GEO多波束卫星通信网络关键技术研究
2009年第05期，第42卷 通 信 技 术 Vol.42，No.05,2009 总第209期Communications Technology No.209,Totally
GEO多波束卫星通信网络关键技术研究
杨巧丽①②， 陆锐敏②， 马刈非①
（①解放军理工大学 通信工程学院，江苏 南京 210007；②总参第63研究所，江苏 南京 210007）
【摘 要】文章对GEO多波束卫星通信网络的体系结构进行了分析研究；提出了一种集中式与分布式相结合的天地一体化无线资源管理模式；针对QoS保证和特殊的抗干扰应用需求，对其呼叫准入控制、波束切换管理、分组调度策略等关键技术给出了初步的研究建议。
【关键词】GEO卫星通信网络；服务质量（QoS）；无线资源管理（RRM）
【中图分类号】TN927.23【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2009)05-0158-03
Key Technologies of GEO Multi-beam Satellite Communications Network
YANG Qiao-li①②， LU Rui-min②， MA Yi-fei①
（①Institute of Communication Engineering, PLA University of Science & Technology, Nanjing Jiangsu 210007, China;
②No.63 Research Institute of PLA General Staff Headquarters, Nanjing Jiangsu 210007, China）
【Abstract】The network structure of GEO Multi-beam satellite communications network is analyzed. The model of integrated space-ground radio resource management in combination of centralized mode and distributed mode is proposed. For the quality of service (QoS) support and the special requirement of anti-jamming, some research suggestions on call admission control, beam handoff management and packet scheduling are given.
【Key words】GEO satellite communications network；quality of Service (QoS)；radio resource management (RRM)
0 引言
GEO多波束卫星通信系统以其覆盖范围广、星座和网络控制简单等诸多优点一直都是军事领域研究和应用的重点[1]。为了满足未来国家多方面安全利益的需求，未来军事卫星通信系统将由3-5颗GEO卫星星座组成，采用更高的频段、多波束天线、宽带跳频、星上处理、星上交换、星上网络控制、星际链路等先进技术，能够实现与地面其他网络内任何用户的互连互通，同时还将满足从低速到高速的话音、数据、视频、Internet数据传输等多媒体业务需求，实现抗干扰并可应对复杂的电磁环境，提供受保护的动中通服务能力。
1 天地一体化网络体系结构
随着星上处理和交换技术的发展，鉴于军事应用抗干扰、抗摧毁能力的特殊需求，未来军事GEO卫星通信系统将采用多星全球覆盖有星际链路组网应用模式[2]，采用星际链路方式时，卫星无需地面站中转就可直接互连，不仅降低了通信时延，而且还会显著地改善通话质量；另外，为了保证在地面网络管理中心受到打击时整个卫星通信系统的自主运行能力，还应该考虑星上网络控制设计方案[3]。
