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简述卫星通信的特点范文1
【关键词】应急通信网络；监控管理；卫星通信技术
一、应急通信网络定义及特点
1、基本定义：
应急通信网络指的是在发生紧急情况时能够有效监控敏感区域并且提供可靠的通信连接，应急通信网络对于突况的紧急救援有重要作用，可以有效的防范突况造成的不良影响。
2、信息传递的的安全保密性
紧急情况发生时，就需要大量的救援队伍，尤其是国家派出的军事力量救援是紧急情况发生时重要的救援力量，所以在信息的传递方面就需要一定的保密性，这样可以保证救援安全和军事信息安全。应急网络在进行信息传递时，涉及最多的是救援信息。例如在地震中，由于地质情况的复杂就需要国家军队的支持，为了保证信息的安全，在进行信息的传送时，就需要对信息进行一定的加密，从而来保证救援队伍的顺利工作。
3、满足不同需求的可扩展性
若要保证良好的通信环境，就需要应急网络的设备灵活多变，可以适应紧急情况不同用户的需求。这就要保证应急通信网络设计一定要具有可扩展性。通信网络运行状况要想保持良好状态，就必须要有稳定的网络环境作支持，但在突发灾难的现场，由于现场情况多变，所以在网络环境方面的支持力量就不足。
4、信息传递的简便可移植性
应急通信一定要具有简便性和可移植性，能够在原有设备的基础上进行紧急网络的布置。在最有效的时间内实现信息的传递。因为应急通信网络主要是为了面对紧急情况而设置，所以在设置时就不像蜂窝移动设备和有线移动通信设备有固定的设备，应急通信设备最需要的就是在最短的时间内传递最有效的信息。
5、通信网络的迅速部署性
应急通信设备要具有一定的灵活性，这样可以保证通信设备尽快的运输到救援现场。紧急情况发生时，就需要快速的向外界传递救援信息。在基础的通信设施破坏时，就需要紧急安排应急通信设备，这样可以尽量的完成部署任务，及时的进行突发灾难现场情况信息的传送，积极的进行救援。
二、应急通信网络的体系结构建设
1、应急通信网络如何建设
对于应急通信网络的建设，最需要的就是及时的通信方式，所以在突发灾害地区，可以允许用户进行终端访问，同时尽可能的利用现存的基础移动通信设备支持用户的使用，然后要建设应急设备，争取可以为受灾区的用户来构建一个灵活的信息设备平台。这样的设备平台也可以更好的配合突况的救援工作的有效开展。
2、应急通信网络的的三层结构
通信网络框架分为三层，分别是通信基础设施层，分布式计算层，实现信息收集和关联的中间件层。这三个层次构成了应急通信网络的基本框架，这也是现在国际上通用的应急网络形式。应急通信网络能够做到的是不仅仅是简单的紧急恢复通信，更能够做到的是有效的实现对紧急情况的应对，可以有效的配合救援工作的开展，同时也能够对危险敏感地带进行有效的监控。
3、通信网络的建设
应急通信网络需要紧急进行部署，所以在运行中很可能会出现一定的问题。要想提高应急网络的实际工作能力，这就要对无线传感器的传感节点进行部署，但如果是这样就会相应的增加应急网络的建设费用。现在比较适用的方法是加强应急网络的协作建设，强化内部网络设施体系的建设，建立灵活性大的网络平台。
4、应急通信网络的监控管理
无线传感器网络是现在应急通信网络进行敏感地区进行意外监控的有效方法。无线传感器中分布部署了许多的传感节点，这就保证了无线传感器能够进行自动化的监控，这就减少了一定的人力管理。同时可以看到的是无线传感器的监视精读高，适用的范围较广，同时能够覆盖的面积也比较大，这些特点可以让无线传感器更好的完成随时监控的工作。同时无线传感网络还能够有效的控制信息发送安全，这在保证军事救援队伍的信息安全方面有重要的作用，无线传感网络可以更好的帮助实现特殊情况下网络安全。
三、应急通信网络的关键技术应用
1、卫星通信技术
卫星通信的覆盖信号面积广，并且不会受到地面情况的制约，而且不需要建设地面基础通信设备，这个特点非常适用于移动通信信号差的地区，如果在灾区救援工作中可以配有一定的卫星电话，在四川汶川地震中就是通过这样的卫星电话，迅速实现了及时救援的需要。卫星通信将会有效的向外界进行通信，将灾区信息及时向指挥中心汇报，实现紧急状况的快速处理。卫星通信技术是现在应急通信网络中比较便利的技术，现在的卫星通信发展技术正在逐步提高，人造卫星组成的卫星群能够有效的保证通信质量和通信覆盖面积。这样的技术如果运用到灾区紧急救援中将会是非常有效的。
四、结束语
应急通信网络的建设对现在的及时灾情处理有重要的作用，通过网络建设可以有效的实现应急通信的自我修复，自我测试的能力，同时也可以强化应急网络的应对能力，收集信息和进行监控时，一旦有不良的情况发生，就可以向远程控制中心进行及时警报。网络建设可以完善现有的应急网络体系中的不足，强化应急通信网络的技术，建设一套安全合理的应急网络体系，这对于以后的整体通信网络发展也是有很大的作用。
参考文献：
[1]《地震灾害救援现场应急通信研究与设计》 熊海涵 成都理工大学 2013-04-01
[2]《非常规突发事件现场应急指挥信息通信体系研究》 王星 南京邮电大学 2013-02-01
[3]《重大突发公共事件应急无线电通信管理研究》 朱春光 天津大学 2011-12-01
简述卫星通信的特点范文2
关键词 发射台 节传机房 卫星天线 数字卫星接收机
中图分类号：TN943.3 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.07.028
Transmitting Station Section Transmission Room Satellite
Receiving Equipment Principle and Failure Analysis
ZHENG Hong
（State Press and Publication Administration of Radio， Qiliuyi Station， Yong'an， Fujian 366000）
Abstract This paper describes the composition of radio transmitting Section transmission room program transmission system for Transmitting station broadcasting the program source receiving system： a satellite dish， LNB， splitters， digital satellite receivers and other equipment principle and appears in typical fault and treatment are discussed.
