于海洋 沈濤 吳天豪 姚新科

摘要：首先介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的短信功能，然后研究了短波通信和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不足的問(wèn)題。以及一項(xiàng)關(guān)于獲得有關(guān)現(xiàn)狀、人員定位等信息的深入研究。在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的情況下，本文提出了一個(gè)基于北斗短信的便攜式終端的完善設(shè)計(jì)，這對(duì)于在沒(méi)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的情況下進(jìn)行緊急通信和定位特別有用。

關(guān)鍵詞：北斗 ?應(yīng)急通信 ?便攜終端

我們擁有豐富的資源，豐富的地質(zhì)遺產(chǎn)，戈壁廣闊的沙漠和相對(duì)較多的山丘，因此，短波通信或移動(dòng)信號(hào)不能很好地傳輸。在地理上更為有限，而且很容易用于大片森林地區(qū)或環(huán)境，例如非常復(fù)雜和不尋常的景觀?；?、電網(wǎng)和基站等基礎(chǔ)設(shè)施的損壞很容易使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓，在這種情況下，無(wú)法向指揮部報(bào)告因此，現(xiàn)場(chǎng)信息對(duì)于在外地行動(dòng)中建立穩(wěn)定和可靠的通信能力至關(guān)重要，以確保快速和可靠的通信。有效的信息.對(duì)于那些無(wú)法實(shí)時(shí)通信的盲區(qū)，如邊遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū)，通過(guò)使用基于我們北斗網(wǎng)絡(luò)的便攜式通信網(wǎng)絡(luò)終端，可以實(shí)現(xiàn)信息通信。

1 ?簡(jiǎn)述北斗功能

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗二號(hào)系統(tǒng)由中圓軌道衛(wèi)星、傾斜同步軌道衛(wèi)星，以及地球靜止軌道衛(wèi)星所組成，這個(gè)系統(tǒng)有亞太地區(qū)用戶的三大功能，即短信功能、導(dǎo)航功能以及定位功能。

我國(guó)的整個(gè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)際上由3個(gè)層面所組成，即用戶層、地面層以及空間層。在3個(gè)層面中，其空間層主要由30顆非靜止軌道衛(wèi)星同5顆靜止衛(wèi)星所構(gòu)成，它能夠?qū)?dǎo)航信息進(jìn)行持續(xù)的發(fā)射，把信號(hào)傳輸給各類接收機(jī)中的應(yīng)用系統(tǒng)，為各類用戶全天時(shí)、全天候地服務(wù)。地面層是由中心控制和標(biāo)校等系統(tǒng)共同組成的。而各類用戶的數(shù)據(jù)終端則組成了廣大的用戶層。

北斗通信功能的實(shí)現(xiàn)是由廣大用戶的數(shù)據(jù)終端，然后借助于主控站（地面）來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶的應(yīng)答，最后實(shí)現(xiàn)定位動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)通訊的。用戶端的信號(hào)一旦將請(qǐng)求發(fā)出，這一信號(hào)就會(huì)通過(guò)衛(wèi)星這一設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)給中心站（地面），信號(hào)被接收站接收之后，迅速進(jìn)行準(zhǔn)確有效的信號(hào)處理，處理好的信號(hào)再利用衛(wèi)星這一平臺(tái)把信號(hào)向接收端進(jìn)行發(fā)送。而接收端會(huì)將所接收的信號(hào)再處理變成人們可以識(shí)別的報(bào)文信息。最終完成了接收端和用戶端的通信。

就目前而言，雙向短報(bào)文通信已經(jīng)在北斗衛(wèi)星上得到了實(shí)現(xiàn)，但由于字?jǐn)?shù)限制，目前只可以接收120個(gè)漢字。

2 ?進(jìn)行終端的總體設(shè)計(jì)

在信息傳輸中，移動(dòng)便攜式衛(wèi)星的通信業(yè)務(wù)已經(jīng)在不斷地?cái)U(kuò)展，到當(dāng)前來(lái)說(shuō)，已經(jīng)不再使用以往單一的視頻圖像進(jìn)行傳輸，現(xiàn)在的業(yè)務(wù)已經(jīng)涵蓋數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括傳真視頻、語(yǔ)言等綜合性的傳輸功能。而目前我國(guó)衛(wèi)星通信技術(shù)主要的發(fā)展方向是建立起操作更加方便快捷、行動(dòng)可靠性更強(qiáng)的綜合性業(yè)務(wù)維修信息系統(tǒng)。便攜終端是一種高性能衛(wèi)星通信終端，包含了IP處理、視頻和音頻編解碼、L頻段等，對(duì)于IP的業(yè)務(wù)傳輸已經(jīng)完全提供了支持，在功能上已經(jīng)具備TCP加速和路由可選擇。而業(yè)務(wù)的傳輸內(nèi)容包括語(yǔ)音和高速數(shù)據(jù)、傳真、語(yǔ)音等，可以在短時(shí)間之內(nèi)建立通信鏈路，最終實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。

