卫星QC小组活动成果汇报教学

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,“卫星,”,QC,小组活动成果汇报,“卫星,”,QC,小组活动成果汇报,节约卫星转发器资源的研究,问题解决型小组,发表者 王建伟,卫星,QC,小组,小组简介,于,2012,年,6,月成立了,QC,小组。从优化质量管理、加强现场过程控制着手，将优化卫星网资源到工作中，达到不断提升卫星网质量的目的。,小组名称,卫星,QC,小组,本次课题,节约卫星转发器资源,活动时间,2012,年,6,月21日,2012,年12月,30,日,成立时间,2012,年,6,月,21,日,课题类型,问题解决型,小组人数,5,人,小组组长,马英俊,活动频率,1,月,/1,次,人均,QC,教育,10,小时,小组口号,发现问题解决问题追求卓越,姓名,性别,部门,职务,组内分工,马英俊,男,网络部,小组组长,负责全局统筹与安排,伍强,男,网络部,组员,负责统筹与安排、并完成,QC,活动内容,栗东方,男,网络部,组员,负责完成信息收集、反馈，配合副组长完成,QC,活动内容,王建伟,男,网络部,组员,负责完成信息收集、反馈，配合副组长完成,QC,活动内容,刘永峰,男,网络部,组员,负责完成信息收集、反馈，配合副组长完成,QC,活动内容,一、课题选定,背景,现状（困境）,选题（最后结论）,卫星通信中，转发器带宽的租用费用在整个系统的运行维护费用中占到很大的比例。目前卫星通信市场上，每,MHz,带宽每年的租用费用大概在,2.5,万到,3.5,万元之间，而一个村通基站平均占用的带宽在,640KHz,之上，如何采用适当的方式和手段降低转发器租用带宽的费用，对于节省每个村通基站运行维护费用的成本是非常重要的。,现网卫星站点在用,258,个卫星站点，总共占,284.26MHz,带宽，每年集团公司租凭转发器费用分摊西藏公司约,250,万元，租用费较高。,为节省集团公司成本开资，合理利用卫星网资源，最终部门决定研究卫星通信转发器资源的节约和优化的方法。,活动计划,注,：,实际进度,计划进度,活动,计划,6,月21日,-6,月29日,7,月6日,-7,月11日,8,月11日,8,月18日,9,月18日,10,月1日,1,0,月1日,11,月8日,11月8日,11,月15日,11月15日,11,月17日,11月17日,11,月24日,课题选定,设定目标,提出方案,确定最优方案,制定对策,对策实施,效果检查,总结打算,二、设定目标,根据,1-5,月份的数据统计，,现网,卫星站点带宽使用,285.01M,，集团公司,06,年给予西藏公司约,526.25M,。现有卫星网转发器带宽资源使用率,54%,。优化后卫星网带宽使用率为,47%,目标值设定为,43%,。如下表实践后,QPSK,每兆占用,835KHZ,，而,8PSK,每兆占用,600KHZ;,且每兆带宽可节约,1/3,的资源。,目标值,理论分析：,1,、转发器资源有限；,2,、租凭转发器带宽昂贵、,3,、节约成本。,现网统计情况说明：现网在运行,258,个卫星站点，占用转发器资源,284.26MHz,带宽。,QC,团队人员能力经验分析：,1,、人员技术水平有限；,2,、人员卫星网优化维护能力不足；,3,、集体团队意识不强。,小组成员通过对卫星转发器的特点的研究，卫星转发器而言,其带宽和功率都是恒定的,因此,无论占用了功率还是占用了带宽,都是占用了宝贵的转发器资源,卫星运营商收费将综合考虑带宽和功率的占用情况来计算。如果占用的功率比例大于占用的带宽的比例,就是功率受限,反之则是带宽受限。系统设计时,应尽量使占用的带宽和功率达到平衡,节省转发器的带宽主要可以有多种技术手段，小组成员结合自身知识和多年优化经验，集思广益，通过,“,头脑风暴法,”,，提出了一系列的解决意见,用适当的编码调制方式，同样的信息速率，调制方式,8PSK,会比调制方式,QPSK,大概节省百分之十六的带宽。