与中国电信业相关的无线通信或卫星通信前沿技术。

随着移动通信系统的发展，卫星移动通信系统发挥着越来越重要的作用。卫星通用移动通信系统(SUMTS)将为UMTS用户提供全球覆盖，以便用户可以在任何地方进行通信。为了给未来的固定和移动通信提供全球覆盖，卫星系统是必不可少的。卫星部分将在全球信息基础设施(GII)中发挥非常重要的作用，欧洲COST252工作组正在制定相关的卫星个人通信标准。3G移动系统的数据速率范围为144kb/s至2Mb/s，卫星部分速率上限为144 KB/s..在act项目和Ka波段商用系统中，卫星部分旨在为固定和移动终端提供更高的数据速率。3G全球多卫星多波束系统采用码分多址技术，如欧洲欧空局的宽带CDMA卫星系统(SW-CDMA)，是卫星宽带/时分多址技术与CDMA技术的结合。

二、卫星系统结构

卫星系统有助于基于TCP/IP的互联网应用的增长，特别是需要高带宽和按需带宽灵活性的多媒体服务。因此，ATM、TCP/IP和卫星技术将是未来全球系统联网的基础。

卫星是网络基础设施的一部分，它与地面骨干网的互操作性非常重要，有助于提供QoS和兼容不同类型的业务。

1.系统状况

SUMTS-SUMTS网络与地面网络相连，提供2MB/s的数据速率..

SATM(卫星异步传输模式)-对于卫星ATM的分层实现有两种不同的观点。一种是在不改变现有卫星协议结构的情况下，将ATM协议放在非ATM卫星协议平台上。另一种观点认为，卫星网采用完整的ATM结构，其中卫星部分的ATM层为S-ATM(以区别于地面固网的ATM层)，支持传统的ATM业务、TCP/IP应用和UDP/IP应用。前者的优点是卫星平台对不同用户终端的协议标准是透明的；卫星接入协议在网关站结束，不会被外部网络看到；没有必要修改现有的卫星标准。缺点是很难为不同的协议提供最佳性能。具有这种层次结构的卫星ATM称为非ATM上的ATM封装。后者的优点是适用于高度集成的星地ATM环境，缺点是协议复杂，需要修改现有的卫星协议和网间接口协议。

SIP(卫星IP)——使用IP传输，可以直接连接到IP骨干网，也方便采用新的互联网标准，如IPv6、RSVP、移动IP等。具有卫星星际链路(ISL)的卫星系统可以使用冗余路径并避免网络拥塞。在LEO卫星网络中，IP路由是有吸引力的，它支持组播和与地面IP网络组网，但不适合电路交换网络。不同的商用系统采用不同的方法:Celestri和SkyBridge将ATM纳入卫星交换；Teledesic使用专用的无连接自适应路由协议来提供快速分组交换。

2.系统需求

容量SUMTS为单个用户提供的数据速率可达144kb/s/s，Ka频段宽带卫星系统为每个用户提供的数据速率如下:Teledesic全球卫星系统上行16kb/s？2Mb/s，下行是16kb/s？64Mb/s；Spaceway上行16kb/s？6Mb/s，下行最高92mb/s；Astrolink上行最高可达20Mb/s，下行最高可达155mb/s。

频段——目前UMTS的频段是1885？2025MHz和2110？2200MHz，卫星部分只剩下30MHz。卫星移动通信(MSS)的上行链路和下行链路分别工作在L和S频段，反馈链路在C频段提供传统的窄带业务。提供宽带服务，Ka频段(20？30GHz)和极高频率(EHF)频带(40？50GHz).

3.卫星星座

目前，大多数卫星系统采用地球静止轨道(GEO)卫星系统。地球同步轨道的性能受传输延迟的影响，传输延迟为0.5秒，即从卫星到地面的传播时间。这对实时业务流非常不利。

新一代宽带系统要求极低的时延，这就要求在非静止轨道(NGEO)星座中有更多的中低轨道卫星。LEO卫星(高度500？2000km)有10-40ms的时延，但是LEO卫星的覆盖范围比较小，传输时有很大的多普勒频移。为了保持实时传输不中断，这需要频繁的星间切换，这意味着波束间的切换需要巨大的信令开销(一个波束相当于地面蜂窝系统中的一个小区)。

中轨道(MEO)卫星(高度2000？20000公里)位于GEO和LEO卫星之间。在用户切换到下一颗卫星之前，它可以持续一个小时。

也可以使用其他卫星星座。例如，HEO卫星系统的远地点和近地点相距甚远。商业Ellipso和Pentriad系统是HEO卫星，当卫星沿远地点缓慢移动时，可以提供通信服务。然而，这些系统只限于特定的服务。

移动性治理机制——运营商之间切换呼叫时，由于NGEO星座卫星的动态移动，采用GSM的方法进行移动性治理会导致很大的信令开销，可以通过计算用户呼叫时需要FES切换的概率来克服。在这种移动性管理机制中，当移动终端离开FES一定距离时，它更新其位置。用户的移动性由基于卫星的定位系统检测。FES区域内的终端可以进行位置更新，在一定范围内可以不进行FES切换。服务提供商的QoS(包括FES切换概率、呼叫丢失率等。)决定了FES服务区的大小。

SATM -许多移动性问题与无线ATM网络有关，例如虚拟连接树，它可以用于动态卫星FES网络。按照原有的虚拟连接树算法，移动终端可以在较大区域内自由漫游。这个区域由几个无线接入点覆盖，并且使用预定义的虚拟电路来执行切换。当建立呼叫时，移动用户访问虚拟连接树，并在连接树的中间交换点建立查找表。

