发射站、上行链路、卫星转发器、下行链路、地面接收站、跟踪遥控遥测系统以及监控管理系统等组成。干扰及卫星通信系统组成如***1所示。
***1干扰及卫星通信系统组成
2卫星通信系统干扰监测方法
依据卫星链路特征及干扰信号特点，在卫星干扰监测中可采用多种方法相结合的方式来改善系统干扰监测水平。具体方法如下。
1）AGC电平监测。地面测控站可以从测控系统的遥测解调数据中实时得到卫星转发器接收信号的AGC电平信号。不相关的AGC信号电平会随输入信号功率（有用信号、噪声和干扰3部分的功率和）的增加而上升，当输入信号功率达到正常接收门限值，而接收机不能正常锁定工作，说明接收机受到了异常干扰。相关的AGC信号电平随跟踪接收的有用信号功率的增加而上升，如果AGC信号电平较高，而误码率也很高，则可能是遭受到了同频干扰。应答机发生了错锁，跟踪的是干扰信号。
2）误码率监测。不同干扰的最终效果是影响信号的实际接收质量，所以利用误码率可有效、直接改善干扰大小及有无的判断效果。对于某一调制系统来说，设备自身出现的解调损失可实现进行测定，通常的信号噪声导致的接收信号信噪比恶化量也可以进行估计，因此利用实际接收信号的误码率便可分析计算系统的外部干扰。
误码率定义准确、便于测量、反应灵敏、定义的判断门限清晰明确，因此将误码率作为主要的监测参数是合适的。如果误码率很高就基本上表明信道受到了干扰，相反如果误码率不高也就基本排除了信道受干扰的可能性。
3）载波频谱监测。对于采用透明转发方式的卫星，如果干扰信号带宽落入转发器工作带宽之内，则地面接收到的信号必然携带有干扰信号成分。对转发器转发下来的信号进行频谱分析，也可以初步观察卫星受到干扰的情况。
对于窄带干扰，从接收频谱上看，可以较明显地看到干扰信号叠加在正常信号上。对于宽带干扰，从接收频谱上可以大致看到噪声基底增加。
4）载噪比监测。地面测控站可以从测控系统的遥测解调数据中实时得到卫星转发器接收信号的载噪比情况。如果载噪比较高，处于系统正常工作的门限范围内，而接收误码率很高，则可以初步推定有外来同频干扰信号。如果载噪比远远低于系统正常的接收载噪比值，则可以初步推定系统受到宽带噪声干扰。
5）螺流监测。地面测控站可以从测控系统的遥测解调数据中实时得到卫星转发器行波管的螺流值。在上行信号输入功率达到一定程度后卫星转发器的螺流值会达到饱和点。因此，进行螺流值的分析和处理，也可以初步判定系统受到的干扰。螺流处于安全区内，判定系统没有受到干扰，螺流超出安全工作区，可以判定系统受到干扰。
6）信号捕获监测。地面测控站可以从测控系统的遥测解调数据中实时得到卫星转发器的锁定状态，如果系统对信号的平均捕获时间变长、捕获时间方差变差，并且时常出现失锁现象，可以推断上行链路受到了干扰。
3卫星通信系统干扰监测关键技术
1）干扰识别技术。在空间电磁环境中，并不是只有稳定的脉冲、宽带及窄带等类型，而是存在着各类复杂形势的干扰。①干扰识别的原理：为保证系统能够有效应对多变复杂的干扰，保证卫星通信系统在干扰条件中的工作稳定性，应依据对空间无线电信号的长期监测数据，利用干扰样本综合分析干扰信号特征，形成干扰数据库和干扰频谱模板，然后在识别干扰信号调制方式的过程中将实际干扰特征与数据库指标特征进行比较，以此提高干扰识别的效率及应对干扰反应的灵活性。②干扰信号自动调制识别通常采用统计模式识别和决策论两种方法，统计模式方法主要以模式识别作为理论基础，而决策论方法主要以假设检验作为理论基础。
2）干扰检测技术。作为干扰监测的基础工作，干扰检测是开展系统防干扰的重要依据。信号检测的方法主要有循环平稳特征检测法、匹配滤波器检测法与能量检测法，当前应用于干扰检测的方法主要有高阶统计量分析法、能量检测法、数字信号处理方法、循环平稳分析法、极化分析法及时频分析法等。
