衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)體系設(shè)計及應(yīng)用模型

上行信號：首先CM子層定義一個傳輸標(biāo)識(TI)，作為信息頭的一部分，將控制信息，補(bǔ)充信息以及短信息分別加上一個TI頭傳送給MM層，MM層的傳輸函數(shù)將帶有不同傳輸標(biāo)識的CC、SS、SMS信息復(fù)用，并添加協(xié)議標(biāo)識(PD)，上行傳輸給RR層，RR層的傳輸函數(shù)根據(jù)不同的PD頭以及相應(yīng)的信道配置將不同的信息通過各自的接入點(SAPI)傳送給對應(yīng)的物理信道，雙音接收系統(tǒng)(DTRS)實體使用同樣的傳輸函數(shù)將雙音多頻信號(DTMF)傳輸給RR層實體。RR實體在接入點(SAPI)=2處檢測快速隨路控制信道(FACCH)上的數(shù)據(jù)鏈路連接是否存在，如果存在，則使用數(shù)據(jù)鏈路(DL)連接，否則通過接入點(SAPI)=0進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信息以比特流的形式在定義的各種邏輯信道上進(jìn)行物理層傳輸。當(dāng)RR連接不存在時，RR實體則終止數(shù)據(jù)傳輸。
下行信號：RR層根據(jù)協(xié)議標(biāo)識(PD)頭將從L2層不同接入點獲得的信息進(jìn)行分割并分配給不同的子層，(但分割時保留PD頭，以便后續(xù)MM層繼續(xù)使用)。其他的RR信息和DTRS信息則通過各自的接入點MNRR-SAP，DTRS-SAP傳送給MM層，MM層再通過識別不同的TI，將不同的信息通過各自的MM層接入點傳送給CM的各個功能子層(即控制業(yè)務(wù)子層、補(bǔ)充業(yè)務(wù)子層、短信息業(yè)務(wù)子層)。
3．2 邏輯信道配置
在L3層的協(xié)議棧里，信令最終以幀的形式在物理信道上傳輸，根據(jù)不同信令使用的頻段和時隙不同，將物理信道劃分為多個邏輯信道。與GSM系統(tǒng)的邏輯信道不同，衛(wèi)星移動通信信道主要分為2類：用于傳輸用戶編碼語音和數(shù)據(jù)的衛(wèi)星業(yè)務(wù)信道(S-TCH)以及衛(wèi)星控制信道(S-CCH)。衛(wèi)星業(yè)務(wù)信道(S-TCH)包括全碼率業(yè)務(wù)信道(S-TCH／F)，信息速率為24 Kb／s；半碼率業(yè)務(wù)信道(S-TCH／H)，信息速牢勾12 Kb／s；1／4碼率控制信道(S-TCH／Q)，信息速率6 Kb／s；1／8碼率控制信道，信息速率為3 Kb／s。可根據(jù)具體的語音和數(shù)據(jù)量的大小來分配所用信道。
衛(wèi)星控制信道(S-CCH)包括衛(wèi)星廣播控制信道(S-BCCH)，衛(wèi)星公共控制信道(S-CCCH)，衛(wèi)星專用控制信道(S-DCCH)。其中衛(wèi)星專用控制信道又包括獨立控制信道和隨路控制信道。隨路控制信道分為慢速隨路控制信道(S-SACCH)和快速隨路控制信道(S-FACCH)，通常不能獨立使用，而是聯(lián)合其他控制信道一起使用。上述3種控制信道通過使用不同的幀格式來將信息組幀傳輸。
1)S-BCCH包括同步信道(S-SCH)，衛(wèi)星廣播控制信道(S-BCCH)，衛(wèi)星波束廣播信道(S-BBCH)，主要傳輸系統(tǒng)信息等信令。
2)S-CCCH包括衛(wèi)星呼叫信道(S-PCH)，衛(wèi)星隨機(jī)接入信道(S-RACH)，衛(wèi)星接入授權(quán)信道(S-AGCH)等。在此信道上主要傳輸呼叫請求、信道請求、簽權(quán)、同步信道信息、立即指配命令等信令。
3)S-DCCH與S-ACCH主要用于信道上點對點的信息交換，以通用的幀格式在信道上傳輸，主要傳輸分配命令，分配響應(yīng)、信道模式修改及響應(yīng)、加密模式及響應(yīng)等信令。

4 衛(wèi)星移動通信呼叫模型
信令在保證通信正常的進(jìn)行起著關(guān)鍵作用，在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中涉及的信令很多，L3層各子層涉及的信令總結(jié)如下：
1)RR層 信道請求，呼叫請求，信道建立，加密模式及相應(yīng)，信道分配與切換，信道釋放，RR層狀態(tài)信息，已經(jīng)狀態(tài)診斷信息(包括衛(wèi)星波束信息、電源控制信息、版本信息以及各種錯誤信息等)。
2)MM層 注冊信息(包括身份注冊與位置更新)，安全信息(包括鑒權(quán)、身份認(rèn)證與臨時身份分配)，連接管理信息，MM層與CM層狀態(tài)信息。
3)CM層 CM業(yè)務(wù)請求信息，呼叫建立，呼叫過程，拆鏈，狀態(tài)信息(包括擁塞狀態(tài)，DTMF等)。
上述信令在進(jìn)行信令傳輸時遵循通用的信令格式，如圖4所示。

圖4中信令的第一個字節(jié)屬于標(biāo)識頭部分，高4位為傳輸標(biāo)識，低4位為協(xié)議標(biāo)識，用來區(qū)分使用不同協(xié)議的信令。第二字節(jié)標(biāo)識信令類型，剩余字節(jié)為具體的信息單元。這些信令在移動通信過程中主要完成呼叫、位置更新、信關(guān)站間及內(nèi)部的切換、定向重試、短信息等業(yè)務(wù)。在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中使用的上述基本流程與陸地蜂窩GSM系統(tǒng)的流程類似，但由于使用衛(wèi)星作為中繼，信號傳播延時大，又其特殊性，比如呼叫重建功能不再適用本系統(tǒng)，利用衛(wèi)星中繼的優(yōu)勢在信令巾增加了GPS信息等。針對移動通信系統(tǒng)，設(shè)計呼叫模型如圖5所示，其流程主要是，移動終端首先發(fā)出信道請求命令，中繼衛(wèi)星接收到信號之后進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)，將信令轉(zhuǎn)發(fā)給信關(guān)站，信關(guān)站控制中心對信令進(jìn)行分析對移動用戶做出響應(yīng)，并向地面網(wǎng)中的被呼叫用戶發(fā)出命令，被呼叫用戶接收到命令后做出響應(yīng)，并發(fā)出相關(guān)請求命令給信關(guān)站的控制中心，通過衛(wèi)星中繼轉(zhuǎn)發(fā)給地面發(fā)出呼叫的移動用戶，經(jīng)過一系列的請求、命令與響應(yīng)之后，最終在呼叫用戶與地面網(wǎng)的被呼叫用戶之間建立連接，連接完成之后，進(jìn)行呼叫進(jìn)程。