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alc起控功率-回复题目: ALC起控功率: 看清其机制与应用引言:在现代无线通信系统中，自适应增益控制（ALC）是一种重要的技术，通过自动控制放大器的增益，使得输入和输出之间的功率保持恒定。
本文将详细解析ALC的工作原理、应用领域及其在无线通信系统中的重要性。
第一部分：ALC的基本原理1. ALC概述在无线通信系统中，ALC是一种利用反馈控制技术，自动调节放大器电路的放大程度，以使输出功率保持恒定的技术。
它能有效地控制系统的动态范围，并提高系统的整体性能。
2. ALC的工作原理ALC的基本原理是反馈控制。
它通过在放大器的输入端和输出端之间添加一个反馈回路，以测量输出功率，并将其与预设的目标功率进行比较。
根据比较结果，系统会自动调整放大器的增益，使输出功率始终保持在目标值附近。
3. ALC的关键元件ALC系统通常由以下关键元件组成：- 功率检测器: 用于测量输出功率并提供反馈信号。
- 比较器: 将测量得到的功率与目标功率进行比较。
- 控制器: 根据比较结果，调整放大器的增益。
- 放大器: 根据控制信号，调整输出功率。
第二部分：ALC的应用领域1. 无线通信系统ALC技术广泛应用于无线通信系统中的各个环节，如基站的发射机、接收机、中继站等。
它可以提高通信系统的动态范围，增强信号的可靠性和传输质量。
2. 电视广播与卫星通信ALC技术在电视广播和卫星通信系统中也起着重要作用。
它可以确保信号质量的稳定性，避免信号过强或过弱造成的干扰和衰减问题。
3. 音频和视频放大器ALC技术还广泛应用于音频和视频放大器中，如音响系统、录音棚等。
它可以调节放大器的增益，保证音频和视频信号的输出功率稳定，并避免过载和失真。
第三部分：ALC在无线通信系统中的重要性1. 动态范围控制ALC技术能够控制系统的动态范围，使其适应不同的输入信号强度，从而避免动态范围过大或过小造成的信号失真和丢失。
2. 传输质量提升由于ALC技术可以使输出功率始终保持在目标功率附近，因此可以提高信号的传输质量和可靠性，降低误码率。
低轨卫星通信系统的功耗管理技巧随着科技的不断发展和社会的进步，低轨卫星通信系统被广泛应用于无线通信、遥感、导航和气象等领域。
然而，低轨卫星通信系统面临一个重要的挑战：功耗管理。
与传统的地面通信系统相比，低轨卫星通信系统在能量供应和处理资源方面更加困难，因此需要采取一些有效的功耗管理技巧来优化系统性能和延长卫星的寿命。
首先，对于低轨卫星通信系统的功耗管理，有效的能量管理是关键。
设计合理的能量管理策略可以降低整个卫星系统的功耗。
例如，利用睡眠模式和醒来模式来控制卫星的运行时间和休眠时间，以减少能量消耗。
同时，通过优化处理器、传感器和存储器的功耗模式，合理分配能量资源，可以提高系统的能效，并延长卫星的使用寿命。
其次，有效的数据压缩和传输策略也是低轨卫星通信系统功耗管理的重要技巧之一。
传输大量的数据会消耗大量的能量资源，而传输和存储数据的过程中也会产生大量的功耗。
因此，对于卫星通信系统来说，压缩数据是非常必要的。
合理选择适合通信环境和数据特征的数据压缩算法，可以降低传输所需的带宽和能量，并且在一定程度上提高数据传输的可靠性。
另外，动态功耗管理技巧也是低轨卫星通信系统中常用的方式。
通过根据系统工作状态的实时变化，动态地管理功耗，可以进一步减少系统的能量消耗。
例如，根据卫星系统在不同传输距离和天线方向上的信号强度和距离，调整功率控制策略，使得功率在最小的情况下仍然能够满足通信要求。
采用智能的功耗管理系统，对卫星的实时电能消耗情况进行分析和优化，也可以有效地降低系统的功耗。
此外，温度管理也是低轨卫星通信系统功耗管理中不可忽视的方面。
由于卫星在轨运行时存在着温度的变化，温度对于系统的稳定性和可靠性有着重要的影响。
合理的温度管理策略可以减少功耗的变化，并保证整个卫星系统的稳定运行。
例如，采用合适的散热结构，有效减少系统的热量积聚，保持系统在适宜的温度范围内工作。
此外，采用动态的温度管理技术，根据不同的工况和环境要求，调整卫星系统的温度控制策略，也可以降低功耗。
高利用率低轨卫星通信系统的信道管理方法分析随着卫星通信技术的不断发展，低轨卫星通信系统成为了一种重要的通信手段。
