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CDMA技術(shù)在衛(wèi)星移動(dòng)通信中的應(yīng)用( 二 )

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③安全保密性 。CDMA采用了擴(kuò)頻解調(diào)后,在信道中傳輸所需要的載波與(噪聲 干擾)的功率比很低(約-20dB左右),即在低功率譜密度下傳輸,有用信號(hào)功率比干擾信號(hào)功率低得多,信號(hào)仿佛沉沒在噪聲之中,不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn),有較強(qiáng)的防截獲能力 。另外,CDMA采用PN碼調(diào)制,不把握發(fā)射信號(hào)的規(guī)律,要進(jìn)行解擴(kuò)是很困難的 。這些都體現(xiàn)了CDMA安全、保密的特點(diǎn) 。
三、移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)
移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要分為兩大類,第一類是同步軌道移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng),主要系統(tǒng)有：Inmarsat-M、Inmarsat-B、MOBILESAT(澳大利亞)、MSAT(USA)等 。其它一些面向個(gè)人通信的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和正在開發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)有：Jet Propulsion Laboratory建議的PASS(Personal Access Satellite System)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),歐洲空間局發(fā)射的Olympus衛(wèi)星系統(tǒng),NASA的ACTS(Advanced Communication Technology Satellite)衛(wèi)星系統(tǒng),日本空間開發(fā)局的ETSVI衛(wèi)星系統(tǒng),歐洲的PRODAT和MSBN移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng) 。
第二類是中低軌道的移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng),美國(guó)的主要系統(tǒng)有：ORBCOMM(Orbital)、STARNET(Starsys)、LOESAT(Marcor)、VITASAT(VITA)和即將投入使用的“銥”系統(tǒng)等 。前蘇聯(lián)COSCON公司提出了一個(gè)全球空間通信系統(tǒng)-Kochon系統(tǒng),該系統(tǒng)采用四個(gè)極地軌道,共32顆衛(wèi)星覆蓋全球,提出雙向電話、數(shù)據(jù)傳輸、定位業(yè)務(wù)、采用L頻段和UHF頻段 。歐洲提出了采用高橢圓軌道(HEO)的ARCHIMEDES系統(tǒng),為歐洲提供移動(dòng)話音通信和高質(zhì)量的數(shù)字音頻廣播業(yè)務(wù)(Digital Audio Broadcast) 。德國(guó)MBB航空公司1990年提出一個(gè)叫Loopus的系統(tǒng),用工作在三個(gè)橢圓軌道上的9顆衛(wèi)星覆蓋北半球,為歐、美、亞洲所共用,使用Ku頻段 。此外還有墨西哥提出了發(fā)射低軌道的衛(wèi)星計(jì)劃,共計(jì)12顆衛(wèi)星,用于拉丁美洲,初期僅提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),最終支持話音的傳輸 。法國(guó)也提出了發(fā)射低軌道的衛(wèi)星計(jì)劃,共發(fā)射5～6顆衛(wèi)星,僅用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。
四、我國(guó)移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型和信道模型
4.1 系統(tǒng)模型
衛(wèi)星移動(dòng)通信可以通過(guò)各種各樣的星座來(lái)實(shí)現(xiàn) 。按軌道高度可以分為同步軌道(GSO)、中軌道(MEO)、低軌道(LEO)以及高橢圓軌道(HEO) 。目前我國(guó)采用的移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型就是全球移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)(Global Mobile Satellite Information System---GMSIS) 。GMSIS系統(tǒng)是由18顆高度為8034Km的衛(wèi)星構(gòu)成的中軌道衛(wèi)星系統(tǒng),衛(wèi)星通信天線的波束張角為2×21.8o,波束覆蓋區(qū)地心角為2×35o,每顆衛(wèi)星共有19個(gè)子波束組成,每個(gè)波束的天線張角為2×6o 。一個(gè)系統(tǒng)的軌道參數(shù)給定之后,我們可以計(jì)算出衛(wèi)星系統(tǒng)在任何時(shí)刻照射在地球表面形成星下點(diǎn)的經(jīng)度和緯度,以及每個(gè)衛(wèi)星及其波束的覆蓋范圍 。
衛(wèi)星下點(diǎn)的緯度和經(jīng)度分別表示為：
Φ=arcsin[sin(i)sin(μ)]
λ=arctan[cos(i)tan(μ)]-TωEλN
其中,μ=μ0 ωsat T衛(wèi)星的相角,i是衛(wèi)星軌道的傾角,λN是衛(wèi)星的右升節(jié)點(diǎn)的經(jīng)度,ωE是地球自轉(zhuǎn)的速度,ωsat=(GM)1/2(REH)-1/3為衛(wèi)星運(yùn)行的角速度,G=6.6684627×10-11m3/Kg/s2為萬(wàn)有引力常數(shù),M=5.977414×1024Kg為地球的質(zhì)量,RE=6378.5×103Km為地球的半徑,H為衛(wèi)星的軌道高度,T為衛(wèi)星自初始時(shí)刻的運(yùn)行時(shí)間 。
我們假設(shè)用戶均勻分布在地球表面,每個(gè)衛(wèi)星的一個(gè)波束照射范圍的地球表面有100個(gè)同時(shí)工作的用戶,即每個(gè)衛(wèi)星覆蓋范圍有1900個(gè)同時(shí)工作的用戶 。
4.2 信道模型
在移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中,移動(dòng)臺(tái)所接收到的信號(hào)不僅有直射信號(hào),還有經(jīng)過(guò)多次路徑反射和散射的信號(hào),即在空間任意接收點(diǎn)上的信號(hào)強(qiáng)度是由多徑信號(hào)矢量合成 。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)在駐波場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí),接收信號(hào)的強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)急劇的隨即起伏,及多徑衰落 。除了受到多徑衰落的快衰落外,還因樓群、樹木和山區(qū)等障礙物的遮擋,用戶接收到的信號(hào)呈現(xiàn)慢的起伏變化,即慢衰落 。此外,用戶接收到的信號(hào)還與衛(wèi)星星上天線有關(guān) 。由于星上天線指向增益不同,在經(jīng)歷相同遮擋和衰落情況下,用戶終端處于波束照射中心和邊緣時(shí)接收到的衛(wèi)星功率不同,相差3dB 。對(duì)于移動(dòng)衛(wèi)星通信信道許多文獻(xiàn)已做了廣泛的研究,我們認(rèn)為用戶終端主要跟蹤移動(dòng)衛(wèi)星通信中的直射路徑信號(hào)進(jìn)行解調(diào),并且信號(hào)受到的遮擋概率和受到的遮擋后信號(hào)衰落都與用戶終端的仰角有關(guān),星上天線采用拋物天線模型 。

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