如下页图1所示，给出了多星全球覆盖有星际链路天地一体化网络体系结构示意图。在军事应用背景下，应用Ka或更高频段为系统提供了足够大的带宽，可调多波束主要是为了空间隔离以提高系统的抗干扰能力，必要时可能还需要波束重叠使用以增强特殊覆盖区域内的用户容量和通话质量，所以一般不进行频率复用。同其它卫星通信系统类似，GEO多波束卫星通信网络也可划分为空间段、用户段和地面段[4]。
空间段由3-5颗多波束GEO卫星通过星际链路组成一个+/- 65°纬度带内的准全球覆盖卫星星座，每颗卫星均具备
收稿日期：2008-09-22。
作者简介：杨巧丽（1979-），女，工程师，博士生，主要研究方向为卫星通信抗干扰；陆锐敏（1963-），男，高级工程师，硕导，主要研究方向为卫星通信抗干扰；马刈非（1947-），男，教授，博导，主要研究方向为卫星通信网络。
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复杂而完善的星上处理、星上交换、星上网络控制等功能，通信链路采用天地一体化宽带跳频技术体制。星上网络控制能够自主完成本服务区域内用户业务处理、资源管理等核心工作，同时还可以向地面网管中心报告本系统运行产生的事件报告并接受来自地面网管中心的控制。
PSTN用户
图1 天地一体化网络体系结构
用户段主要是指网系内的各种用户终端，由分布在卫星覆盖范围内的各种固定及移动地面站组成。用户终端主要完成网管代理、位置寻呼、身份认证、呼叫请求、加解密、波束切换以及话音和数据通信服务等功能。不同卫星覆盖区内的各用户终端可以不经过地面站中转直接通过星际链路进行双向通信，也可以通过网关站与其它网系内的各种用户终端进行通信。
地面段主要指各网关站、卫星控制中心和地面网络管理中心。网关站主要完成与其它网系的互连互通，不同网系用户业务接入时的准入控制、数据包调度以及完成天地一体化路由选择等功能。地面控制中心主要负责产生并传送卫星平台、载荷的遥控和遥测命令、波束调整重定向命令等，接收来自卫星的遥测信息等。地面网管中心实现包括故障、配置、账务、性能和安全在内的网络管理功能，实现较复杂的管理操作界面，星上网络控制的数据库备份等。
该网络体系结构充分体现了天地一体化的设计思想，确保了网系内各功能实体间的协同工作，增强了网络的互连互通和抗干扰能力，随着服务质量（QoS）保证、无线资源管理等网络关键技术的应用其各方面性能将得到最优化实现。
2 QoS保证
QoS是业务性能的综合效果，决定用户对业务的满意程度[5]。在大多数情况下，QoS保证通常用带宽、时延和准确度等参数来衡量。QoS保证的关键问题是不同的业务类型具有不同的QoS需求，因此也具有不同的服务等级。话音业务：低带宽需求，但是对最大传输时延有严格的要求；数据业务：通常允许不明显恶化QoS的时延，但是E-mail、短消息是典型的低带宽业务，而文件传输明显地占用较高的带宽；视频业务：较高带宽或更高带宽需求，同样对最大传输时延有严格的要求。
因此，为了在GEO多波束卫星网络上提供QoS保证，必须执行有效的资源管理机制。针对QoS保证的资源管理的目的是合理地分配和有效地访问这些不同业务类型中的可用资源，以满足其质量需求。在恶劣电磁环境下，为了增强GEO多波束卫星通信网络的抗干扰能力，只能实现最低限度的话音通信，不能保证所有业务的QoS需求。
3 天地一体化无线资源管理
无线资源管理的内容主要包括准入控制、负载控制、分组调度、资源管理、切换控制、功率控制等[6]。结合GEO 多波束卫星通信网络体系结构的特点，未来军事卫星通信网络将采用集中式与分布式相结合的天地一体化无线资源管理模式。结合图1可以看出，无线资源管理的主要功能在星上实现，各用户终端和网关站协助完成一些准入控制、分组调度等相关工作，各用户可以在不同层面上控制和访问相应的资源；各卫星无线资源管理实体对本服务覆盖范围内的所有用户间动态分配无线资源，相互之间通过星际链路形成分布式资源管理模式，可以交互各服务区域间必须的一些重要资源信息；地面无线资源管理中心的功能与地面网管中心相一致。