低轨卫星通信系统具有较低的传输时延、较高的传输速率和较大的传输容量等优点，但也面临着信道资源紧缺的挑战。
为了充分利用低轨卫星通信系统的信道资源，需要采用适当的信道管理方法。
本文将对高利用率低轨卫星通信系统的信道管理方法进行分析。
一、频谱分配技术频谱分配技术是提高低轨卫星通信系统信道利用率的关键方法之一。
传统的频谱分配技术主要包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。
这些技术在低轨卫星通信系统中都有自己的优势和适用场景。
频分多址（FDMA）是一种将频谱划分为多个不重叠的子信道，每个用户占用一个或多个子信道的技术。
在低轨卫星通信系统中，可以将卫星轨道划分为多个区域，每个区域分配给一个或多个用户使用。
这种方法可以有效地避免不同用户之间的干扰，提高信道利用率。
时分多址（TDMA）是一种将时间划分为多个时隙，每个用户占用一个或多个时隙的技术。
在低轨卫星通信系统中，可以将卫星通信时间划分为不同的时隙，每个用户在特定的时隙内进行通信。
这种方法可以使不同用户的通信过程互不干扰，提高信道利用率。
码分多址（CDMA）是一种将用户的信息用不同的扩频码进行编码，然后在同一频带上同时传输的技术。
在低轨卫星通信系统中，可以将不同用户的信息用不同的扩频码进行编码，然后在同一频带上同时传输。
这种方法可以提高频谱利用率，提高信道利用率。
二、功率控制技术功率控制技术是提高低轨卫星通信系统信道利用率的另一种重要方法。
在低轨卫星通信系统中，由于卫星与地面站距离较近，信道衰落较小，可以采用适当的功率控制技术来减小功率的发送，从而降低整个系统的干扰水平。
功率控制技术的原理是根据信道质量的情况，动态调整用户的发送功率。
当信道质量较好时，可以适当减小功率的发送，降低干扰水平，提高信道利用率。
当信道质量较差时，可以适当增加功率的发送，保证通信质量。
卫星通信中的频谱分配与资源调度随着科技的不断发展，卫星通信越来越成为人们重要的通信工具。
卫星通信的频谱分配和资源调度是保障通信质量和可靠性的关键因素。
本文将对卫星通信中的频谱分配和资源调度做出详细的分析。
一、频谱分配频谱是指电磁波传播的频率范围，而频谱分配则是指将频谱不同频段划分给不同的卫星通信系统或者服务运营商。
由于频谱是有限的，卫星通信系统需要和其他无线电通信系统进行频谱共享。
频谱分配需要遵循国际法和国际标准，卫星通信系统需要在其中进行频谱规划，以确保不同的卫星通信系统之间能够互相协调和交互。
1.1国际频谱规划国际电信联盟（ITU）是卫星通信频率规划和分配的国际组织。
ITU下设有工程师和技术专家组成的协调委员会，负责研究和制定卫星通信频率规划和分配的国际标准。
通过国际协定，ITU规定了卫星通信和无线电通信各自的频谱范围和频率。
ITU分为三个区域，每个区域都有频谱规划和分配的权力和责任。
1.2卫星通信频谱规划卫星通信频谱规划需要考虑一系列因素，如通信卫星的传输带宽、数据传输速度和传输距离等。
卫星通信系统分为两类：地球站之间的通信和广播卫星服务（BSS）。
BSS广泛应用于卫星电视、天气预报和导航等领域。
在频谱规划中，需要考虑不同类型卫星通信之间的相互干扰，以保证各系统之间的无缝连接和互通。
二、资源调度资源调度是指通过有效的管理和优化卫星资源，从而能够满足卫星通信的高质量需求。
卫星通信资源主要包括通信信道、功率和处理能力等方面。
通过合理分配和调度卫星通信资源，可以提高卫星通信的效率和可靠性。
2.1卫星路由卫星路由决定了卫星通信的传输路径。
实现卫星路由需要基于距离、带宽、传输速度、信号强度和传输延迟等多个因素进行考虑。
当卫星上的信道繁忙时，卫星通信系统需要通过路由的调整来进行资源调度，从而使通信效果达到最佳。
2.2功率控制在卫星通信系统中，功率控制是优化传输效率的重要手段。
通常来说，功率越强，信号越稳定，但同时也会加大干扰和能耗。