Key words transmitting station; section transmission room; satellite antenna; digital satellite receiver
0 引言
任何一条卫星通信线路都是由发射端、接收端地面站，上行、下行线路，卫星和通信卫星转发器组成。因此，卫星地面站是卫星通信系统中的一个重要组成部分。目前，全国各地的直属无线电广播电视发射台的节目传送系统，主要是通过设置在地球赤道上空与地球同步的卫星，把接收来自北京和呼市上行地球站传送的广播电视信号，再转发到地球上的指定区域即地面接收站（发射台节传机房的卫星接收系统就是专用广播电视地面卫星接收站）。本文结合在发射台节传机房工作实践，对发射台广播电视节目源的接收系统的组成和运维谈谈笔者的体会和见解。
1 卫星广播电视传输系统
随着卫星通信技术的发展，直属广播电视发射台节目源配置了上行地球站和卫星地面接收站，为保障节目源的不间断、高质量、高清晰度提供了强大的技术支持。图1是卫星广播电视传输系统，它是由卫星广播电视上行地球站、台站卫星地面接收站和卫星组成。广播电视上行地球站是将需要播出的音频和视频信号调制到工作波段的载波上，经大功率放大后输送到卫星发射天线，由卫星发射天线发射到地球赤道上空的卫星上，再通过卫星转发器发送到地面;台站卫星地面接收站是通过卫星接收天线，将接收来自卫星的上行信号进行频率和极化变换，再经功率放大、检波后输送到终端系统，即发射机发射到服务区。从图1中可以了解到卫星天线的朝向都是朝向通信卫星，为了使接收的卫星信号质量、强度最佳，卫星天线必须实时对准卫星。因此，上行地球站和下行地面站的天线还具有天线馈电部分、跟踪部分和驱动部分，尤其是担负发射任务的上行站卫星天线。
2 卫星地面接收站
卫星地面站是卫星通信系统中重要的组成部分，各种用途的地面站略有差异，但基本设施相同，在广播发射台节传机房的卫星地面接收站如图2所示，主要由卫星接收天线、馈源、高频头、馈线、功分器、数字卫星接收机组成。下面分别进行介绍：
（1）卫星接收天线：是卫星广播电视地面接收站的最基本的前端设备之一，它也是卫星信号接收的反射器，呈抛物面体，俗称为“锅”;工作中它是电磁波的收集器，是利用抛物面聚焦特性，将卫星发送的高频电磁波信号反射和聚焦到卫星天线的焦点上，再通过馈源和波导将聚焦的电磁波传送至高频头（LNB）无线电波的输入端。由于不同频率和不同发送方式的无线电波，必须采用不同的接收天线和不同的极化方式，才能有效地将卫星发送的微弱信号接收下来，达到高频头输入电平的要求。
图1 卫星广播电视传输系统
直属广播发射台卫星接收天线主要有C波段天线和KU波段天线;一般主用采用KU波段，该频段属卫星广播专用频段，能够有效防止避免与地面通信间的相互干扰，该段范围较宽，能容纳的频道多，有利于广播的使用和发展。主要技术参数：本振频率：11300MHZ，下行频率：1262905MZH，符号率：18MSPS，极化方式：垂直极化，22K控制开关：关，调制方式：QPSK。由于采用了增益高抛物面天线，这样星载转发器和地面站的天线可以做得小，建设快，投资少，易维护。缺点：电波传播的损失遇雷雨衰减较大。
C波段具有较好的抗击雨衰、雪衰的性能，弥补了KU波段的不足;它的本振频率：5150MHZ，下行频率：4175 MHZ，符号率：18MSPS，极化方式：垂直极化，22K控制开关：关，调制方式：QPSK，与KU波段互为备用。
（2）馈源：是高增益的能量转换器，并可对接收到的电磁波进行极化转换，与馈源相连还有波纹盘，它不但负责固定馈源，而且通过三根角度120暗闹С鸥耍垂潭ㄎ挥谔煜叻瓷涿沟愦Γ饔檬鞘占优孜锩嫣煜叻瓷涞奈佬切藕啪劢沟礁咂低贰？
（3）高频头：又称低噪声下变频器，主要功能是将接收到的卫星下行频率信号（卫星高频信号进行低噪声宽频带放大，而后对信号进行下变频处理（利用本机振荡电路将高频信号转换成中频 950MHz-2150MHz，以避免信号频率太高造成馈线损耗过大）。低噪声放大器要求噪声系数低，增益较高，对天线接收到的微弱的卫星信号进行有效的放大，提高接收系统的信噪比。
高频头分为KU波段和C波段两类，主要是把从卫星天线接收到的微弱的微波信号，通过波导/微带转换器送到低噪声宽带放大器，通过低噪声宽带放大器将信号放大，再通过镜频抑制滤波器抑制外界干扰信号，进入第一混频器，由第一混频器与本振信号进行下变频，得到第一中频信号，最后通过前置第一中频放大后送给卫星接收机。
高频头输入阻抗是50欧姆，高频头使用的电源是卫星接收机提供的直流电源，通过第一中频电缆送到高频头;垂直极化的电压是14V，水平极化电压是18V。
高频头指标参数（C波段： GAIN：65db，In： 3.4-4.2GHZ，IF：0.95-1.75GHZ，Lo：5.5GHZ）;Ku波段（GAIN ：62 db，Freq： 12.25GHZ，NF： 1.2 db，Lo： 25khz）。
