同步轨道卫星移动通信系统信关站关键技术研究

发布时间：2020-05-23 21:25

【摘要】：同步地球轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星移动通信系统利用同步轨道通信卫星作为中继,采用空分复用、类蜂窝结构的网络管理控制等先进技术,具有容量大、支持小型终端、网络控制简单、无缝覆盖等特点,可以广泛应用于林业、渔业、水利、气象以及军事通信等行业。近年来随着水灾、地震、台风、海啸等突发事件,以及国事访问、奥运安保等重大活动的增多,卫星移动终端在应急通信保障领域的作用越来突出,卫星移动通信系统的应用前景也随着用户需求的不断增加变得更加广阔。GEO卫星移动通信系统主要由信关站、通信卫星和各型移动终端组成。作为其中的重中之重,信关站是系统管理、交换和控制的中心,负责系统的信号接入、用户鉴权管理、业务接纳控制和数据交换等处理。论文首先调研了卫星移动通信的国内外发展现状,并借鉴地面移动通信系统的设计思路,对信关站架构进行了深入的研究;然后讨论了信关站的总体设计和关键设备实现方案,对其中几项关键技术进行了分析研究,并提出了相应的解决方案;最后通过项目组的共同努力,设计并实现了我国第一个自主可控、支持百万用户的GEO卫星移动通信系统信关站。在信关站的设计和实现过程中,作者参与了信关站总体架构的设计,负责接入网的组网设计和硬件选型,提出并突破了多载波解调、系统同步、系统测试三项关键技术。主要工作如下:1.通过多载波解调技术研究,采用高效的数字信号处理结构,将信号采样、处理单元间数据传送、低通滤波、载波解调等统一排列组合,达到处理资源利用率高、扩展灵活的目的。在单个处理板卡内,实现近百个载波的解调处理,大大简化了多载波系统硬件结构,从而节省了信关站实现成本。2.通过无中心的系统同步技术研究,解决了基于TDMA体制卫星移动通信系统的定时同步问题:包括卫星相对位置变化引起的定时偏移问题、卫星运动引起的多普勒频偏问题、多个信关站之间的同步问题以及多台基带和射频处理设备间的定时及频率同步问题等。3.针对如此庞大复杂系统,提出了一种基于软件模拟和实装设备相结合的测试方案,用于信关站的研制和验收测试。论文对测试方案、方法及结果,进行了整理分析,验证了信关站的主要功能和性能指标。论文最后结合地面移动通信中软件定义网络(Software-defined network,SDN)和网络功能虚拟化(Network function virtualization,NFV)与“云”基站融合的发展,从如何实现网络虚拟化、如何提高频谱利用效率、如何提供更开放的平台等方面对新一代信关站架构提出了展望。
【图文】：

示意图,信关,示意图

图 1.1 Thuraya 系统信关站构成示意图体结构上看，，Thuraya 系统的信关站采用的是与地面 2G\GSM 体制为接入网与核心网两个部分。前者实现无线空中接口的处理，后者以及与地面网络的互联互通。在早期设计中，Thuraya 采用地球同口（GMR-1）体制，电路域的话音业务是主要业务类型。为了实现与网络的互联和互通，信关站内的业务交换是以同步电路传输交换系1 标准）为基础设计的。信关站核心网内的 MSC 处理来自电路业务起的局间呼叫信令，使用电路交换实现 PCM 话音在地面网和卫星。当地面通用 GPRS 技术兴起后，为了处理分组业务，Thuraya 系RS-97 标准的架构，在电路业务支持系统之外，设置一套独立的分包括 SGSN 和 GGSN），用于 IP 分组交换通信[6]。随着近年来 IP 业务采用了 GMR-1 3G 规范，信关站对分组数据业务的支持能力不断提从 R99 版本向更高的版本演进，据悉其最新建设的信关站已采用进的先进架构形式，融合了软交换和 IP 多媒体子系统（IMS）思

信关,核心网

用户终端I-4卫星 I-4卫星应用支持系统BSS网络操作中心NOC卫星控制中心SCCInmarsat London用户终端核心网RF/IF RF/IFRAN1 RAN2BURUM卫星关口站核心网RF/IF RF/IFRAN3 RAN4FUCINO卫星关口站数据通信网DCN因特网PSTN/ISDN GPRS/UMTS虚拟专用网VPNs漫游服务合作者图 1.2 BGAN 网络拓扑结构（双星接入站）BGAN 网络分为 3 个主要部分：CN（核心网）、RAN（无线接入网）和用户设备中，核心网、无线接入网设置在信关站。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN927.23

【参考文献】