CDMA卫星通信系统最优上行链路功率控制辜方林;张杭;崔志富【摘要】针对码分多址(CDMA)卫星通信系统吞吐量受限于卫星转发器的饱和通量密度(SFD)的特点,提出了在此约束下最大化系统吞吐量的非线性规划功率控制模型,利用原始一对偶方法求解,通过地球站之间有限的信息交互,实现了一种分布式的功率控制算法.仿真结果表明,该算法能较快收敛且接收天线的功率通量密度有效收敛于饱和通量密度,相对于传统的分布式功率控制(DPC)算法,能有效提高系统的吞吐量.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2010(030)009【总页数】4页(P2512-2514,2518)【关键词】卫星通信;功率控制;饱和通量密度;吞吐量【作者】辜方林;张杭;崔志富【作者单位】解放军理工大学通信工程学院,南京,210007;解放军理工大学通信工程学院,南京,210007;解放军理工大学通信工程学院,南京,210007【正文语种】中文【中图分类】TN927.2;TP393.070 引言目前，卫星通信已经广泛应用于抗震救灾、偏远地区通信以及军事行动，如何合理地分配卫星通信系统中各个地球站的发射功率，增大通信系统的吞吐量一直是研究热点。
文献［1］研究了Ka频段的开环功率控制算法，即用接收到的下行链路降雨衰减值通过频率转换估计上行链路的降雨衰减值，通过接收机传送给相应的处理器，与晴空时的信号相比较，经过处理进行功率控制，从而达到对上行链路的降雨衰减进行补偿。
但是该算法没有考虑降雨对系统中其他用户的影响，因而是片面的。
近年来，认知无线电技术得到迅猛发展，特别是2003年联邦通信委员会(Federal Communications Comm ission，FCC)提出“干扰温度”的概念［2］后，国内外许多学者针对非授权用户在干扰温度的约束下的功率控制问题进行了广泛而深入的研究，取得了许多成果。
文献［3］研究了网络在测量点干扰温度约束的条件下，最大化网络吞吐量的问题，得到了一种分布式功率控制(Distributed Power Control，DPC)算法。
无线通信系统中的功率控制技术在当今高度互联的世界中，无线通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从手机通话到无线网络连接，从卫星通信到物联网设备之间的信息传输，无线通信系统在各个领域发挥着关键作用。
而在这个复杂的系统中，功率控制技术是一项至关重要的关键技术，它对于提高通信质量、增加系统容量、降低干扰以及延长移动设备的电池寿命都具有重要意义。
想象一下，在一个繁忙的无线通信环境中，多个用户同时通过同一频段进行通信。
如果每个用户都以最大功率发送信号，那么将会产生严重的干扰，导致通信质量下降，甚至通信中断。
这就好比在一个嘈杂的房间里，大家都大声喊叫，反而谁也听不清对方在说什么。
此时，功率控制技术就像是一个智能的音量调节器，它能够根据通信环境的变化，动态地调整每个用户的发送功率，从而有效地减少干扰，提高通信的可靠性。
功率控制技术的核心目标是在满足通信质量要求的前提下，尽可能地降低发射功率。
这不仅可以减少对其他用户的干扰，还能节省能源，延长移动设备的电池使用时间。
例如，当一个移动设备靠近基站时，由于信号强度较好，它可以降低发射功率；而当设备远离基站时，则需要适当提高发射功率以保持良好的通信连接。
在无线通信系统中，功率控制可以分为开环功率控制和闭环功率控制两种主要类型。
开环功率控制是一种相对简单的方法，它基于接收信号的强度或其他一些预先设定的参数来估计所需的发射功率。
例如，在 GSM 系统中，移动台会根据接收到的基站信号强度来调整自己的发射功率。
这种方法的优点是响应速度快，但由于没有考虑到信道的变化和干扰情况，其准确性相对较低。
闭环功率控制则更加精确和灵活。
在这种模式下，接收端会根据接收到的信号质量，例如误码率、信噪比等，向发射端反馈控制信息，发射端根据这些反馈信息来调整发射功率。
这就像是两个人在对话，如果一方听不清另一方的声音，就会告诉对方“大声点”或“小声点”，以便对方能够调整音量，达到最佳的交流效果。
为了实现有效的功率控制，需要精确地测量和估计信道特性。