3 ?便攜式衛(wèi)星終端工作原理和組成

3.1 便攜式衛(wèi)星終端工作原理

在便攜式衛(wèi)星終端設(shè)備中，提供的接入有1路視頻和1路IP數(shù)據(jù)，以及2路電話，此外它的業(yè)務(wù)雖然很多，但是在利用語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)視頻的有效編碼在交換模塊聚集，接著每個(gè)業(yè)務(wù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)、接入控制均經(jīng)過(guò)IP接入得以實(shí)現(xiàn)，緊接著在調(diào)制解調(diào)單元進(jìn)行基帶處理、調(diào)制，最后成功地轉(zhuǎn)換成L頻段信號(hào)并發(fā)送到衛(wèi)星上的射頻單元BUC，經(jīng)過(guò)濾波、頻率轉(zhuǎn)換以及方法處理轉(zhuǎn)換成KU頻段的射頻信號(hào)，而KU頻段的射頻信號(hào)要順利發(fā)送到衛(wèi)星，還需通過(guò)天線才能夠得以實(shí)現(xiàn)。信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星，衛(wèi)星對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)接受到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)后，再變成L頻段的信號(hào)。在變成L頻段的信號(hào)前，需要低噪聲放大器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后才能夠在調(diào)制調(diào)解單元進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，并將處理調(diào)節(jié)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，最后在業(yè)務(wù)模塊中轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻諸業(yè)務(wù)信號(hào)被用戶所接受。

3.2 便攜終端的組成

整個(gè)便攜終端是由IP接入、調(diào)制解調(diào)單元、視頻編解碼和語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)等多個(gè)單元共同組成的，共同集成的一些特殊功能，如話音、視頻圖像和IP應(yīng)用接口。其有著體積小、便攜性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)、功能性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)。

（1）調(diào)制解調(diào)單元。何為調(diào)制解調(diào)單元？簡(jiǎn)單而言，調(diào)制解調(diào)單元由解調(diào)和調(diào)制所組成。在調(diào)制解調(diào)單元中，調(diào)制主要有基帶調(diào)制、L上變頻、成形濾波、編碼等。而解調(diào)包含為數(shù)字下變頻、匹配濾波器、低通濾波、A/D轉(zhuǎn)換。

（2）IP接入單元。IP接入單元是通過(guò)由交換模塊以及接入模塊等部分組成的核心單元，通過(guò)POWER PC處理模塊，還有就是LINUX操作系統(tǒng)，進(jìn)行協(xié)議處理軟件的處理，與此同時(shí)同F(xiàn)PGA等外圍電路共同完成系統(tǒng)的各種功能。在交換模塊中，所用的交換芯片比較成熟，其作用在于理解語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)、IP數(shù)據(jù)、視頻編解碼器、IP接入模塊。 （3）語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)和視頻編解碼模塊。在當(dāng)前的集成市場(chǎng)上，語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)模塊和視頻編解碼器模塊產(chǎn)品比較成熟，基本上屬于定制開(kāi)發(fā)，其可以支持H.264和2路話音用戶接口。

4 ?關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新

4.1 數(shù)字化中頻技術(shù)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，積極采用一種數(shù)字化中頻技術(shù)，這樣減小了模擬中頻部分的設(shè)計(jì)難度以及規(guī)模，通過(guò)模塊設(shè)計(jì)，就可以有效維護(hù)各個(gè)部分的升級(jí)。首先設(shè)計(jì)前提就是保護(hù)技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)而就可以大大降低設(shè)備體積以及功耗。

在對(duì)中頻進(jìn)行調(diào)制的時(shí)候，采用該平臺(tái)，將基帶將中頻提高達(dá)到800MHz，然后在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高390MHz。

5 ?結(jié)語(yǔ)

目前在多種應(yīng)急系統(tǒng)中，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了衛(wèi)星通信系統(tǒng)。便攜終端存在著地面網(wǎng)的接入，具備接口通用和互聯(lián)方便這一特性，這一特點(diǎn)有助于系統(tǒng)的組網(wǎng)以及固定智慧中心互聯(lián)。當(dāng)然，這同信息接入IP化實(shí)際上是非常符合的。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，人們對(duì)于信息化的需求越來(lái)越苛刻，并且規(guī)模在不斷加大，此類終端在未來(lái)的價(jià)值和前景將會(huì)非常大，可以將其在搶險(xiǎn)救災(zāi)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、戶外探險(xiǎn)等多方面進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

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