（4）馈线：既从高频头输出到接收机的射频输入插口连接（75 同轴电缆）。
（5）功分器：是将高频头输送来的第一中频信号分成相等的几路信号输出，用来实现一个地面卫星天线能同时为多台卫星接收机提供信号源。功分器分有源和无源两类，除了将高频头送来的中频信号进行等分外，还能够对卫星接收机与接收机之间进行有效隔离，减少接收机本振泄漏引起的相互干扰。
（6）卫星接收机：以直属发射台配置的ACS1240AT数字音频接收机叙述。主要功能特点：该接收机具有模拟平衡音频输出接口，分别对应立体声信号的左、右声道，也可以接收两套单声道;信号输出采用两个卡侬音频接头（针式XLR连接器），最大模拟输出电平+18 dbm字音频平衡输出接口，支持AES/EBU格式，信号输出采用一个卡侬音频接头;控制信号为RS-232接口：遥控接口，采用9针D型阳性接口（DB9），可连接终端设备（如计算机、串口服务器等），通过此遥控接口向卫星接收机发送控制命令（设置），取回卫星接收机的工作状态或当前参数配置。控制信号通过串口服务器、交换机传输。
接收机接收的信号为L波段信号（950M-2150M），工作中接收机通过电子调谐器选择所需要接收的卫星信号，当设置了频道的下行频率、符号率和本振频率后，调谐器就可选出所需要频道的信号（既接收机进行差值计算，本振频率-下行频率=L-Band）。高频信号经高频头接收后，输出ES流（节目流）信号经分接器进行分接处理，提取出所需要的节目及节目PID存入存储器中;它既保证了所锁定的节目音频PID不会丢失。同时，节目运行图也存入了存储器中，并且保证了所存入的运行图断电不丢失。控制部分处理节目运行图的运行，保存节目运行图，按照设置的节目播出表执行PID切换和播出。音频解码部分通过解码电路解出音频数据，数字音频信号经过音频变压器隔离后输出，数字输出接口支持AES/EBU格式，且为平衡输出。电源电路除提供机内工作电压外，还为高频头提供电源。
指标参数：RS-232，串口设置为9600bps，无奇偶校验，8个数据位，一个停止位;模拟接口，输出达18dbm的模拟平衡音频信号;运行图规格为20张运行图，可以设置24个播出时间段。
3 典型故障分析
3.1 高频头雷击损坏或其它原因造成损坏
故障现象：工作中某波段接收机突然全部无信号输出，无场强指示。
故障分析：当播音中某波段接收机全部没有信号，无场强指示，（排除恶劣气候雨衰、雪衰、日凌和卫星转发前端造成的节目源中断），以天线部分为例进行分析，即按照功分器――电缆――高频头进行排查。
处理方法：当发现主用节目源中断，应即刻倒用备份节目系统;（手动操作TB-2型广播节目调度系统“手动节目选择”，或“手动节目调度”开关置各对应发射机相同节目类别备份节目上，并监听备份节目源是否正常）。
然后对故障进行排查：首先查看有源功分器电源指示是否正常，然后测量功分器到高频头电缆头+18V是否正常，如果正常则重点对高频头进行检查;方法是用万用表测量高频头正反向电阻是否正常（正常值：正向电阻60～70K ，反向为∞，使用500型万用表R？K档）;如果断定为高频头故障，更换高频头时应先做好卫星接收天线的方位角和俯、仰角的标志，更换的高频头的电缆F连接头需用防水胶带处理扎好;更换好高频头将天线恢复原位，还应对天线的方位角、俯仰角进行细调直至接收机场强最大;当试机正常后应手动操作TB-2型广播节目调度系统的“手动节目选择”或“手动节目调度”开关至自动位置。
3.2 数字卫星接收机故障
故障现象：播音中某台数字卫星接收机无信号输出。
故障分析：当播音中某接收机突然无信号输出，首先将故障接收机与其它同波段接收机进行对比，直观地查看接收机电源指示，输出电平指示是否正常。
处理方法：首先，立即倒用备份接收机播音，监听备份机是否正常;然后，拆下故障接收机F连接头用万用表测接收机有无+18V输出，如果没有，极有可能是接收机内高频头（电子调谐）等部分故障，应更换备用接收机;更换后试机正常再倒回主用节目系统工作。
3.3 Ku波段出现雨衰或雪衰
故障现象：接收机场强和输出信号逐渐变小，噪音增大，直至节目信号中断，此时接收机告警灯亮。
故障分析：由恶劣气候雨衰、雪衰、日凌造成的节目源时有时无、断断续续、信号变小直至中断等。
处理方法：立即手动操作TB-2型广播节目调度系统的“手动节目选择”或“手动节目调度”，选择C波段上的广播节目信号;如果是雨衰、日凌，这段时间一过将自动能恢复正常;如果是雪衰需即刻清除天线上的积雪即可恢复正常;恢复正常后，手动操作TB-2型广播节目调度系统到自动位置。
4 结语
以上是对卫星广播电视地面接收系统的卫星接收天线，高频头、功分器、接收机了解，以及结合设备运维中典型故障分析与体会，希望与同行共勉，也殷切希望得到大家的指教。
参考文献
[1] 高峰.数字音频广播与数字高清晰度电视.中国广播电视出版社，2003.