3）高质量数字接收机技术。接收机是干扰检测系统的关键，接收机的性能质量直接关系着卫星通信系统的整体质量。干扰监测系统需要接收现场导航各频段内的多种不同信号，且要估计分析信号空域、频域参数。通常地面接收到的卫星信号功率在-140dBm左右，而干扰比一般在-30～-120dB，相应的干扰功率一般在-110～-20dBm的范围内，这就要求干扰监测接收机具备两方面的性能：一是动态范围要大，以便能够对较大功率干扰信号进行监测；二是灵敏度较高，从而利于对较弱干扰信号实时有效监测。
在天线阵测向系统内部，各振源都与其信号通道一一对应，然而不同通道间却包含差别较大的特性，在实际分析中应采取校正措施才能获取较高的一致性。
4）干扰源定位技术。在对干扰实施监测、测向的同时，利用多台干扰监测接收机组网技术，完成对空间电磁环境的监测与干扰源的定位，进而实现控制周围电磁环境、检查及排除干扰源的功能。无线电定位通常包括有源定位与无源定位两种，对于通信频段干扰源的定位是无线电无源定位的一种。依据测向站的使用数量，无源定位一般又分为多站定位与单站定位，无线电干扰源定位通常使用多站定位方式，其往往通过三台以上的接收机组网，来降低定位模糊度对定位精度的干扰。采用的定位方法主要有FDOA、AOA、TDOA等，使用中将多种方法结合可有效提高定位精度。
4结束语
干扰监测是卫星通信系统可靠运行的重要保障，加强对有关卫星通信系统干扰监测技术的研究，总结干扰监测技术方法及具体实施要点，有利于提高卫星通信系统的运行安全性与可靠性，从而为系统的抗干扰技术提供一定的参考和支持。
参考文献
[1]王平.浅谈卫星通信系统干扰监测和处理[J].数字通信世界，2011，13（14）：74-75.
[2]宋文玉.抑制卫星干扰遏制产业损失[J].卫星电视与宽带多媒体，2011，06（10）：61-62.
[3]刘武兵.卫星特殊干扰信号监测方法的研究[J].中国无线电，20012，05（35）：57-58.
卫星通信系统篇6
为解决现行航标遥测遥控系统运行使用中的通信问题，实现对离岸较远、移动数据信号无法覆盖区域航标的运行状态进行实时监控，设计基于北斗卫星短报文通信方式架设的航标遥测遥控硬件结构和软件控制系统，提升沿海航标维护管理能力。
关键词：
港口；北斗卫星；航标；遥测遥控
0引言
近年来，随着我国海运规模不断扩大，海上通航安全的重要性日益凸显，对航海保障工作也提出了更高的要求。随着物联网技术的高速发展，航标遥测遥控系统在航标管理维护工作中发挥着重要的作用。目前，北方海区航标遥测遥控系统已在近海海域得到广泛使用，可以实现港域航标的有效管理。这些监测系统多采用GPS（全球定位系统）和GPRS/G***（通信分组无线服务/蜂窝无线通信）技术实现对航标的精确定位及信息传输，但是受到GPRS信号覆盖范围小的限制，尤其是渤海湾内沿海港口大部分为人工疏浚航道，航槽狭长且离岸距离远，无法实现对远离陆地航标设施的遥测遥控。《北海航海保障中心发展战略（2013—2020）》中明确提出“到2020年，全面建成布局科学合理、功能配套完善、装备先进适用、运转协调规范、应急响应及时、服务可靠高效的综合航海保障体系，基本实现航海保障现代化，形成沿海全时域、多维化的综合保障能力，满足船舶航行安全和经济社会发展需要”的战略目标。因此，进一步提升航标管理维护效率，推进卫星导航应用，构建从远海到近岸层级递进的立体助航网络，成为航标管理单位的重点工作之一。
1航标遥测遥控系统发展现状
航标遥测遥控技术是“数字航标”建设的核心技术之一。航标遥测遥控系统的建设对于转变传统航标管理模式，提高航标管理质量，提升航标社会公共服务能力，都具有十分重要的意义。航标遥测遥控主要应用于航标灯器的监控、供电设备的自动控制和航标工作状态报警等方面。可采用的监测、控制设备包括遥控终端（RTU）、可编程控制器（PLC）等，可实现数据通信的设备包括数传电台、蜂窝电话（NMT）、卫星通信、无线通信和有线电话等。欧美航运大国在20世纪90年代初利用电子和通信技术建立航标遥测遥控系统，为航运业提供了高效服务。我国于2000年开始航标遥测遥控系统的研究工作，目前处于研究的初级阶段，许多技术问题尚未解决，尤其是北方海区渤海湾沿海人工疏浚航道中离岸较远航标遥测遥控数据通信问题成为遥测遥控系统推广使用的瓶颈，例如：天津港25万吨级航道里程22+000以东、黄骅港综合港区20万吨级航道里程20+000以东和渤海湾中部部分孤立危险物灯浮标等，遥测遥控终端无法依靠传统移动通信技术实现数据传输。