1. 卫星通信系统中，地球站的主要功能是什么？A. 发射信号到卫星B. 接收卫星信号C. 发射和接收信号D. 数据处理2. 以下哪种频段常用于卫星通信？A. VHFB. UHFC. L-bandD. X-band3. 卫星通信中的“上行链路”指的是什么？A. 从地球站到卫星的信号传输B. 从卫星到地球站的信号传输C. 卫星之间的信号传输D. 地球站之间的信号传输4. 卫星通信系统中，常用的调制方式是什么？A. ASKB. FSKC. PSKD. QAM5. 以下哪项技术用于提高卫星通信的频谱效率？A. 多址技术B. 编码技术C. 多普勒效应补偿D. 频率复用技术6. 卫星通信中的“多址技术”包括哪些？A. FDMAB. TDMAC. CDMAD. 以上都是7. 卫星通信系统中，常用的天线类型是什么？A. 抛物面天线B. 平板天线C. 螺旋天线D. 喇叭天线8. 卫星通信中的“星间链路”是什么？A. 卫星与地球站之间的链路B. 卫星与卫星之间的链路C. 地球站与地球站之间的链路D. 卫星与地面站之间的链路9. 卫星通信系统中，常用的跟踪技术是什么？A. 手动跟踪B. 自动跟踪C. 半自动跟踪D. 以上都不是10. 卫星通信中的“频率规划”主要考虑哪些因素？A. 频率分配B. 频率干扰C. 频率复用D. 以上都是11. 卫星通信系统中，常用的功率控制技术是什么？A. 开环功率控制B. 闭环功率控制C. 混合功率控制D. 以上都是12. 卫星通信中的“极化”技术包括哪些？A. 线性极化B. 圆极化C. 椭圆极化D. 以上都是13. 卫星通信系统中，常用的信道编码技术是什么？A. 卷积码B. 分组码C. Turbo码D. 以上都是14. 卫星通信中的“多普勒频移”是什么？A. 频率的增加B. 频率的减少C. 频率的变化D. 频率的稳定15. 卫星通信系统中，常用的信号处理技术是什么？A. 调制解调B. 编码解码C. 滤波D. 以上都是16. 卫星通信中的“星上处理”技术包括哪些？A. 信号转发B. 信号处理C. 信号存储D. 以上都是17. 卫星通信系统中，常用的网络管理技术是什么？A. 网络监控B. 网络配置C. 网络优化D. 以上都是18. 卫星通信中的“链路预算”主要考虑哪些因素？A. 发射功率B. 接收灵敏度C. 路径损耗D. 以上都是19. 卫星通信系统中，常用的天线增益是什么？A. 天线的方向性B. 天线的效率C. 天线的尺寸D. 以上都是20. 卫星通信中的“波束覆盖”技术包括哪些？A. 点波束B. 区域波束C. 全球波束D. 以上都是21. 卫星通信系统中，常用的频率转换技术是什么？A. 上变频B. 下变频C. 中频转换D. 以上都是22. 卫星通信中的“星上交换”技术包括哪些？A. 电路交换B. 分组交换C. 混合交换D. 以上都是23. 卫星通信系统中，常用的信号同步技术是什么？A. 时间同步B. 频率同步C. 相位同步D. 以上都是24. 卫星通信中的“星上资源管理”技术包括哪些？A. 功率管理B. 频率管理C. 带宽管理D. 以上都是25. 卫星通信系统中，常用的信号干扰抑制技术是什么？A. 干扰检测B. 干扰消除C. 干扰抑制D. 以上都是26. 卫星通信中的“星上存储”技术包括哪些？A. 数据存储B. 信号存储C. 信息存储D. 以上都是27. 卫星通信系统中，常用的信号检测技术是什么？A. 信号强度检测B. 信号质量检测C. 信号完整性检测D. 以上都是28. 卫星通信中的“星上控制”技术包括哪些？A. 姿态控制B. 轨道控制C. 电源控制D. 以上都是29. 卫星通信系统中，常用的信号转发技术是什么？A. 直接转发B. 中继转发C. 混合转发D. 以上都是30. 卫星通信中的“星上通信协议”包括哪些？A. TCP/IPB. UDPC. 卫星专用协议D. 以上都是31. 卫星通信系统中，常用的信号调制技术是什么？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 以上都是32. 卫星通信中的“星上数据处理”技术包括哪些？A. 数据压缩B. 数据加密C. 数据解密D. 以上都是33. 卫星通信系统中，常用的信号解调技术是什么？A. 解调器B. 解码器C. 解调解码器D. 以上都是34. 卫星通信中的“星上电源管理”技术包括哪些？A. 太阳能电池B. 蓄电池C. 电源转换D. 以上都是35. 卫星通信系统中，常用的信号编码技术是什么？A. 信源编码B. 信道编码C. 混合编码D. 以上都是36. 卫星通信中的“星上热管理”技术包括哪些？A. 散热器B. 热管C. 热控制D. 以上都是37. 卫星通信系统中，常用的信号传输技术是什么？A. 无线传输B. 有线传输C. 混合传输D. 以上都是38. 卫星通信中的“星上导航”技术包括哪些？A. GPSB. 北斗C. 伽利略D. 以上都是39. 