[2] 刘修文.卫星数字电视接收机的使用与维护.北京：人民邮电出版社，2002.
简述卫星通信的特点范文3
关键词：视频会议；类型；工作原理
一、引言
目前，随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，视频会议的应用越来越广泛，如远程监控、远程教学、远程医疗诊断等等。利用这种会议系统可使远在千里之外的人们在一起召开各种会议，或与相隔很远的技术人员探讨学术问题。该系统通过传送写作成员的视频与音频信息，极大地方便了协作成员之间真实、直观的交流；还可利用多媒体支持协同工作中各种信息的处理，如数据共享等，从而营造一个多人共享的工作空间。
视频会议也称为会议电视、视讯会议，是利用计算机技术和通信设备通过传输信道在两点或多个地点之间建立可视通信，实现数据、语音及图像交流的一种会议形式。与会者不仅能看到对方的会场和发言人，而且可以听到对方的声音，如果再辅以书写电话和电子白板等设备，就可与对方会场的与会人员进行问题研讨，这和现场会议的效果基本一样。该会议系统利用计算机强大的信息处理能力，有效地进行了协同工作，在一定程度上取代了传统会议模式，是一种快速高效、经济方便且应用广泛的新工具。
二、视频会议的类型
根据应用环境的不同，视频会议系统分为面向个人的桌面型会议电视系统和面向群体的会议室型会议电视系统。前者是以桌面型计算机为核心的一台会议电视终端，其软硬件环境不可能像会议室那样有专门的要求，因此其声音和图像质量不是很好，但由于计算机的智能性和配置的灵活性，使用起来很方便、灵活。后者有专用的会议室和设备，因此其图像质量等指标可以达到较高的水平，只是与前一种相比，灵活性较差。
根据同时参加会议的终端数目的不同，视频会议系统可分为点对点会议系统和多点会议系统两类。实际上，点对点系统只限于两点之间交换信息，不是一个真正的会议系统，是一个最简单的原型。多点系统则是同时允许三个或三个以上的终端参加会议，结构上比点对点系统复杂得多，并且在软硬件方面都有特殊要求。
根据使用的技术方法，视频会议系统可分为基于线路和基于分组两种模式。基于线路的视频会议系统产生于上世纪80年代初，它运行在能保证一定比特率的网络上，其代表为基于ISDN的H.320视频会议系统。这种会议系统技术现在已经相当成熟，由于运营成本太高，这种运行在N―ISDN上的视频会议系统逐渐被淘汰。基于分组的会议模式出现于90年代初期，该模式的系统运行在有足够比特率的局域网或广域网上，这些网络大多运行TCP/IP协议，因此又称其为IP视频会议系统，其典型代表为定义了在无服务质量保证的局域网上进行多媒体通信的H323标准，它代表着当前视频会议系统的发展趋势。
三、视频会议系统原理及组成
1.视频会议系统工作原理。一套完整的视频会议系统通常由视频会议终端、多点控制单元MCU、网络管理软件、传输网络以及相关附件五大部分构成。
视频会议终端将输入进来的视频、音频、数据、控制信令进行单独编码，然后将编码后的数据进行“复用”打包后形成遵循网络协议的数据包，通过网络接口传到MCU供选择广播。从MCU传来的其他会场的数据包通过“解复用”，还原成视频、音频以及数据及控制信令，分别在相应的输出设备上回显或执行，这便是视频会议终端的工作过程。
视频会议终端工作过程的关键如下：
一是音频数据量（小于等于64K）远远小于视频的数据量，编码的时延也比视频时间短。因此在早期的视频会议系统中经常会出现听到声音后很久才看到人嘴动的情况。现在的视频会议都在音频编码后加入一定的时延，以解决唇音同步问题。
二是在传输的信息里面，优先级的排列顺序为：音频-->视频-->控制信令-->数据。因为会议以说话为主，在网络拥塞时，画面可能会有马塞克，但会议的声音必然首先保证是连贯和清晰的。
除终端外还有个关键组成部分，即MCU，中文翻译为多点控制器，是视频会议系统中的关键设备，作用相当于一个交换机。它将来自各会议场点的信息流，经过同步分离后，抽取出音频、视频、信令和数据信息，并将各会场的信息和信令送入同一处理模块，完成相应的音视频混合与切换，以及数据广播、路由选择、定时和控制接入等过程，最后将各个会场的各种信息重新组合起来，送往各个相应的终端系统设备。
2.视频会议系统接入方式。视频会议的接入方式包括两大类，一种是基于电路交换的网络，如ISDN、DDN、PSTN等；一种是基于包交换的网络，如ATM、IP、帧中继等。
（1）综合业务数字网（ISDN）。ISDN综合业务数字网目的是以数字系统代替模拟电话系统，把音频、视频和数据业务在一个网络上统一传输。ISDN系统主要提供两种用户接口：即基本速率2B+D和基群速率30B+D。所谓B信道是64Kb/s的话音或数据信道，而D信道是16Kb/s的信令信道。在ISDN信道上传送会议电视，其速率可达到384kb/s到2Mb/s。由于ISDN按所使用的B信道（64kb/s）进行通信计费，因而1B信道的国内通信费率等同于普通电话通信费率。
对于通信量较少、通信时间较短的企业和用户，选用ISDN的费用远低于租用DDN专线或帧中继电路的费用，而且具有速率高、投资少、联网方便等特点，能满足基本会议电视系统的应用要求。
（2）DDN专线。对于大的公司、机构或科研院校等单位都有自己的局域网络和非常多的网络用户时，则应选择DDN专线方式。