,FEC3/4,的编码方式也会比,FEC1/2,大概节省百分之三十的带宽。基本公式如下：符号速率,=,（信息速率,/FEC,编码率,/R-S,编码率）*调制因子，而载波噪声带宽和占用带宽的取值一般分别为符号速率的,1.2,倍和,1.4,倍。,降低信号来源数据的速率，采用,Abis,接口压缩设备，降低,Abis,接口的数据速率,。,在有条件的地方，采用载波重叠技术，降低占用的带宽。,头脑风暴,三、提出方案,小组成员针对卫星网带宽资源,问题进行了全面分析,：,方案一：编码和调制方式的选择,为了尽可能的节约转发器带宽，减少每年的租用成本，采用,Abis,优化设备已经做到了很大限度的减少带宽。如果想在此基础上进一步减少租用的带宽，从卫星编码调制方式的选择上入手也可以节省一部分租用的带宽。,在确定调制解调方式时，应考虑到卫星信道的特点，充分利用有限而宝贵的卫星频率和功率资源。数字调制中，信号传输质量主要取决于比特差错率,(,以下简称,BER),因此要尽可能采用在相同的每比特信号能量与噪声功率谱密度比,(Eb/No),的条件下的,BER,低的调制方式，以节省卫星功率；另外，频谱利用率,(,单位频带的传输比特率,),要尽可能高，以节省宝贵的卫星频带。当然，这两个目标往往是互相矛盾的，在实际进行系统设计时要在两者之间取得平衡。对于常用的,Turbo Codec,编码相比其他方式有以下特性：,Eb/N0,性能大大优于同等带宽条件下的链接编码，占用带宽明显小于同等通信质量下的链接编码，编解码延时明显减小。,在使用,FDMA,的情况下，将卫星转发器的可用射频频带分割成若干互不重叠的部分，再分配给各地球站所要发送的各载波使用，,FDMA,方式中各载波的射频频率不同，发送的时间可以重合，但载波占用的频带是彼此严格分开的。,对此系统来说,分配带宽,=,信息速率,/FEC,码率,/,每符号比特率*分配带宽滚降系数,例：如用,QPSK,3/4FEC,(204,188),的,RS,码，则,符号速率,=,信息速率,(4/3)(204/188)(1/2),Ku,波段雨衰对编码调制方式选择的影响,以湖南为例，如果在湖南采用,Ku,频段，由于湖南处在,M,区，即使按,99.95%,的可用度计算，上下行雨衰也分别达到了,7.9dB,和,6dB,，从链路计算的结果看，当湖南上行有降雨时，则湖南基站,北京主站载波所占的转发器功率为,0.3%,，带宽为,0.4%,。而由于边远基站设备没有上行功率控制功能，因此，为了保证系统在降雨时的余量，即使在晴天（上行雨衰为,0,），边远基站的发射功率也要足够补偿上行雨衰，而此时，湖南基站,北京主站载波所占的转发器功率则达到了,1.9%,，远大于带宽占用的比例。由此会产生转发器功率用满时，带宽仍有空余的情况。解决此问题的方法，只能通过改变编码调制方式或者采用,C,频段来实现。如果改用,QPSK,方式时，当湖南上行有降雨时，则湖南基站,北京主站载波所占的转发器功率为,0.1%,，带宽为,0.7%,，晴天时所占的转发器功率为,0.8%,，基本达到了平衡。如果采用,C,频段，由于,C,频段雨衰非常小，则基本不会受到降雨的影响。,如果对那些处于,K,区的四川省基站采用,Ku,频段，当可用度为,99.95%,时，上下行雨衰分别为,4.9dB,和,3.6dB,，当四川站上行雨衰为,0,时，边远基站发射的载波占用的转发器功率比例为,1.3%,，也远大于带宽占用的,0.4%,的比例。但改为,QPSK,方式，则能够实现功率和带宽的基本平衡。,C,频段的降雨衰耗通常都不会超出链路设计的余量。有资料显示，新加坡和台湾发送的,C,频段电视载波的上行,EIRP,都曾在暴雨时出现过,3,到,5dB,的下降。用国际电联所建议的雨衰计算公式并不能求得如此高的,C,频段雨衰量。仅有的合理解释为，这类现象出于高仰角天线的主反射面因暴雨而形成积水，从而使天线增益遭到的大幅度降低,。