卫星通信系统中，常用的信号接收技术是什么？A. 接收机B. 解调器C. 接收解调器D. 以上都是40. 卫星通信中的“星上数据传输”技术包括哪些？A. 数据链路B. 数据网络C. 数据交换D. 以上都是41. 卫星通信系统中，常用的信号发射技术是什么？A. 发射机B. 调制器C. 发射调制器D. 以上都是42. 卫星通信中的“星上数据管理”技术包括哪些？A. 数据存储B. 数据处理C. 数据传输D. 以上都是43. 卫星通信系统中，常用的信号处理技术是什么？A. 信号滤波B. 信号放大C. 信号转换D. 以上都是44. 卫星通信中的“星上数据交换”技术包括哪些？A. 数据转发B. 数据处理C. 数据存储D. 以上都是45. 卫星通信系统中，常用的信号放大技术是什么？A. 低噪声放大器B. 功率放大器C. 混合放大器D. 以上都是46. 卫星通信中的“星上数据存储”技术包括哪些？A. 固态存储B. 磁盘存储C. 光盘存储D. 以上都是47. 卫星通信系统中，常用的信号转换技术是什么？A. 频率转换B. 信号格式转换C. 信号类型转换D. 以上都是48. 卫星通信中的“星上数据处理”技术包括哪些？A. 数据压缩B. 数据加密C. 数据解密D. 以上都是49. 卫星通信系统中，常用的信号滤波技术是什么？A. 低通滤波B. 高通滤波C. 带通滤波D. 以上都是50. 卫星通信中的“星上数据传输”技术包括哪些？A. 数据链路B. 数据网络C. 数据交换D. 以上都是51. 卫星通信系统中，常用的信号放大技术是什么？A. 低噪声放大器B. 功率放大器C. 混合放大器D. 以上都是52. 卫星通信中的“星上数据存储”技术包括哪些？A. 固态存储B. 磁盘存储C. 光盘存储D. 以上都是53. 卫星通信系统中，常用的信号转换技术是什么？A. 频率转换B. 信号格式转换C. 信号类型转换D. 以上都是答案1. C2. D3. A4. C5. D6. D7. A8. B9. B10. D11. D12. D13. D14. C15. D16. D17. D18. D19. D20. D21. D22. D23. D24. D25. D26. D27. D28. D29. D30. D31. D32. D33. D34. D35. D36. D37. A38. D39. D40. D41. D42. D43. D44. D45. D46. D47. D48. D49. D50. D51. D52. D53. D。
卫星通信系统与卫星通信技术分析随着科技的不断发展，卫星通信系统在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
它通过卫星与地面站之间的通信，实现了全球范围内的信息传输和通信服务。
卫星通信系统的普及不仅带来了便利和高效的通讯服务，也在地面通信无法覆盖的区域提供了重要的通讯支持。
本文将对卫星通信系统及其相关技术进行深入分析。
一、卫星通信系统卫星通信系统是通过卫星与地面站之间的通信连接，实现信息传输和通信服务的系统。
通常包括卫星、地面站和用户终端等部分。
卫星通信系统的关键技术包括发射、传输、接收和处理等环节，每一个环节都需要高精度的技术支持。
1. 卫星卫星是卫星通信系统的核心组成部分，一般由发射天线、载荷、动力系统、存储系统等部分组成。
载荷是卫星传输信息的关键部分，它包括了信号的发射和接收器、天线等设备。
通过载荷系统，卫星能够实现信息的接收和发送，并将其传输到地面站或用户终端。
2. 地面站地面站是卫星通信系统的另一个重要组成部分，它用于与卫星进行双向通信。
地面站由天线、发射接收设备、信号处理设备等部分组成。
当地面用户需要进行通信时，地面站通过发射天线向卫星发送信号，并通过接收天线接收卫星传输的信号，完成信息交换的过程。
3. 用户终端用户终端是卫星通信系统中的最终用户设备，它通过卫星进行通信和信息传输。
用户终端通常包括卫星电话、卫星电视接收器、卫星定位接收器等设备。
用户终端设备通过接收卫星传输的信号，实现了通信、定位、导航和信息接收等功能。
卫星通信技术是支撑卫星通信系统实现通信和信息传输的关键技术。
它主要涉及到卫星发射接收、信号处理、频谱管理等方面的技术。
1. 频率与频率复用在卫星通信系统中，频率是信息传输的关键要素。