数字数据网是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网，这种方式是一个复杂的、成本较昂贵的方式，它可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。使用DDN专线传输质量较高，网络时延小，电路可靠性高，网络安全性高。因为DDN专线费用相对偏高，不太适合通信时间较短的用户，而只适合长时间的点对点和多点对点的通信连接。
（3）PSTN线路。PSTN公共电话网最初是为了话音通信而建立的，从20世纪60年代开始又被用于数据传输，它的优点是覆盖区域广、易于使用、价格较低、联网容易。但网络速度仅能达到56kbps，线路质量较差，传输速率较低，对于视频会议的声音、图像传输远远不够。基于软件的视频会议系统能达到4fps的图像传输速率，其最大的缺点是图像质量太差，会大大影响会议的质量，一般用得很少。
（4）ATM网络。ATM是以信元为传输单位的统计复用技术，它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。它综合了电路交换和分组交换的优点，可以传送任意速率的宽带信号，可传输话音、数据、图像和视频信号。该技术的最大特点是有QoS保证，对于有线路条件、对质量有很高要求的单位推荐采用此方案，其特点是图像质量很好，组网方便（无需把所有电视会议终端线路都联到MCU），可靠性高。但设备费用高，且需有ATM网络可供接入。
（5）IP网络。IP网络是一种最方便的接入方式，采用了分组交换技术，并利用UDP/IP、RTP、RTCP及RSVP等协议来保证实时通讯的业务质量。由于基于包交换的IP网络遵循的是尽最大努力交付的原则，因而这种接入方式的比ISDN、DDN等专线的视频会议效果要差。但IP网络组网方便，价格便宜。
（6）卫星接入。卫星网络在中远距离的视频会议方面具有地面网络无法比拟的性能优势，可以覆盖到海上、高山等偏远地带，传输率高、安全性好，而且会场建设及搬迁灵活、方便，卫星宽带视频会议系统就支持多路会议视频、文件及数据的综合传送广播。其缺点是价格昂贵，卫星通信时延大，不适合实时性要求高的视频会议系统。
（7）帧中继。帧中继接入方式也是一种专业型会议接入方式。帧中继技术主要用于传递数据业务，帧中继的帧适合于封装局域网的数据单元、传送突发业务，它是广域网通信的一种方式。这种网络效率高，网络吞吐量大，通信时延低，帧中继用户的接入速率在64kbit/s至2Mbit/s，甚至可达到34Mbit/s。基于帧中继的网络费用高，但视频效果好。
3.视频会议系统附属设备
视频会议系统，通常需要用到的附属设备包括投影仪、监视器/电视机、大型扩音器、麦克风、大型摄像机、DVD播放机、录像机、外部遥控器、写字板、中央控制、记忆卡、放映机、等离子屏、计算机监视器等。
简述卫星通信的特点范文4
论文摘要:低密度校验码（LowDensityParityCheckCodes，LDPCcodes）是当前编码理论领域研究最热的信道编码之一。本文介绍了LDPC码的概念及其性能，并对低密度校验码应用的现状和今后方向作出了展望。
一、LDPC码简述
低密度校验(LDPC)码又称为哥拉格(Gallager)码,它是哥拉格于1962年提出的一种性能接近香农(Shan2non)限的好码。在很长的一段时间里,LDPC码并未受到人们的重视。直到1993年,Berrou等提出了Tur2bo码后,人们研究发现Turbo码其实就是一种LDPC码,LDPC码又重新引起了人们的研究兴趣。1996年,MacK2ay的研究,使LDPC码的研究跨入了一个新的阶段.最近几年的研表明,在非规则图上构造的基于GF(q)域上的LDPC码性能要好于Trubo码,它的性能非常接近香农限。LDPC码是根据稀疏随机图来构造的,因而它的码子之间具有很好的码距离。LDPC码属于线性纠错码,它的校验矩阵是一个稀疏校验阵:每个码子满足一定数目的线性约束,而约束的数目通常是非常小的是约束数目为3的校验矩阵)。同时由于LDPC码的约束是由一个稀疏图定义的,因而使得它的译码变得较为容易。目前,LDPC码已经成为编码领域的一个新的研究热点。
二、LDPC码的性能分析
LDPC码的译码性能分析方法主要可以归纳为三类：1）密度进化（DensityEvolution）理论。2）高斯近似（GaussianApproximation）；3）EXIT表（ExtrinsicInformationTransformChart）。
1.密度进化