,降雨衰耗对,Ku,频段卫星通信的负面影响比预期的严重。在香港监测,Ku,频段卫星信标时发现，夏季阵雨时的短时间下行降雨衰耗可达,20dB,甚至,30dB,。中国南部沿海某地所发的,Ku,载波在台风季节的上行雨衰，曾有连续半小时维持在,10dB,以上的纪录。即使是位于中国北方的北京，,Ku,设备的,8dB,上行功率控制量也不足以补偿夏季阵雨所产生的降雨衰耗。由此看来，通常能为系统预留的下行降雨余量、以及上行功率补偿量，都不能补偿短时间的暴雨所产生的降雨衰耗。对于实时性不强的数据业务，由,Ku,雨衰所造成的误码和通信中断可以通过重发等手段得到解决。对于必须保证实时传输质量的数据业务，和音频、视频等连续的数据流业务，最好还是选择在,C,频段上工作。,雨衰估算结果表明，在同等的降雨条件下，不同频率和极化的载波所遭受的雨衰也不相同。在,Ku,频段，频率高端的水平极化载波所受的雨衰最大，频率高端的垂直极化和频率低端的水平极化载波所受的雨衰居中，频率低端的垂直极化载波所受的雨衰最小。在选择,Ku,频段转发器时，应该考虑这一因素,。,Ku,波段雨衰对编码调制方式选择的影响,雨衰的计算公式为单位路程的雨衰量与电波穿越斜距以及路程缩短因子的乘积。其中，电波穿越斜距为降雨高度与天线仰角的正弦值之商。一般说来，天线仰角越低，穿越斜距越长，雨衰量越大。但是，路程缩短因子的计算公式考虑了电波穿越斜距在水平方向上的投影距离、以及降雨强度的影响。降雨高度越高，天线仰角越低，水平投影距离就越长，相应的路程缩短因子也就越小。其物理解释为，水平投影距离越长，电波笼罩在雨团中的部分就越少。此外，降雨强度越高，路程缩短因子也越小。其解释为，降雨强度越高，雨区在水平方向上的分布就越窄，电波被该强度雨区所笼罩的比例也就越小。路程缩短因子的值在天线仰角较低和雨量较大时可小至,0.4,左右。为此，在考虑,Ku,频段降雨衰耗时，不必过分强调天线仰角的影响。,Ku,频段卫星通信通常采用上行站设备中的上行功率控制（,UPC,）、或者卫星转发器中的自动电平控制（,ALC,）补偿降雨衰耗对上行载波的影响。,ALC,的工作原理为根据接收到的载波强度调整转发器的,SFD,灵敏度。它的使用条件为，转发器中的所有载波都由同一个地点发送上星。,ALC,的初始设置方式为，通过调整转发器,SFD,，使在晴空条件下的载波上行功率略高于不采用,ALC,时。这是因为，若在晴空时不增加上行功率，降雨时就全靠提高,SFD,灵敏度以使下行,EIRP,维持不变。由于到达卫星的功率因雨衰而降低，上行,C/N,也随之下降，从而使系统,C/N,变差。但是，晴空时的上行功率也不能过高，因为这将增大对邻星和反极化转发器的干扰。,UPC,的工作原理为，根据检测到的当地雨衰量调整上行功率。采用,UPC,方式时，上下行,C/N,基本保持不变，但它要求上行站拥有足够的功率备余量。,Ku,波段雨衰对编码调制方式选择的影响,压料板上凹槽明显,从以上方面考虑，确定了,Turbo 3/4,和,QPSK,或者,8PSK,作为村通工程的编码调制方式。从实际使用的情况看，,8PSK,的抗干扰、抗雨衰能力稍差，适宜用在降雨少的地区；,QPSK,相对来说抗干扰能力较强，适合在降雨较多的地区采用。,Ku,波段雨衰对编码调制方式选择的影响,目前，在,IDR/IBS,系统中所能支持的调制方式主要有,BPBK,QPBK,8P8K,16QAM,等，而编码则有,1/2,2/3,3/4,维特比编码，,TPC,编码，,Reed-Solomon,编码等。不同的编码调制方式，其门限,Eb/No,以及频谱利用率各不相同。不同的编码调制方式，其门限,Eb/No,以及频谱利用率如表,1,所示：,方案二：,Abis,接口压缩设备和技术的引入,为了尽可能的节约转发器带宽，减少每年的租用成本，采用,8PSK+Turbo,编码方式，从卫星编码调制方式上看，已经做到了很大限度的减少带宽。如果想在此基础