2北斗卫星通信技术的应用前景
我国自主研发的北斗卫星通信系统（BeidouNavigationSatelliteSystem）是一个分阶段演进的卫星系统，提供定位、集团用户管理和精密授时服务，不仅可以提供精确定位、导航和授时，还具有双向短报文通信功能，其卫星信号已实现我国全部和亚太大部分地区的无缝覆盖，可以实现GPRS信号覆盖不到区域的数据传输，完全满足航标遥测遥控系统对偏远航标的远程测控管理需求。[1]
3设计原理
利用北斗卫星通信系统实现的航标遥测遥控系统同其他遥测遥控系统设计原理类似，均由航标运行信息监控平台和航标遥测遥控终端组成。终端上安装的信息检测装置可以检测航标灯的工作状况，将采集的终端数据及指令执行结果封装后，通过北斗卫星通信模块发送到北斗卫星网络中，网络将数据转发到北斗MQ服务器，北斗MQ服务器解码信息后将数据发送到MQSocket数据服务器，经过信息过滤，数据被保存到数据库中，数据处理服务器会定期检测收到的航标终端返回信息，并对数据进行有效性处理，再将数据保存到数据库中，以供应用服务器调用整合，并将最终结果展示给终端用户。用户也可通过基于应用服务器提供的Web界面，对指定航标终端发送遥测遥控数据，指令通过数据处理服务器过滤编码后保存于数据库中，MQSocket数据服务器实时监控数据库中待发送指令，发现新的指令后MQSocket数据服务器将遥测遥控数据重新封装，并通过指定端口发送到北斗MQ服务器，北斗MQ服务器将信息转发到北斗卫星通信网络中，数据到达航标终端后，航标终端解码并执行相关指令。[2]
4系统设计方案
4.1系统架构
航标遥测遥控系统具有复杂的系统功能，包含高带宽接入、高性能的软/硬件平台、网络平台和安全可靠机房环境等一系列软硬件措施，涉及网络与系统管理、服务器系统、数据存储体系、应用软件及自动检测与控制等多方面的技术。[3]利用北斗卫星通信技术的航标遥测遥控系统采用SAN架构为核心的互联方式。
4.2通信网关子系统
4.2.1与航标终端数据通信
通过北斗卫星通信网络与航标终端进行交互，接收航标终端上报数据信息，并依据系统定义的数据传输通信协议验证信息有效性（由于可能接收到不完整的信息，必须对信息进行拆包、组包操作，保证传递给应用程序的信息完整可靠），并将监控端下发的各种指令实时传递给航标终端。
4.2.2与应用程序通信
系统在接收针对航标终端的遥测遥控信息时，首先将信息缓存在北斗通信服务器收发缓存队列中，系统提供应用程序的通信接口，通过该接口将航标终端上传的完整信息传递给后台应用程序，并将遥控的相关信息传递到北斗服务器发送队列中，通过北斗网络发送到相应的航标终端。
4.2.3与Web服务程序通信
提供与Web程序人机交互界面接口，可以接收Web程序下发给航标终端的信息和航标终端的反馈信息，并选择相应的通道直观地展示给用户。
4.3系统结构
系统中北斗通信模块主要负责与北斗通信系统进行信息转换，提取北斗通信系统接收的航标终端信息，将Web服务接口发送的遥控指令放入北斗通信系统所对应的通道队列待发送。
5结语
随着北斗二代导航系统进入实际应用阶段，研究和应用基于北斗二代通信技术的航标遥测遥控终端设备将被提到各航标管理单位的计划日程。基于北斗卫星通信的航标遥控遥测单元的设计可以有效丰富航道安全监测信息的传输途径，对于远离海岸航标的智能化管理和信息采集具有重要意义。
作者：吕英龙 王剑 单位：北海航海保障中心天津航标处
参考文献
[1]周立,赵新生,王继刚,等.北斗系统在海上智能交通安全系统中应用研究[J].导航定位学报,2015(6):32-33.