LDPC码的和积译码算法或BP算法中，信息在变量节点和校验节点之间不断迭代传递的，每次迭代传递的信息是随机变量。在这种迭代译码中，存在一种阈值现象，即在信道噪声水平低于某个阈值时，随着码长趋向于无穷大时，码的BER可以任意逼近零，否则错误概率将大于一个正常数。最早由Gallager利用组合数学和概率理论对和积译码算法下码的误码率进行了理论分析并观察了二进制对称信道（BSC）的阈值现象，提出跟踪LDPC码迭代传递的外信息的概率分布来分析译码器的收敛行为，即对于每次迭代计算节点的输出误比特率，输出误比特率是本次迭代输入误比特率的函数，每次迭代的平均误比特率可以通过变量节点和校验节点之间传递的信息的概率密度函数得到。Lubyetal将这种分析思想应用到LDPC码的硬判决译码中，在二进制删除信道（BEC）中译码过程同样存在这种阈值现象，利用随机构造的非规则LDPC码可以改进阈值，非规则LDPC码的性能优于规则LDPC码。Richardson和Urbanke在Gallager和Luby的工作基础上将对LDPC码的译码算法的分析方法扩展到更一般的信道模型。在给定的信道模型下，假设基于二分图的LDPC是无环的，或在设定的迭代次数和校验矩阵足够大的情况下，信息节点在深度为2的邻域内为树状结构，那么在节点之间迭代的信息是独立同分布的随机变量。Richardson等人分析了这些传递信息的概率密度的进化情况，发现在和积译码算法的每次迭代信息传递中出现错误信息的部分可以递归地表示成LDPC码的度分布序列和信道参数的函数。迭代计算节点间传递信息的概率密度函数的方法就称为密度进化。Richardson等在进一步的研究中表明描述节点间传递的错误信息的概率是一种称为Martingale的随机过程，在和积译码算法下信息的平均错误概率集中在它的期望值周围，当码长趋向于无穷时，基于有环二分图的LDPC码的译码性能逼近无环时的行为。
2.高斯近似。利用密度进化理论来计算阈值和寻找好的度数分布的算法复杂度是相当大的，特别对于信息概率密度函数是多维的信道来说，密度进化算法就过于复杂而难以处理。为提高密度进化算法的计算速度，Chung等人采用高斯近似的方法，即根据中心极限定理可以近似认为节点间迭代的信息的概率密度函数是符合高斯分布的，这样将迭代计算的多维问题转化为更新高斯密度均值的一维问题，就大大简化了分析和计算信道参数阈值的复杂度，而且可以快速的搜索和优化非规则LDPC码。这样可以将信道阈值的计算由多维参数动态系统的密度进化理论模型转化为单一参数（均值）动态系统的高斯逼近模型，在只需要牺牲很小的精度就可以得到计算维数上的巨大降低，从而可以很快计算出阈值和优化度序列的分布。高斯近似是一个很好的分析工具，被很多关于迭代译码性能分析中所采用。如利用混合的高斯近似方法来对基于LDPC码的MIMO-OFDM系统进行译码分析、寻找好的度分布以及优化系统的性能。
3.EXIT表。EXIT表（ExtrinsicInformationTransferChart）是由S.tenBrink提出的一种用迭代译码器之间传输的外部信息来表征迭代译码中收敛行为的分析工具。对于串/并行级联码，EXIT表技术是跟踪分量码之间信息交换（互信息）的情况来估计译码器的收敛性，并且可以分析影响译码算法收敛性的因
素(如分量码的选择等)，适当地改变这些影响因素可以优化系统的性能。S.tenBrink等人[56]将EXIT表技术引入到LDPC码译码分析中，即把LDPC码的译码过程可以看作是变量节点译码器和校验节点译码器之间外部信息的迭代，用EXIT表跟踪译码器之间的互信息传递来估计LDPC码和积译码算法的收敛性。文献[56]中还给出了在不同的信道模型下（AWGN，MIMO等信道）利用EXIT表技术来计
算信道阈值和寻找好的度分布序列，从而优化系统的性能。
三、LDPC码的应用及展望
1996年，Mackey和Neal重新研究了LDPC码后，研究人员发现LDPC码具有很多非常好的特点，如能够逼近香农信道容量，描述及实现简单，易于进行理论分析和研究，译码简单且易于实现等。近年来，LDPC码以其优异的性能和良好的应用前景受到研究人员的关注，成为编码理论界的一大亮点和热点。目前，LDPC码可以应用于深空通信、卫星通信，光纤通信、ADSL、磁记录设备及无线局域网等领域。LDPC码今后的研究主要集中在:⑴现有的可信传播迭代译码方法还比较复杂,寻找LDPC码的线性时间译码算法将成为一个重要的课题。⑵对于非规则图设计的研究,寻找获得最优的序列λ和ρ的方法,以得到较好的码结构,提高LDPC码的性能。⑶继续探讨LDPC码在通信和计算机领域的应用。目前已有人将它的纠删方法应用于计算机通信网中,用于恢复在传输中丢失的数据,获得了很好的效果。今后将会加强这方面的研究工作。目前，LDPC码研究领域的主要工作集中在译码算法的性能分析、编码方法、码的优化算法等方面。经研究人员的努力，LDPC编码领域取得很大进展，但仍有许多问题需要研究：
•LDPC码校验矩阵的构造。尽管在构造最优的LDPC码方面取得了一些进展，但目前还没有一套系统的办法来构造所需要的好码，特别是在码字长度有限、码率一定的条件下，构造性能优异的好码是一个非常具有挑战性的课题。这方面的研究可以借助有限域理论、图论等相关理论。
•LDPC编码系统的联合优化设计。将编码技术与调制技术、空时编码技术、OFDM结合进行性能优化是当前及将来的发展方向之一。．
•无线衰落信道及MIMO信道下LDPC码的性能分析方法及优化设计准则。目前LDPC码字的优化设计主要在加性高斯白噪声信道下得到的，而无线衰落信道下，特别是时变信道下码字的性能分析方法、优化设计准则和信道估计的影响也是非常关键的课题，需要进一步的研究探索。
•寻找适合硬件实现的编译码方法也是一个非常值得研究的课题。
参考文献:
[1]王新梅,肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社.1998.