对于采用宽带跳频技术体制的GEO多波束卫星通信网络，其无线资源指的主要是信道（即频率）资源，无线资源管理的目的就是在呼叫准入控制和波束切换管理过程中能够对信道资源进行实时动态按需分配，对于基于分组的多媒体业务，需要采用流量控制技术，结合卫星链路特性，对分组进行调度，从而满足不同业务的QoS需求，实现对频率资源的最优化使用。GEO多波束卫星通信网络中的无线资源管理涉及的内容相当广泛，其最终目标是在满足一定的QoS保证前提下，使系统的抗干扰能力能够得到进一步的提高，整个网络内的无线资源实现最优化配置。
3.1 呼叫准入控制（CAC）
呼叫准入控制决定一个呼叫是否被接受还是被拒绝。呼叫接入策略的功能是要在接受一个呼叫请求时，既能提供足够的资源用以保证QoS，又不影响现有用户的服务质量[6]。一项好的准入控制策略不仅可以同时保证新用户和已有用户的业务质量，还能最大限度地为系统提供高容量，使系统的业务分布更趋于合理化，资源分配更加科学化。
目前，国内外的许多学者针对CDMA无线网络中的接入控制算法进行了大量的研究，提出了许多的解决方案。针对GEO多波束卫星通信网络，其网络体系结构和技术体制均与CDMA无线网络有很大的差别，对于特定的波束而言，其新增呼叫可能有三种：一种是本波束范围内的始发呼叫，另一种是相邻波束的切换呼叫，还有一种是通过星际链路来自其它卫星服务区域区的呼叫（该呼叫方式是GEO 多波束
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卫星通信网络所特有的）；另外，还要考虑到卫星链路特有的长时延、高误码率、上下行业务的不对称性以及抗干扰业务的突发性，因此其呼叫准入策略易采用多星分布式协作决策方式，结合信道资源实时动态按需分配策略，针对不同用户的QoS设置不同的优先级并制定相应的CAC门限，研究适合本网络特性的CAC算法。
3.2 波束切换管理
在GEO多波束卫星通信网络中，考虑到其波束覆盖范围广、移动终端的运动速度变化范围大等实际情况，另外再结合军事应用背景，波束切换可能有四种情形：第一种是同一卫星服务区域内相邻波束间的切换[7]，该切换方式由星上无线资源管理中心集中式管理并统一分配信道资源；第二种是不同卫星服务区域间相邻波束间的切换[7]，该切换方式需要星上无线资源管理中心分布式管理并联合分配信道资源；第三种即是波束内切换，当用户当前使用的通信信道由于受到敌方干扰而变得不可用时，系统需要将用户切换到同一波束内另外的可用信道上；第四种是重叠波束间的群切换，该方式是基于抗干扰应用的另一种特殊形式，即当针对某波束的转发器受到敌方的强电磁干扰时，为了保证其通信畅通，需要将其所有正在通信的用户终端群切换到其重叠覆盖的备份波束内。
其中，前两种情况主要是由于移动终端的高速移动引起的，后两种情况均是针对抗干扰任务需求应用的特殊形式。在具体的波束切换实施中，应该针对不同的波束切换方式，结合多业务QoS保证、资源管理、抗干扰性能、用户终端移动特性、安全机制等多种因素，采用相应的切换准则、切换控制和切换的信道分配方案。
3.3 分组调度策略
在未来的GEO多波束卫星通信网络中，基于分组的多媒体业务将得以广泛应用。为了适应这种应用需求，保证实时的、非实时的、高速的、低速的不同业务的QoS，并同时对无线资源加以优化使用，需要采用流量控制技术，结合卫星链路特性，对分组进行调度。在GEO多波束卫星通信网络中，考虑到星上无线资源管理的实现复杂性，分组调度器应该在地面用户终端和网关站等接入点实现，同时还要将卫星链路的长时延性能、公平性、高误码率、干扰环境下的突发误码、链路质量检测信息、ARQ、数据帧结构、传输效率等因素进行深入分析以选择合理实用的调度算法。
4 结语
以宽带跳频、星上处理、星上交换、星上网络控制、星际链路等技术体制为基础的GEO多波束卫星通信网络是未来军事卫星通信系统发展的必然趋势。因此，本文首先对天地一体化网络体系结构进行了深入的研究，并提出了一种集中式与分布式相结合的天地一体化无线资源管理模式，最后，针对GEO卫星通信网络的特性和抗干扰应用需求，对其呼叫准入控制、波束切换管理、分组调度策略等关键技术给出了初步的研究建议。
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（上接第157页）