卫星通信系统篇7
关键词：卫星通信；Ku波段；雨致衰减；EIRP
Rain Attenuation Estimation and Analysis of the Armed Police Force Satellite Communication
ZHOU Yanqiu,JIA Fang,LI Ping
(Armed Police Force Engineering College,Xi′an,710086,China)オ
Abstract：The rain attenuation is the main reason affecting satellite communication.Based on the requirement of armed police force satellite communication,using the ITU-R rain attenuation forecasting model,the article calculates the rain attenuation of six representative cities.By the result,it analyzes the main factors which affect the rain attenuation.The conclusion is that the rain attenuation will be graver,with the smaller antenna elevation,the lower altitude and the bigger rainfall.The article could be used as the reference for EIRP of armed police force satellite communication.
Keywords：satellite communication system;Ku band;rain attenuation;EIRPオ
1 引 言
武警卫星通信网的建设是适应新时期武警部队信息化发展的需要,电波传播研究表明,对于Ku波段的卫星通信系统,雨衰是影响通信质量的重要因素。电波由于雨滴吸收和散射而产生衰减,就是降雨衰减,简称雨衰。由***1可以看出电波传播所受的各种天气的影响中,降雨衰减是最为重要的。
雨衰的大小与雨滴直径和电磁波的波长有关,当电磁波波长远大于雨滴的直径时,降雨衰减主要是雨滴的吸收衰减,散射衰减则发生在雨滴直径较大或者波长较短时。当电磁波的波长和雨滴直径越接近时衰减越大,特别在10 GHz以上频段,雨衰的影响会非常明显,而且衰减值随频率和雨强的增加而增大。由于武警卫星通信网所用频率正是Ku波段,因此在通信链路的设计中必须考虑降雨对电波传播的影响,由此来确定国内各地球站的设备,即天线增义和系统功率。通信网的建设必须保证全国范围内的通信,由于我国幅员辽阔,地理面貌多种多样,各地的降雨情况有很大的不同,这就要求在研究雨衰时,必须针对不同地区的降雨情况进行雨衰分析。
2 Ku波段地面-卫星通信线路雨致衰减计算
根据武警部队各总队所在地区特点,同时考虑我国的地理形式,选取6个典型城市进行Ku波段的雨衰分析,分别为：海口、昆明、福州、北京、乌鲁木齐、哈尔滨。这里计算卫星链路上的雨衰采用ITU关于斜路径降雨损耗的计算方法［1］。
3 武警卫星通信系统雨致衰减分析
从以上的计算结果中看出雨致衰减受很多方面的影响,对于武警卫星通信网的建设,必须综合考虑经纬度,海拔,降雨率等各个方面的影响,由此可以得到不同地球站EIRP的变化和天线口径的比较。其中:
下面给出在不考虑其他因素的影响时,降雨率、海拔、仰角与雨衰值之间的关系***,如***2~***4所示。