卫星通信用户使用的频率是有限的，为了提高频谱资源的利用率，需要采用频率复用技术。
频率复用技术能够实现多个用户共享同一频谱资源，通过不同的调制方案或多址接入技术，使得不同用户之间的信号不会互相干扰，从而实现了频谱资源的有效利用。
Technology Study技术研究DCW11数字通信世界2019.121 信道资源与功率资源随着卫星通信技术的快速发展和广泛应用，卫星通信系统越来越庞大，信道资源和功率资源成为限制卫星通信系统发展的关键因素[1]。
在卫星通信系统中，卫星转发器的信道资源和地球站的功率资源是极其珍贵的系统资源，合理使用和分配信道资源、功率资源可以有效的增加系统容量及通信可靠性。
信道资源的使用分配是为降低邻道干扰的同时实现频谱效率最大化，受调制解调方式及收发设备性能影响，其方案在系统建成之初即已确定。
而功率控制则从通信系统建成开始，跟随系统的扩建、改造、维修等不断调整修正。
2 系统分析卫星通信系统是一个功率受限系统，功率控制是其最重要的功能之一[2]。
由于卫星转发器有容量和功率限制，因此控制发射功率使得地球站接收的卫星信号均能达到可靠通信所需的最小信噪比，则卫星通信系统可在容量允许范围内提供更多的通信数量。
卫星通信的功率控制是根据地球站接收信号的信噪比等指标，在保证通信质量的条件下，适时改变地球站的发射电平来补偿卫星信道中的损耗和衰减，使得系统和转发器性能最优[3]。
传统的功率控制采用功率参考值控制方案，对系统站型进行统一分类，设置固定的参考功率值，进行功率的简单调整和限制[4]。
此方案模型简单，没有充分考虑不同地区的雨衰、场强分布以及地球站的天线尺寸、功放大小、接收能力、线路衰减等因素，使得功率控制效果较差。
结果便是地球站发送功率不均衡，部分地球站发送超大功率信号，恶化卫星转发器底噪，整个系统的承载能力大大降低。
为了解决传统功率控制方法带来的问题，本文深入研究卫星通信系统链路中的传输规律，充分考虑各方面影响因素，推导出地球站接收功率的计算公式。
依据理论推导公式，提出了一种适合大型卫星通信系统的功率控制方案，并给出详细的实施步骤。
2.1 站内上行发射线路分析在卫星通信地面站中，上行发射功率的影响设备有：调制器、上行处理设备、上变频器、高频功率放大器、卫星天线，如图1所示[5]。
卫星通信系统中的功率控制技术王 喜* 朱小流** 廖晓谈***摘 要本文讨论了卫星通信系统中的功率控制技术,在保证用户通信质量的前提下,最低限度的降低发射功率,减少系统干扰,增加系统余量。
本文给出了功率控制的具体方案。
关键词:卫星通信 功率控制Po w er Contro l T echnology i n Satellite Co mm unication Syste mW ang X i Zhu X iao li u Liao X iaotanA bstractTh is paper presents discussion on t h e po w er contro l techno logy to obta i n ed the lo w estm un i m um trans m it po w er reqired for the pur pose of reduced syste m i n terferencce and increased syste m a llo w rance.The paper g i v es the deta ils of po w er contro l sche m e.K ey w ords:satellite co mm unication po w er contr o l卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。
卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。
地球站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。
卫星通信具有通信范围大、不易受陆地灾害影响、建设速度快、易于实现广播和多址通信和电路和话务量可灵活调整等优点。
随着卫星业务向宽带化发展,越来越多的卫星将工作在Ka频段,该频段雨衰严重,功率控制也是抗雨衰的重要策略之一,因此,研究卫星移动通信中的功率有效控制技术具有十分重要的意义。