简述卫星通信的特点范文5
【关键词】通信网络；分组传输；应用；研究
社会的快速发展离不开通信网络对其的大力支持，尤其是近些年来在通讯网络结构取得了如此快速的发展之下，数据宽带业务也相应的得到了许许多多的改变。传统的网络信息传送方式，虽然在满足人们对通讯信息的需求上有了一定的满足，然而其却存在着诸如对网络资源的浪费、难以满足不同类型客户的需求等缺点，这严重制约了通讯网络的进一步发展和运用[1]。而分组传输设备则有容量储存大、消耗成本低、操作方式灵活、稳定性高等等特点，且可以满足人们的多种需求。因此，分组传输设备值得在通讯网络中大力推广和使用[2]。
1.通信网络
通信网络，在我们现代人的日常生活运用中必不可缺，这是科学技术不断进步的成果之一，也加快了人类信息和文明的交流与传播。传统的通信网络由传输、交换、终端三大组成部分构成，其中，传输指的是传送信息的媒体，交换指的是所有终端交换信息的媒介体，终端指的是我们现代人比较多用的手机、电话、计算机等等。近些年来，在因特网的发展之下，使得由多个计算机在传输、交换、终端上可以形成一体化，促使了全球网的形成。通信网络的数据结构主要由令牌环、总线形网络、星形网三大部分组成。其中：令牌环这种网络通信结构最早由IBM提出，在该数据结构下，拥有“令牌”的通信设备可以获得大量的传输数据，此种通信数据结构的好处在于可以保证在同一时间内只对一台设备进行信息的传送；总线形网络，也就是通过使用一定长度的电缆线将所需设备连接在一起的通信数据结构。它可以保证其中一台设备即便是在总线中取下时，也不影响其他设备通信的效果。总线形网络的实现要依托对以太网的运用，它可以保证设备在同一时间发送信息时发生碰撞而产生的影响最小；星形网的形成要通过将中心的设备进行点对点的连接，在电话网络通信中它的中心结构为PABX，在其他数据网络通信中，此种设备是主机或者是集线器。星形网数据结构的好处在于，设备的增加或者减少比较得自由，而且不会对其他系统设备造成干扰或者其他负面影响。
2.分组传输
2.1分组传输的内涵简述
分组传输，即通过利用几个或者多个分组架构构成，而达到对日常通讯业务的保障的一种技术支持，比如现阶段比较普遍存在的Ip业务[3]。分组传输模式，之所以被现阶段的很多人所重视和利用，其原因在于它既可以继承传统通讯运输方式中的优点，又可以在此基础上对自身的特性进行不断的完善和提升。分组传输设备，目前可以从很多角度进行业务的拓展，从而使得网络通讯的性能变得更加强大。现阶段的很多个行业领域里，都有着对分组传输技术的不同应用，这对于满足和促进网络通讯的需求和发展有很大的帮助。
2.2分组传输的优势分析
传统的运输方式，其核心是TDM，即时分复用模式。所以在与TDM有关的通讯业务中，传统的运输方式能够获得非常大的运用，并且能够取得基本还不错的使用效果。然而最近一些年来，通讯业务一直处于快速发展的状态，其不管是在种类还是在模式上都有了不同程度的提升，这使得传统的运输方式已渐渐适应不了此种要求，而由此会在实践应用过程中会产生很多的限制或者发生一些难以解决的问题[4]。分组运输，就拿其设备架构来说，其在操作方式上主要以单板级别为主，这可以有效解决复杂组网的需求，因此可以促进通讯网络的正常运行和使用。且目前在4G网络急速发展的背景之下，形式多样的数据模式也正在以很快的速度在发展，若仍然按照以往的运输方式来完成对数据信息的传送，则很容易会使得在对网络信息传输过程中产生的成本变高，且在运输的效率上也会有相应程度的降低等等。
总而言之，分组传输的优势在于：①从技术层面上来说，它是针对当前分组业务流形势建立的，通过对统计复分传送方法的运用，可以在有效确保优先级业务的前提下对空闲带宽按优先级进行合理的分配，从而达到既可以满足高优先级业务需求，又可以对网络未用带宽进行共享；②从网络运营层面上来说，分组传输设备是对数据技术和传输技术的有效结合，其强大的大容量分组交换/标签交换技术、OAM管理技术、50ms保护同步技术，对于构建基础网络设施来说具备无与伦比的优势所在，促使运营商在部置新的业务时具备超强的灵活度，且可以为运营商有效节约业务的成本，并可以在很大程度上实现对运营商现有网络系统的应用等等。
3.分组传输在通信网络中的应用
