国际移动卫星通信系统中频率补偿技术

卫星频率补偿

国际移动卫星通信系统中频率补偿技术

王文革,万千

(中国交通通信信息中心,北京100094)

摘要:在国际移动卫星通信系统中,由于多普勒效应,无线电信号会产生频率偏移现象,卫星执行频率转换时也会产生误差,这样会对射频通信系统接收性能和频带资源利用产生很大的影响,如果不对频率进行修正,将极大地限制系统的应用范围。简要介绍了自动频率控制系统的基本原理,进而分析了基于国际移动卫星通信系统的自动频率控制的方式及其算法;通过预测的频偏值与固有谐振频率匹配,可以补偿和调节地面站上变频器和下变频器输出的载波频率。

关键词:国际移动卫星;地面站;自动频率控制;频率补偿算法

中图分类号:TN911.7 文献标识码:A 文章编号:1003-3114(2011)01-10-3

FrequencyCompensationTechnologyinINMARSAT

SatelliteCommunicationSystem

WANGWen ge,WANQian

(ChinaTransportTelecommunications&InformationCenter,Beijing100094,China)

Abstract:InInmarsatsatellitecommunicationsystem,theDopplerfrequencydriftandthefrequencyerrorinsatelliteconversionhavenegativeimpactsonRFreceiveperformanceandtheuseofthefrequencyresourceinRFsignaltransmissionprocess;withnofrequencycorrection,theapplicationofRFsystemwillbegreatlyrestricted.Thispaperintroducesthebasicprincipleofautomaticfrequencycontrolsystem;analyzestheAFCmethodandalgorithmbasedonInmarsatsatellitecommunicationsystem;bythematchingofpre estimatedoffsetvalueandtheinherentresonancefrequency,thecarrierfrequenciesoutputbytheupanddownfrequencyconvertersatearthstationmaybecompensatedandadjusted.

Keywords:Inmarsatsatellite;earthstation;AFC;frequencycompensationalgorithm

0 引言

国际移动卫星(Inmarsat)通信系统也称作海事卫星系统,Inmarsat通信卫星分布在地球同步轨道,基本功能是接收发自岸站和船站的信号,将其放大并再次发送它们。卫星转发器还执行频率变换,在岸到船方向从6GHz波段变频到1 5GHz波段,在船到岸方向从1 6GHz波段变频到4GHz波段。在实际通信过程中要考虑到多普勒效应,同时由于卫星上变频器的性能会随着温度和时间等环境因素的波动而变化,频率也会出现偏移。频移达到一定程度时会对系统频带资源利用率和接收性能等造成很大影响,极大地限制系统的应用范围。为了扩展卫星移动通信系统的应用,通信中频率补偿是不可缺少的技术。对于同步轨道卫星和固定的地面卫星接收站之间的多普勒频移,由于卫星的运行规

收稿日期:2010-11-05

作者简介:王文革(1969-),男,高级工程师。主要研究方向:卫星通信。

律,对多普勒频移进行24h的累加,其期望值是可以取零的。计算时如果对频移量进行长时间的储存并积分,这样就可以排除这段时间多普勒频移,算出卫星转发器的频偏。然后通过使用发射已知频率的参考信号的方法来实时估算通信中的多谱勒频移。

这样,地面站可以准确预测卫星通信空间段的频偏值,根据这个数值,实时对发送和接收端的本振频率进行调整,修正卫星通信中产生的频偏,从而最大程度地降低锁相环路的负担,达到正确解调数据的目的。

1 Inmarsat通信中频率补偿机制

对于一个固定的地面卫星信号接收站而言,中轨道(约10000km)和低轨道(约1000km)的卫星系统工作在C波段时的最大多普勒频移的典型值分

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别为 100kHz和 200kHz;虽然Inmarsat卫星通信系统采用的是同步轨道卫星,但是实际工作过程中卫星也会出现一定程度的漂移,在C波段产生的频移可由多普勒获得

国际移动卫星通信系统中频率补偿技术