在S-ATM网络中，连接树的根可以是GTW站或ATM交换机。叶节点是输入部分，即一个或一组梁。虚拟树将根据卫星的运动动态地建立和释放。当移动用户接入卫星站并发起呼叫时，可以精确地计算其位置，并且可以精确地猜测其下一次切换时间。在呼叫建立阶段，可以根据移动多波束状态猜测用户切换的次数和方向。从这个角度来看，它比地面移动系统更有优势，因为可以预先定义访问波束列表。

8.协议

s-ATM-宽带卫星网络有两种主要协议:

ATM协议封装和快速分组交换用于卫星部分的用户建立和管理。根据卫星的接口和网关，卫星协议支持不同的协议标准。现有协议不需要修改，但是会增加分组的开销，降低协议的效率。

一种与ATM协议栈高度集成的方案是用S-ATM层代替标准ATM层，只需要相应修改信元头和功能。MAC使用MF-TDMA或CDMA。

两种协议有很多相似之处，都有固定的信息单元，可以通过不同的网络接口承载控制数据和用户数据。当网络被连接时，用户数据以不同的高层协议被建立、维护、发布和传输。未来2？五年内，Ka频段的大部分标准将采用新版ATM协议层。S-ATM信元标头包含必要的路由和控制信息。诸如部分分组丢弃(PPD)之类的不同技术可用于检测卫星交换中的错误信元。

PRMA-典型的分组预约多址协议(PRMA)用于地面蜂窝系统。它基于时隙ALOHA接入技术和TDMA传输模式，结合时隙预约机制的随机接入。通过利用呼叫中的静默期，可以在一个信道上多路复用多个呼叫。因此，分配给终端的时隙不是固定的，而是根据当前活动的终端动态处理的。PRMA在管理语音和数据流以及提高容量方面优于TDMA。

一种改进的PRMA机制PRMA-HS可用于语音业务中的实时可变比特率VBR业务和数据业务中的可用比特率ABR业务。当终端等待接收预约结果时，终端不停止竞争。该机制可以提供更高的效率，并且对LEO系统中的时延不敏感。因此，PRMA-HS可以作为未来移动通信系统的统一MAC协议解决方案。

9.空中接口

卫星传播和卫星分集是两个主要问题，因为NGEO卫星星座可能用于未来的移动和卫星服务。低地球轨道、中地球轨道、HEO和地球同步轨道系统已经在L波段进行了测试。在EHF，一些相关测试表明，在直达路径上存在阴影效应，在郊区道路上几乎没有回声。与L波段相比，EHF波段回波少，衰减高。在市区，阴影效应的信号更加明显。

在EHF频段，Lntz提出了一种信道模型，它有两种类型:好信道服从莱斯分布，差信道服从瑞利分布，分别对应于没有阴影效应和有阴影效应的情况。考虑到上行链路的功率限制，减少阴影效应的措施有:路径分集和卫星分集。

使用有源天线阵列，波束服务区域可以通过配置卫星天线以覆盖固定波束或形状和大小来动态改变。在这两种情况下，最重要的需求是业务领域的持续覆盖。

动态覆盖系统的容量大大提高，而且还有很高的卫星分集概率(>:90%)，所以对未来系统的设计很有吸引力。

第三，CDMA系统

在3G中，SUMTS采用WCDMA，适合可变速率业务，CDMA技术是S-UMTS的基础。

1.TCH代码

TCH码是一种长度为n=2m的二元非线性非系统循环分组码。它在FEC和最大似然判决译码中表现出良好的性能，并且可以在译码器中用DSP实现。

TCH序列具有良好的自相关和互相关特性，这一点非常重要，因为CDMA系统不仅依靠互相关特性来降低用户间的干扰，还依靠自相关特性来进行同步。因此，TCH码可以使用简单的相关接收机来检测CDMA中的不同用户。

2.CDMA接收机

CDMA使用具有时变结构的节点，并使用多用户检测来减少多径衰落。由于多址干扰(MAI)，传统CDMA通信系统中单用户接收机的性能不是很好。

尽管最优多用户检测算法提供了高容量潜力和性能改进，但实现起来很复杂。因此，提出了次优方案，例如去相关检测或多级接收器。SW-CDMA中的一种多用户消除检测机制，接收机具有分层结构，对于所有干扰用户，根据用户的需求，在做出最终决策之前，并行干扰消除多用户检测器(PIC)执行基于选择(S-PIC)的检测。接收机的基本假设是匹配滤波器的输出分成两个不同的组。在整个接收信号中直接检测并消除可靠信号。在确定不可靠的信号或拷贝之前，不需要进一步的处理延迟。

因此，并行干扰消除方法比RAKE接收机具有更好的性能和更低的复杂度。

不同于盲自适应多用户检测，在采用BPSK的DS-CDMA卫星通信系统中，有必要对LEO和MEO卫星移动通信系统的性能进行分析和估计。接收机用于基站的上行链路卫星链路端点，并且通信系统在使用具有多径衰落的卫星信道的用户之间缺乏同步。这些机制基于由Verli、Honig和Madhow提出的盲自适应多用户检测。在前一种机制中，盲接收机包括不同的检测器，而后者垂直检测整个接收信号。它在复杂性和性能之间取得了很好的平衡。与传统的单用户接收机相比，多用户检测系统对远近效应有很好的效果。它不需要训练序列，只需要必要的用户信息(如活跃用户数、处理增益等。).

四。结束语

为了给未来的移动和个人通信系统提供全球覆盖，卫星系统是必要的。本文介绍了新一代卫星个人通信系统COST252。COST252的工作包括:MF-TDMAMAC协议的程序实体；LEO系统中的路由算法(DT-DVTR)和星间链路度量：地球同步轨道和低地球轨道星座中的资源管理、DCA技术；使用PRMA等的协议。下一代移动和固定卫星业务将使用IP技术，这是未来的一个研究方向。