* 作者系南京熊猫汉达科技有限公司系统部工程师** 作者系南京熊猫汉达科技有限公司系统部工程师*** 作者系南京熊猫汉达科技有限公司系统部助理工程师一、功率控制技术简介卫星通信系统中功率控制技术主要是指在保证用户通信质量的前提下,最低限度的降低发射功率,减少系统干扰,增加系统余量。
它是在对接收端的接收信号强度和信噪比等指标进行评估的基础上,适时地改变发射功率来补偿无线信道中的路径损耗和衰落,从而既维持通信质量,又不会对无线资源中的其它用户产生额外干扰。
功率控制技术按其不同的分类方法,可以分成不同的类型,如图1所示。
图1 功率控制技术分类以上各种功率控制方法各有其优缺点,具体采用何种功率控制方法应根据具体的信道条件,传输的业务类型而定。
比如在慢衰落信道中,一般可采用开环功率控制,技术简单,反应灵敏;而在快衰落信道中,一般采用闭环功率控制,控制精度高,但距离远时,时延较大。
卫星通信系统是典型的功率受限系统,系统功率控制是保证系统正常工作,提高系统容量的关键技术,Ka频段传播链路中的大气衰减(雨、雪等衰减是主导因素)和波束边缘的影响,会使地球站的收发电平起伏很大,根据I T U的雨衰统计曲线,在Ka频段(30GH z附近),在降雨达到16mm/h(气象定义为大雨)时,K a的雨衰率达到2 9dB/km,而我国的境内降雨高度在4~6km左右,这就意味着Ka频段有12dB以上的雨衰,加上波束边缘的影响,K a频段的链路衰减将会更大,如果要保证每个信道的通信质量而为每一个地球站预留足够的余量,将会大大减小系统通信容量,造成资源浪费,因此必须进行系统功率控制。
二、卫星通信系统中的功率控制算法卫星移动信道与地面移动信道相比有很多不同之处,其中最显著的特点是卫星信道的传输距离远,传播时延大,因此,卫星移动系统一般采用开环功率控制算法。
此外,由于卫星在距离地面很远的太空中运行,且卫星转发器一般是功率受限的,因此,对卫星进行功率控制比对地面基站要难,地面CDMA系统中的很多功率控制算法在卫星移动系统中也是不可行的。
目前,对卫星移动系统中的功率控制算法还相对较少,下面,我对几种常见的功率控制算法作一简单的分析。
1 K a波段卫星通信中的功率控制I TU分配给移动卫星业务(M SS)的频段主要由UH F频段、L/S频段、C频段、Ku频段和Ka频段等很多频段资源组成,其中UH F频段和L/S频段受降雨因素影响不大,可忽略不计。
但由于带宽的限制,目前这些频段已趋向饱和,现在的M SS更多地开始集中在Ku和K a频段。
这个频段雨衰严重(暴雨时超过10dB),采用传统的预留备余量的方法会造成较大的功率资源的浪费。
因此,需进行有效的功率控制。
上行链路功率控制一般采用自适应功率控制算法,其基本思想是:以晴空基带电平为基础,以下行频段的固定信号作为算法的控制参数,通过上下行信号衰落之间频率转换因子,预测出上行链路的总衰减,然后相应的增大发射功率来补偿这种衰落的影响。
这种算法相对比较简单,但当上下行链路不相干性严重时,功率控制误差较大。
文献[7]提出了改进的自适应功率控制算法,在这种算法中,雨衰被抽象成一个对数正态分布的,具有已知统计特征的自回退过程模型,利用MMSE信道估值的方法,从而可以减小功率控制误差。
卫星下行链路一般是功率受限的,功率控制的动态范围不足以补偿雨衰强度的变化。
因此,卫星下行链路一般采用自适应FEC编码技术,其基本思想是:雨衰发生期间,降低数据速率,加入额外的信道编码,并保持信道总的传输速率不变,通过编码增益来增加衰落备余量,从而提高信道的传输性能。
2 低轨卫星系统的下行链路功率控制与同步卫星相比,低轨卫星具有传输时延小,路径损耗小等优点,在第三代移动通信中得到广泛应用。
但是,由于低轨卫星在低轨上作高速运动,卫星波束切换频繁,当用户位于波束的边界处时,由于天线增益较低且易受相邻波束的干扰,用户接受的信号功率将降低,为了保证用户接受信号的质量,必须增大转发器的发射功率。
然而,低轨卫星转发器的功率资源是相当宝贵的,提供较大的功率会导致卫星电池寿命的减少,从而会加快更换卫星的频率。
文献[6]提出了一种基于不同速率数据业务的功率分配算法。
其基本思想是:以星下点蜂窝为参考,按照一定的信干比要求将卫星蜂窝进行分割。