从计算结果和***中可以看出对于Ku波段降雨率的影响是所有因素中最为重要的,我国的降雨率有明显的地区分别,其中***,,青海,甘肃等西北地区的降雨率,明显低于海南,广州,福建等东南沿海城市,这使得武警部队在这些地区建站时,天线的口径可以根据降雨衰减适当增大或减小。比如乌鲁木齐的降雨率为5 mm/h,降雨衰减为0.46 dB,海口降雨率则为124 mm/h,降雨衰减为23.23 dB,所以为了克服雨衰,海口天线增益要增大,EIRP值与天线口径要随之增大很多,而乌鲁木齐则基本不用考虑雨衰的影响。
雨致衰减也会由于海拔高度的不同而不同,例如福州和昆明两地的仰角相差为2°,但是海拔高度却相差1 800多米,因此造成的雨衰差值达到11.85 dB,海拔高度越高,雨衰越小。武警卫星通信网建站时,特别是设计机动型的车载站,当工作于山地,平原,盆地等具有不同海拔特性的地区时,EIRP值的设计要足够大,能较好的抵消雨衰的影响。站点的配置要既能满足通信质量的要求,又不会造成资源的浪费。
除了以上两点影响外,卫星通信链路的雨衰还与地星路径的仰角有关,仰角不同,雨衰下的斜路径长度就会不同,使得电波所受到的雨致衰减存在差别,仰角越大,路径越短,雨衰值越小。武警卫星通信网各总队通信站最大仰角差位于海口和哈尔滨之间,为31.8°,当两站取相同降雨率(50 mm/h)和海拔高度(112.5 m)时,海口的衰减值为7.59 dB,低于哈尔滨3.5 dB。但是由于海口的降雨率是哈尔滨的两倍多,使得海口的实际雨衰高于哈尔滨12.14 dB。
4 结 语
本文根据ITU-T规定的降雨衰减计算模型,选取“鑫诺一号”卫星(110.5),采用线极化方式,针对武警卫星通信网所用Ku波段,计算了6个典型城市的降雨衰减,得到雨衰对Ku波段卫星通信系统的影响,分析了影响雨衰的主要因素,分别给出了地星路径仰角,降雨率,海拔与雨衰之间的关系***,分析得出地星路径仰角越小,海拔越低,降雨率越大,则降雨衰减越大,对于我国的Ku波段武警卫星通信系统,如何采取必要措施,减少降雨衰减对通信的影响,使得地面站的配置更加合理,既能满足通信质量的要求,又尽可能的节省资金,将是对国家和武警部队都有着重要意义的问题,值得我们进一步深入研究。
参 考 文 献
［1］张更新.卫星移动通信系统［M］.北京:人民邮电出版社,2001.
［2］Brussaard G.Atmospheric Modelling & Millimetre Wave Propatation (Final Report)［R］ Eindhoven University of herlands,1991.
［3］仇盛柏,陈京华.我国典型地区不同积分时间降雨率的换算公式［J］.电波科学学报,1997,12(1):112-117.
作者简介
周艳秋 女,1984年出生,硕士研究生。研究方向为微波技术与天线。
卫星通信系统篇8
1跨层技术的相关概述
关于跨层技术，根据以往学者研究，其在宽带卫星标准中主要体现在：第一，返向信道协议，其将系统中的多址接入方式、物理层定义、交互式模型以及管理模块等进行明确。第二，卫星网络标准，该标准中更倾向于将MAC/SLC层定义、物理层定义等融入其中，并考虑在链接控制、卫星链路控制等方面制定标准协议。第三，跨层技术内容，主要包括QoS结构、TCP加强技术等。事实上，跨层技术在通信系统中侧重于Qos结构、MAC层以及物理层等方面，通过设计完善有利于通信系统整体容量提升，而且在抵抗雨衰方面的能力得以提高。
2跨层系统模型的设计
2.1跨层系统模型的设计在卫星通信系统中，其存在较为明显信道条件差、系统时延大等特征，无法符合QoS要求与交互式业务需求，需要通过跨层设计使系统整体性能得以优化。模型构建中首先需从应用层设计着手，一般应用层是用户业务属性的具体表现，若底层网络协议较为单一，其将难以满足用户业务需求。因此，将跨层技术应用其中，主要需结合业务时延、QoS要求、数据速率特征等相关要求，确保相应网络协议得以优化。其次，从传输层设计角度，其主要用于连接端与端，相关的如吞吐量、拥塞窗口以及往返时间等都可作为设计的重要参数。