便攜式應急通信終端設計

林友凱 陳錦明 何蔭虎

摘 ?要：該文首先基于對北斗衛星導航系統短報文功能的介紹，進而針對短波通信以及移動網絡不暢等問題進行研究，此外還深入研究了在沒有網絡的條件下對現場狀態、人員位置等信息無法獲取的問題。該文提出了一種基于北斗短報文的便攜終端設計完美方案。這種方案專門應用于沒有移動網絡條件下的應急通信以及定位，因此該方案非常具有實踐意義和研究價值。

關鍵詞：北斗短報文 ?應急通信 ?便攜終端

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）06（a）-0027-02

我國資源豐富、地大物博，沙漠戈壁面積廣、山地丘陵比較多，所以這種地理條件導致短波通信或者移動信號不能夠很好地傳輸。現實中，我們使用的傳統短波電臺或者移動通信等現代通信方式比較受地域的限制，如果將其應用在廣袤的林地地區，或是那種地形地貌非常復雜、不平坦等環境下，很容易出現通信盲區。如果不幸發生了滑坡、地震、泥石流等重大地質災害，使得電網、基站等基礎設施被損害，那么就非常容易導致移動通信網絡系統癱瘓，而且在這種情況下沒有辦法上報救災指揮相關部門或者上級單位，他們也沒有辦法獲取現場信息。所以在進行野外作業的時候，一定要搭建穩定性很強、可靠性很強的通信設施，只有這樣才可以保證及時有效地進行信息傳輸。而對于那些偏遠地區以及山區等無法實現實時通信的通信盲區，可以通過使用以我國北斗星網絡為依靠的便攜式通信網絡終端來實現信息通信。

1 ?簡述北斗功能

中國北斗衛星導航系統，屬于全球衛星導航系統。北斗二號系統由中圓軌道衛星、傾斜同步軌道衛星，以及地球靜止軌道衛星所組成，這個系統有亞太地區用戶的三大功能，即短信功能、導航功能以及定位功能。

我國的整個北斗衛星導航系統，實際上由3個層面所組成，即用戶層、地面層以及空間層。在3個層面中，其空間層主要由30顆非靜止軌道衛星同5顆靜止衛星所構成，它能夠對導航信息進行持續的發射，把信號傳輸給各類接收機中的應用系統，為各類用戶全天時、全天候地服務。地面層是由中心控制和標校等系統共同組成的。而各類用戶的數據終端則組成了廣大的用戶層。

北斗通信功能的實現是由廣大用戶的數據終端，然后借助于主控站（地面）來實現用戶的應答，最后實現定位動作，從而實現通訊的。用戶端的信號一旦將請求發出，這一信號就會通過衛星這一設備轉發給中心站（地面），信號被接收站接收之后，迅速進行準確有效的信號處理，處理好的信號再利用衛星這一平臺把信號向接收端進行發送。而接收端會將所接收的信號再處理變成人們可以識別的報文信息。最終完成了接收端和用戶端的通信。

就目前而言，雙向短報文通信已經在北斗衛星上得到了實現，但由于字數限制，目前只可以接收120個漢字。

2 ?進行終端的總體設計

在信息傳輸中，移動便攜式衛星的通信業務已經在不斷地擴展，到當前來說，已經不再使用以往單一的視頻圖像進行傳輸，現在的業務已經涵蓋數據的綜合業務衛星通信系統，包括傳真視頻、語言等綜合性的傳輸功能。而目前我國衛星通信技術主要的發展方向是建立起操作更加方便快捷、行動可靠性更強的綜合性業務維修信息系統。便攜終端是一種高性能衛星通信終端，包含了IP處理、視頻和音頻編解碼、L頻段等，對于IP的業務傳輸已經完全提供了支持，在功能上已經具備TCP加速和路由可選擇。而業務的傳輸內容包括語音和高速數據、傳真、語音等，可以在短時間之內建立通信鏈路，最終實現綜合業務的數據傳輸。