当用户位于蜂窝的中心区域附近时,卫星可以以较高的速率传输数据业务;而当用户处于蜂窝的边界附近时,卫星以较低的速率传输数据业务。
仿真结果表明,这种算法可使系统容量提高25%到40%。
在这种算法中,地面控制中心应该实时掌握用户所在卫星蜂窝中的位置来调整数据业务的速率,在理想情况下,可认为用户的位置可通过测量信号功率、仰角、信号往返时延或通过导航系统来得到,但由于低轨卫星波束切换频繁,实际中准确确定用户在蜂窝中的位置比较困难。
3 雨衰估算在卫星通信系统功率控制中,雨衰的估算非常重要,它是实现功率控制的关键所在。
对于雨衰的估算有两种方式:一是通过气象站发布的气象信息,配合地球站的位置信息,确定地球站所在地的雨衰情况;二是通过系统自身环路进行通信质量(信噪比)检测,再与额定值进行比较,估算出当前信道的雨衰情况。
前一种方式工作流程简单,但由于气象信息的非实时性和大范围预报的原因,导致对雨衰的估算准确性较差;后一种方式虽然工程实现较为复杂,但具有较好的实时性和准确性,因此一般采用后一种方式。
4 功率控制方案(1)上行链路功率控制方案对于上行FD MA的链路,受云雾雨雪等天气条件的影响,使得在卫星接收端的信号接收电平存在较大波动,影响上行信号的接收;而对于上行TDMA链路,还受各地球站天线增益、发射功率、地理位置等因素的影响,使得卫星接收端的各突发信号间接收电平有较大变化,影响对各地球站突发信号的接收。
因此对于上行FDMA、TDMA链路都需要在工作过程中实时进行功率控制以保证星载解调器可靠、稳定地接收信号。
两种链路的功率控制调整流程基本是相同的,由地球站和星载设备共同完成,其功率控制调整流程如图2所示。
调整方法如下:星载解调器检测上行信号的信噪比并以专用信元方式实时向各地球站广播,地球站判断上行信号的接收信噪比是否超过判决门限;判决门限是一个窗口,要保证上行信号的接收信噪比在一个固定范围内。
如果接收Eb/No值大于设定的(Eb/No)m ax,则适当减小其发送功率;如果Eb/N o值不大于设定的(Eb/No)m ax,则判断其是否小于(Eb/N o)m i n,如果Eb/No值小于设定的(Eb/No)m i n,则参考终端增加其发送功率;如果接收值在(Eb/No)m ax和(Eb/No)m in之间就不对其发送功率进行调整。
Eb/N o值的调整周期,包括信号发射、卫星检测、卫星返回、状态值提取以及发射频率计算,最后再发射信号;一般的其星地传输时延为一个来回约270m s,卫星和地面处理时延约10m s以内,一个调整周期约为280m s。
图2 上行链路功率控制流程(2)下行链路功率控制方案为了满足波束内不同天线增益的地球站均能可靠工作,通常卫星处于最大发射功率状态。
由于地球站天线增益的差异及接收信道不同(如速率、工作频段),需对地球站接收信道进行合理的电平分配和设计,使解调器处在最佳接收状态。
同时考虑到下行链路受天气条件的影响,解调器接收信号电平存在波动,因此解调器应具备AGC功能,设计足够的输入电平动态适应范围。
综合考虑雨衰及速率影响,地面解调器输入电平动态范围应不小于30dB。
(下转第21页)对于各种波特率,识别最大时间约为1秒,可以满足实际的使用要求。
五、结 论本文根据起止式异步通信协议的协议特点,提出了一种新型的串行接口波特率自适应算法,能够自适应的识别串行设备使用的波特率。
该算法无需串行设备发送特征字符,即可实现波特率的自适应识别,提高了串行设备使用上的灵活性和通用性。
测试结果表明,算法能够准确地对波特率进行识别,且具有较小的识别时间,能够满足实际使用的需要。
参 考 文 献1 N elson M ark. 串行通信开发指南.中国水利水电出版社2 程艳 吴毅. 微机原理及接口技术.北京大学出版社(上接第4页)三、结 束 语卫星移动通信业务的日益增长和移动通信范围的逐渐扩大,对卫星通信系统中的功率控制技术提出了越来越高的要求。
目前,蜂窝CD MA系统中的功率控制技术发展已经比较成熟,文献[4]对多种功率控制算法进行了分析与比较,虽然某些算法由于对硬件要求较高,在实际中实现起来有些困难,但随着计算机和硬件技术的发展,这些算法经优化后是可以实现的。
而卫星移动系统由于其信道的特殊性和系统的复杂性,为进行有效的功率控制带来了一定的难度,目前,对这方面的研究还相对较少。
此外,传输数据业务和多媒体业务时,也会将单传话音业务的功率控制算法复杂化。