以其中拥塞窗口为例，一旦系统因无线信道条件过差而发生数据丢失情况，此时系统传输效率将受到影响，对此便需明确拥塞窗口的相关参数。再次，网络层的设计，该部分设计的目的主要在于做好IP数据包寻址、路由选择等控制，将跨层技术的引入其中可保证数据包的发送更为便捷，如应用层、网络层间，跨层技术的应用主要表现在利用应用层相关QoS信息、业务优先级等使网络层路由策略被合理优化，这样数据包的转发可自动进行寻址。最后，数据链路层，该部分功能侧重于合理分配时隙资源，将跨层技术引入其中，主要使链路传输的可靠性得以保障。例如，对于不同应用层业务，在数据帧处理过程中应注意对不同时延要求、可靠性要求进行采取不同的跨层设计方式，如数据帧要求具有较高的可靠性，应注重通过ARQ层跨层设计使该问题得以解决，而对于数据帧具有低时延要求问题，要求进行优先处理。除此之外，模型设计过程中还需考虑到物理层设计内容，其功能在于数据传输过程中，能够使数据控制在相应的误码率范围。将跨层技术引入其中，如编译码技术，其便是对应用层、物理层进行跨层设计的重要方式。
2.2跨层带宽分配设计在带宽分配设计中，首先需进行分配框架的构建，主要以应用层、传输层、网络层、MAC层、物理层为主。其中应用层框架内，QoS相关参数主要表现在响应时间、优先级等方面；传输层中的QoS参数以时延为主；网络层参数包括带宽要求、丢包率以及时延等；物理层侧重于符号速率以及误码率；而MAC层注重对预留宽带、可持续速率等参数进行分析。其次，需做好分配约束条件的设计。以MF-TDMA接入方式为例，其是现代大多通信系统中常用的多址接入方式，其在约束条件上主要表现为：对于不同卫星终端避免应用同一时隙资源、带宽分配中避免存在时间重叠问题、带宽分配上限以一个载波容量为主。
3多媒体通信技术的应用
单纯依托于跨层设计，卫星通信系统在通信功能上将无法得到最大程度的发挥，需将多媒体通信技术引入其中，这样在系统应用下用户之间可实时交换信息。具体技术应用主要表现在H.264/AVC标准的制定、视频误码控制以及去块滤波器等方面。其中在标准制定中，可靠率对数字视频引入相应的编解码标准，即H.264，其又可叫做AVC，利用其对系统进行解码，可使解码效率得以提高，而从压缩***像方面看，该标准在保持较高数据压缩率的同时不会过多占用网络带宽，能够最大程度的节约带宽资源。在误码控制方面，以视频信号为例，系统传输信号过程中往往存在中断、延迟等问题，容易出现丢包或误码现象，所以需引入误码掩码技术，可通过有效的解码形式对接收端信息进行分析，若存在数据丢失情况可直接进行恢复。另外，去块滤波器方面，其作用在于将解码块效应进行解决，通常解码完成后很可能存在虚假边界现象，特别引入H.264/AVC，这种现象更为明显，所以需通过去块滤波器使视频质量得到提升。
4结语
卫星通信系统篇9
【关键词】卫星通信地球站天馈系统驻波比双定向耦合器功率计
一、驻波比相关概念
一般情况下，传输线上存在入射波和反射波，它们互相干涉形成驻行波。入射波与反射波同相叠加达最大值，反相叠加达最小值。传输线上电压最大值与电压最小值之比，称为电压驻波比，简称驻波比，用S表示，即：
三、驻波比偏高的原因及其影响
1.驻波比偏高的原因。（1）天线受潮，天线本身的质量问题或施工过程对天线造成损坏，从而导致天线的阻抗和馈线的阻抗不匹配。（2）馈线受潮，馈线本身质量问题，馈线弯曲过大或者有异物进入馈线。（3）馈线接头受潮，馈线接头制作工艺问题，馈线与天线之间的连接问题。2.驻波比偏高的影响。（1）在驻波比偏高时，一部分能量被反射回来，馈入天线并辐射出去的能量减少，降低通信质量。（2）所有的馈线都会消耗一部分通过的功率而转化为热能，使馈线升温。所以，发射机所产生的能量不是被天线辐射出去，就是被馈线以热量的方式散发出去了。当驻波比偏高时，馈线的热量散发就更高了。（3）当驻波比过高时，大量的能量被反射回来，造成馈线和发射机高频打火，严重时可能烧坏馈线或损坏发射机。
四、结论
