基于IP的便携卫星通信终端设计与实现

摘要

卫星通信具有频带宽、覆盖范围大、容量大、受地理条件限制小、通信成本与通信距离无关等优点,目前成为了重要的应急通信保障手段。便携式卫星通信地面站由于体积小重量轻,便于展开工作,应用前景非常广阔。便携式卫星通信终端作为便携式卫星通信地面站的核心设备,对终端小型轻便、展开迅速、操作简单、节能省电具有特殊要求。本文提出了一种新型基于IP应用的便携式卫星通信终端的设计方法。该终端采用了数字化中频调制解调、TCP加速、QoS、LDPC高效编码、小型一体化设计等技术,具有 TCP/IP加速、路由自动选择、Qos、接入控制功能,能支持全IP业务传输。本文的主要内容和技术成果包括:
　　1)数字化中频调制解调技术是以中频信号进行直接采样的一项技术,它可以简化模拟中频的设计,降低终端硬件的复杂度,使后面的数字信号处理更具有灵活性。在中频进行直接采样后会产生分数倍采样率变换问题和输入输出时钟不同源的问题,本文采用了数字重采样技术来解决,但同时会产生误差对性能造成影响。本文分别对中频直接采样时钟抖动对性能的影响和数字重采样误差对解调信噪比的影响进行了深入的分析和仿真,得出不同调制或编码方式下允许的采样最小时钟抖动和最大数字重采样误差,为平台的设计实现提供了依据。
　　2)数字化中频从接收端直接采样的采样率很高,为了适应后续较宽的数据速率,有时会需要进行高倍抽取,本文针对接收端在数字重采样之后的抽取问题也进行了具体研究,在原有的抽取滤波和匹配滤波的组合方法基础上,通过分析和仿真结果提出了一种新的优化组合方案,降低了硬件实现的复杂度。
　　3)TCP加速技术是在TCP语义基础上,进行卫星信道适应性改进得到的。本文通过采用TCP结构的分段和协议欺骗,使得TCP客户端始终认为本设备一直和地面网上一台终端进行通信。这样就消除了卫星信道长延时、误码率等因素对TCP发送的不利影响,大大提高了信道的利用率。
　　4)QOS技术是为了解决卫星网络带宽瓶颈,多种业务同时传输容易发生拥塞的问题而提出的解决方法。本文采用区分服务模型,在数据进入卫星网络时根据服务不同的要求,来保证不同业务的服务质量。
　　5)结合理论研究和仿真,设计了一款基于IP组网应用的新型便携式卫星通信终端,该终端采用基于数字化中频的调制解调器方案,降低硬件复杂度,使终端更具小型化,功耗大幅降低,改善了传输性能,提高了一致性和通用性,能支持全IP业务传输,解决了应急数据、话音、传真、图像等综合业务的便携传输问题,为工程中的具体实现提供了指导和依据。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外发展现状

1.3 论文内容安排

第二章 应用原理

2.1 卫星通信原理

2.2 卫星应急通信网介绍

2.3 便携式终端应用

2.4 本章小结

第三章 关键技术研究

3.1 数字化中频调制解调实现技术

3.2 基于卫星通信的TCP/IP协议改进技术

3.4 基于卫星通信的多业务QOS技术

3.5 本章小结

第四章 设计与实现

4.1 设备组成

4.2主要组成单元的设计与实现

4.3 信号工作流程设计

4.4 结构设计

4.5 便携式终端的实现的技术指标和成果

第五章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的学术论文