3 ?便攜式衛星終端工作原理和組成

3.1 便攜式衛星終端工作原理

在便攜式衛星終端設備中，提供的接入有1路視頻和1路IP數據，以及2路電話，此外它的業務雖然很多，但是在利用語音網關和網絡視頻的有效編碼在交換模塊聚集，接著每個業務的路由轉發、接入控制均經過IP接入得以實現，緊接著在調制解調單元進行基帶處理、調制，最后成功地轉換成L頻段信號并發送到衛星上的射頻單元BUC，經過濾波、頻率轉換以及方法處理轉換成KU頻段的射頻信號，而KU頻段的射頻信號要順利發送到衛星，還需通過天線才能夠得以實現。信號到達衛星，衛星對其進行轉發，當接受到衛星轉發的信號后，再變成L頻段的信號。在變成L頻段的信號前，需要低噪聲放大器進行轉換，然后才能夠在調制調解單元進行調節處理，并將處理調節的數字信號進行傳輸，最后在業務模塊中轉變為數據、語音和視頻諸業務信號被用戶所接受。

3.2 便攜終端的組成

整個便攜終端是由IP接入、調制解調單元、視頻編解碼和語音網關等多個單元共同組成的，共同集成的一些特殊功能，如話音、視頻圖像和IP應用接口。其有著體積小、便攜性強、擴展性強、功能性強的顯著特點。

（1）調制解調單元。何為調制解調單元？簡單而言，調制解調單元由解調和調制所組成。在調制解調單元中，調制主要有基帶調制、L上變頻、成形濾波、編碼等。而解調包含為數字下變頻、匹配濾波器、低通濾波、A/D轉換。

（2）IP接入單元。IP接入單元是通過由交換模塊以及接入模塊等部分組成的核心單元，通過POWER PC處理模塊，還有就是LINUX操作系統，進行協議處理軟件的處理，與此同時同FPGA等外圍電路共同完成系統的各種功能。在交換模塊中，所用的交換芯片比較成熟，其作用在于理解語音網關、IP數據、視頻編解碼器、IP接入模塊。

（3）語音網關和視頻編解碼模塊。在當前的集成市場上，語音網關模塊和視頻編解碼器模塊產品比較成熟，基本上屬于定制開發，其可以支持H.264和2路話音用戶接口。

4 ?關鍵技術和應用創新

4.1 數字化中頻技術

在進行設計過程中，積極采用一種數字化中頻技術，這樣減小了模擬中頻部分的設計難度以及規模，通過模塊設計，就可以有效維護各個部分的升級。首先設計前提就是保護技術指標，進而就可以大大降低設備體積以及功耗。

在對中頻進行調制的時候，采用該平臺，將基帶將中頻提高達到800MHz，然后在此基礎上，進一步提高390MHz。

4.2 QoS技術

QoS就是指對多種業務流的各個不同需求提供需要的服務質量保證，例如寬帶、抖動等。在整個衛星網絡中，有限的衛星資源顯得更加寶貴，這讓網絡的帶寬瓶頸處在衛星路處，而且這里也有可能出現擁塞的現象。由于IP的衛星網絡主要是針對無連接的網絡，因而IP分組進行業務輸送的原則是盡力而為，這就導致業務輸送具有很強的不確定性。

以我國目前的技術情況來看，地面網經常使用的是區分服務的模型以及綜合服務的模型這兩種服務模型。但與之相比，有著良好的廣播能力的衛星網絡就有著較大的優勢，而且其還是由大量的單工站組成，故而其拓撲結構就會簡單化，使用區分服務模型就可以有效保證端到端的服務質量。

5 ?結語

目前在多種應急系統中，已經廣泛地應用了衛星通信系統。便攜終端存在著地面網的接入，具備接口通用和互聯方便這一特性，這一特點有助于系統的組網以及固定智慧中心互聯。當然，這同信息接入IP化實際上是非常符合的。就當前來說，人們對于信息化的需求越來越苛刻，并且規模在不斷加大，此類終端在未來的價值和前景將會非常大，可以將其在搶險救災、遠程醫療、遠程監測、戶外探險等多方面進行推廣和應用。

參考文獻

[1] 王延文，王爾申，唐遠江，等.便攜式北斗通信定位終端系統的研究與設計[J].電子器件，2017，40（6）：1404-1407.

[2] 幸雪初，佘臣朝.消防部隊便攜式衛星站通信業務終端集成問題研究[J].網絡安全技術與應用，2017（10）：142-145.

[3] 胡聚寧.基于移動終端的網絡應急通信平臺的設計與實現[D].北京交通大學，2011.