在单位没有配备矢量网络分析仪的情况下，本文提出了采用双定向耦合器和功率计对天馈系统驻波比进行测量的方法。与昂贵的矢量网络分析仪相比，双定向耦合器价格便宜，体积小，重量轻，不易损坏，使用方便，且此测量方法简单适用，实际操作可行。因此，该测量方法具有重要的现实意义。最后分析的驻波比偏高的原因及其影响，极大地突出了天馈系统定期维护的重要性，并为技术人员解决驻波比过高的问题指出了方向。
卫星通信系统篇10
近年来随着Internet业务的迅猛发展，宽带多媒体卫星通信日益受到人们的重视，“WINDS”系统 (Wideband Internetworking Engineering Test and Demonstration Satellite)是日本新一代宽带多媒体通信卫星系统，现在试验性运行。该通信系统采用了三种系统交换工作模式，本文对该系统使用的卫星、通信载荷、系统工作模式以及帧结构做了详细介绍。
系统概述及用途
21世纪初，日本***府制定了名为“e-Japan Strategy”信息化发展战略， “WINDS”项目是“e-Japan Strategy”中的一部分，旨在解决基于卫星高速数据传输中的关键技术，该系统是由日本宇航局（Japan Aerospace Exploration Agency JAXA）和国家信息及通信技术研究所（National Institute of Information and Communication NICT）共同开发。该卫星是世界上第一颗实现星上ATM交换的宽带卫星，第一次实现了卫星吉比特通信，第一次采用了收发Ka频段的相控阵天线，独具特色的综合采用了弯管式、再生式、混合式三种工作模式，各项技术都堪称卫星通信技术的里程碑。
在该通信系统中，普通用户通过口径为45cm的小型天线便可达到上行1.5/6Mbps、下行155Mbps的传输速率，企业用户通过口径5m的天线，可实现高达1.2Gbps的点对点传输，可广泛应用干线网、接入网、组播等多种网络模式。
空间段的组成及关键技术
1. 卫星星体
“WINDS”系统使用“KIZUNA”卫星，该卫星星体为三轴稳定的洛克希德-马丁标准星体如***1。表1显示了该通信系统中“KIZUNA”卫星星体的主要指标。
2. 通信有效载荷
“WINDS”系统的有效载荷由星上再生式交换子系统（ABS）、中频交换子系统、两种天线系统（APAA和MBA）以及多端口放大器（MPA）等组成如***2。其中，“WINDS”系统的星上再生式交换子系统由NICT负责研发，可与地面ATM交换系统兼容。
星上再生式交换子系统（ABS）可高速高效地在多个波束之间建立连接，有效地统计复用无线链路资源。该系统由三部分组成：数字信号处理解调器（DDEM）、模拟信号处理调制器（MOD）以及ATM基带交换系统（ATMS）
“WINDS”系统为星上再生式交换子系统（ABS）配备3个数字信号处理解调器（DDEM）、3个模拟信号处理调制器（MOD）以及2个ATM基带交换系统单元如*** 3所示。
系统工作模式
“WINDS”系统中星上交换有三种工作模式：弯管式、再生式以及弯管再生混合式工作模式。星上交换框***如***4所示。
再生式工作模式有利于实现高速全双工通信，最大传输速率可达155Mbps；而弯管式工作模式的则可实现超高速全双工通信，最大传输速率可达1.2Gbps。
1. 弯管式工作模式（bent-pipe)
弯管式工作模式下，卫星对上行链路信号只进行变频放大，然后经过下行链路将信号送到地面站。
弯管式工作模式可分为两类：一种是连续载波处理工作模式，用于传统的通信卫星；一种是基于TDMA方式的工作模式，可以和再生式工作模式混合实现混合式交换，用于“WINDS”系统。
弯管式工作模式下有两种带通滤波器（如***4）：BPF-W和BPF-U。BPF-W用于单一的弯管式工作模式，1.2Gbps的超高速上行链路信号就是通过带通滤波器BPF-W送到接收端，经由下行链路进行传输；而混合式工作模式中的弯管式工作模式部分的上行链路信号则通过带通滤波器BPF-U。