分组传输设备在我国现阶段的通讯网络应用中的任务主要是以传输语言信息、传输数据业务等等为主，且在目前4G数据的发展之下，其在通讯传输中的数据业务有不断上升的趋势。而在运营商中仍然有很大利用空间的，更多还是以传统的语音业务为主，其中也包括了对SDH设备的利用[5]。总的来说，分组传输设备在通讯传送网络中的应用，可大致分为独立组网模式和联合组网模式两大类。以下即是对独立组网模式和联合组网模式应用的分别阐述：
3.1独立组网模式的应用
独立组网模式，一方面可以在各个环节以及各个层次里完成对分组传输设备的使用，一方面又可以在某种程度上与传统的运输设备在同一情况下一起使用。但是要特别注意的是，若独立组网模式与传统设备存在共用现象，一定要确保它们在日常维护和管理时是分开来的，这可以帮助促进传输设备的有效使用。就目前形势而言，独立组网模式已在通讯网络中发挥了很大的作用，然而在具体使用过程中其还是得在传统的MSTP平面方式的基础上实现通讯业务的传送。此做法的目的在于尽可能地对通信网络进行保护，至于具体的业务还是得依靠独立组网模式来完成。
3.2联合组网模式的应用
一般而言，在通讯网络中，联合组网模式是与SDH平面共同运行操作的，两者具有相互为对方服务的功能，且它们能在分组运输过程中对不同的业务进行统一类别的划分[6]。联合组网模式可以分为以下四个基本阶段：
(1)联合组网模式的初期阶段：此阶段指的是在IP业务刚刚建立的阶段，此时的联合组网模式只需要承担一些较为零散的数据业务，且在具体的实践应用中，分组传输设备主要是以一种比较集中的形式接入在层内的。此时的混合型数据业务的传输也必须要通过传统的SDH来完成[7]。在IP数据业务范围不断拓展的情况下，对分组传输设备进行相应层次的优化是十分有必要的，MSTP模式更是有被完善和优化的需求。
(2)联合组网模式的发展阶段：此阶段的通讯网络业务已经有比之前更加广泛的种类了，并且正好可以使分组传输设备获得极大的利用。而且其已经达到了能够独立运行的时期了，在汇聚点的设置上也能够很好的进行完善。
(3)联合组网模式的爆发阶段：此阶段的IP业务取得了爆发性的发展，且接入层的GE环性能也有了一定的提高，比如承受能力增强了、对汇聚层的要求也有了一定的提高等等。此阶段基本上可以实现在相同时间里对TDM业务和IP业务进行输送。
(4)联合组网模式的深入阶段：此阶段为通讯网络不断发展至完善的阶段，基本上全部的网络传输都是通过UP业务模式之下实现的。分组传输设备达到了对接入层和汇聚层的渗透，并且渐渐地可以形成一个比较新颖的设备架构，对于提高分组传输设备在通讯网络中的应用效率有积极的推动作用。
4.结语
综上所述，在通讯网络技术的不断发展之下，传统的传输方式已经有越来越不适应的趋势。分组传输设备，在通信网络的应用中不仅可以有效满足人们对多种信息业务的需求，还可以为运营商们控制业务成本，对于促进网络通讯技术的进一步发展意义非凡。此外，在现阶段的不断应用中，还可以对分组传输设备和相关技术进行一步步的完善和优化，从而可以达到提高对通讯网络信息传输的效率。本文主要对分组传输设备中的独立组网模式和联合组网模式两种类型进行了细致的分析研究，其中，联合组网模式可以分为初期、发展、爆发和深入四个阶段。以上所有，希望能为读者朋友们带来更多思考和帮助。
参考文献
[1]许鸿飞,于然,高崧,李雪梅,文玲锋，刘景松.电力通信光传输网络优化与应用分析[J].中国新通信,2015(3):76-78.
[2]聂敏,王林飞,杨光,张美玲,裴昌幸.基于分组交换的量子通信网络传输协议及性能分析[J].物理学报,2015(21):183-190.
[3]徐伟,周凯.基于光纤传输网络技术在电力通信网中的应用分析[J].中国新通信,2013(20):28-29.
[4]叶亚伟.4G载波聚合技术引入对分组传输网络的容量及结构改造分析[J].通讯世界,2015(22):10-11.
[5]卢涛,缪瑛,高骋飞,崔建刚.无线传感器网络应用卫星通信传输大数据的研究与设计[J].电子科学技术,2016(4):487-497.
[6]徐伟,周凯.基于光纤传输网络技术在电力通信网中的应用分析[J].中国新通信,2013(20):28-29.