2. 再生式工作模式(regenerative)
再生式工作模式下，卫星需要对上行链路信号进行再生式处理。上行信号从地面发送至卫星后，先通过数字信号解调器解调，然后由ATM交换机进行基带信号交换，采用模拟信号调制器对信号进行调制，最终经由下行链路将信号送到地面站。
再生式工作模式下，上行链路可承载速率为6Mbps、24Mbps、51Mbps的信号，通过频分复用还可将一条51Mbps的信道分为14条1.5Mbps的信道，用来进行低速率信号的传输（如***7）。再生式工作模式下，上行链路信道有9条可通过星上再生式交换子系统（ABS）合并成3条下行链路信道，每条下行链路最大可传输155Mbps的高速信号（如*** 3）。
3. 混合式工作模式
混合式工作模式下，1个弯管式工作模式的622Mbps的QPSK信号以及6个再生式工作模式的51Mbps信号各占550MHz的带宽，组成混合信号在混合式工作模式下进行传输（如***5）。该信号在星上通过1：N的分路器和中频交换矩阵后，将混合信号中的再生工作模式下处理的信号分配给星上ATM交换子系统（ABS），而把弯管工作模式下的信号送到BPF-U带通滤波器（如***4）。
帧结构
1. “WINDS”系统帧结构
“WINDS”系统帧结构中，一个超帧由16个基本帧组成，一帧有20个时隙，时隙是TDMA模式下用户和卫星之间进行通信的最小单位，一个时隙时长为2ms。在“WINDS”系统中的三种工作模式下，*** 8给出“WINDS”整个系统通用的TDMA帧结构。
2. 再生式工作模式的帧结构
再生式工作模式下，每帧的第一个时隙作为上行链路通信入网的信令时隙，用于用户接入“WINDS”通信网络；该时隙在下行链路通信中又可作为应答时隙（广播时隙）用于传输参考突发。参考突发包括TDMA同步信息、入网信息以及卫星状态信息。
（1）突发格式
***9给出的是单个时隙的突发格式。“WINDS”系统中，星上解调器可解调4种传输速率（1.5Mbps、6Mbps、24Mbps、51Mbps）的上行链路信号。
突发可分为参考突发和剩余时隙突发两种，其中剩余时隙突发又分为业务突发和信令突发等。各种突发的格式基本相同，区别就在于突发格式中独特字的不同。
3. 弯管式工作模式的帧结构
弯管式工作模式的TDMA帧结构和*** 9所示的帧结构基本一样（如 ***10）。每个时隙时长为2ms，20个时隙组成一帧，16帧组成一超帧（超帧时长640ms）。以帧为单位给每个用户分配时隙和频率，每帧的第一个时隙是应答时隙，应答网管中心（NMC）发出的用于同步的参考突发信号；第二个时隙是保护时隙，作为备用时隙用于未来的功能扩展，需要时可作为信令时隙使用；剩余的18个时隙是业务时隙用于两个用户终端之间的通信。
（1） 业务突发格式
弯管式工作模式下的突发分为参考突发和业务突发，参考突发与业务突发之间，业务突发自身之间都需要75ms甚至更长的保护时间。除此之外，对于业务突发格式没有其它限制要求，用户可以自行设置业务突发的调制方式、纠错方式和数据传输速率。
（2）参考突发格式
用户站接收到参考突发后，该突发携带同步信息用于同步卫星和地面网络通信。该突发采用的调制方式是QPSK，纠错码为RS（255，223）。表 2给出了参考突发参数，***11所示的是弯管式的参考突发格式。
参考突发大概可以分为两部分：比特定时恢复（BTR）和数据部分。BTR由循环的“00101101”序列组成；数据部分采用的是ATM信元结构。其中，一个码块包含了4个信元和11字节的填塞以及5字节头。表 3定义的是弯管式工作模式的参考突发中使用的独特字（UW）。
4. 混合式工作模式下的帧结构
混合式工作模式下，帧结构如***8。每帧的第一个时隙是再生式的应答时隙（下行）第二个时隙用于弯管式交换，第三个时隙用于弯管式交换的信令时隙，剩余的17个时隙是业务时隙。