且受经济所限，要测试验证和分析研究成果比较困难，而ns2是一个能够代替实际网络环境的一种开源网络仿真软件。但对于初学者来说，ns2的入门比较困难。本文旨在从ns2实现的源代码级别来分析ns2的原理，重点分析了ns2的分裂对象模型，它是理解和扩展ns2的关键环节。
在分析了ns2实现原理的基础上，介绍了如何扩展ns2的功能，从而能够扩充研究所需要的但ns2没有提供的功能，使得ns2具有更强的适应性。对于网络研究者和网络教学的教师，掌握ns2这个工具，对工作大有裨益，本文作者希望能够加深对ns2体系结构了解，节省学习ns2的时间，将主要精力放在网络研究与教学上。
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通信网络安全关键技术研究 发表时间：2018-11-02T17:19:11.070Z 来源：《知识-力量》2018年12月上作者：胡晓玥姜天琪 [导读] 如今我们已经完全进入到了信息化的社会，大家越来越离不开计算机，计算机技术在人们的生活中发挥的作用越来越大。大家都知道，尽管计算机通信网络的作用 （渤海大学信息科学与技术学院，辽宁省锦州市 121000） 摘要：如今我们已经完全进入到了信息化的社会，大家越来越离不开计算机，计算机技术在人们的生活中发挥的作用越来越大。大家都知道，尽管计算机通信网络的作用非常大，但是其中存在着很多的安全风险因素，这就引起了社会广大群众的高度重视，有些计算机风险因素是通信网络自身造成的，还有的风险来源于恶意的外界攻击，本文主要分析的是通信网络安全的关键性技术，仅供参考。 关键词：通信网络；安全；关键技术 1通信网络安全风险分析 1.1内部原因 通信网络安全风险的内部原因指的是由计算机自身的原因造成的，比如说计算机硬件的问题，还有网络结构的问题等。计算机性能和质量主要是由计算机硬件设施决定的，尽管现在的计算机信息技术发展已经很成熟，但是网路系统庞大而且具有非常复杂的结构，所以时间长了计算机内部的组件就会遭到破坏，网络的安全性还受到网络结构设计的直接影响，因为网络各个系统之间的联系是非常紧密的，若是网路内部的安全性受到了威胁，那么整个网络危险将会不断的加大。在对网络结构进行设计的时候，需要将公开服务器和外网、内部网络进行隔离，从而保证通信网络的安全性，因为网络拓扑结构的设计若是有不足就会对网络安全性造成极大的影响和威胁。除此之外，为了保证具有问题的通信数据在进入到主机之前就将其拒绝，需要提前对外网服务请求进行筛选。 1.2外部原因 计算机通信网络安全会受到外部因素的影响，比如说自然环境归于恶劣或者是线路失火、断电以及黑客网络病毒等都可能会对计算机网络安全造成威胁，对计算机网络安全影响非常大的一个自然因素就是雷击，所以为了避免网络工程受到危害，在建设的过程中需要加入防雷的建设。黑客对网络安全造成的危机是难以防范的，由于计算机通信网络是一个开放的网络，而且对网络安全的防护机构也缺乏专业性，所以，黑客才会有更多的机会侵入网络，对计算机信息系统进行篡改、窃取，如果信息数据被泄露会使得信息系统的功能收到限制，不仅如此，还有可能造成严重的经济犯罪。计算机病毒传播范围是非常广泛的，而且病毒的危害还是非常大的，如果对计算机病毒的控制不当，可能会使得病毒侵入网络系统，导致系统瘫痪，一些重要的信息数据也会丢失，阻碍通信网络的正常运行。 2通信网络安全关键技术 2.1信息加密技术 所谓的信息安全其实是包含两个方面的内容的，其中一方面指的是网络信息传播的安全性，另一方面则是信息内容的安全性。为了保证网络信息传播的安全性，需要对由于有害信息传播引发的后果进行负责，所以，应该合理的控制网络信息，最主要的做法就是在信息传播时对所有的信息进行筛选个过滤，严禁有害信息的传播。为了保证网络信息内容的安全性，需要保证信息的真实性和保密性以及完整性，这也可以避免不法分子对网络信息系统的攻击，从而保护用户信息。为了保护通信网络安全，最常用的一种手段就是信息加密技术，运用此技术能够降低信息被盗的风险，避免信息在传输过程当中发生意外事故。在商务交易中应用信息加密技术是非常广泛的，主要是分为两种技术方法，分别是对称加密和非对称加密。其中对称加密是信息双方的加密和解密数据都是一样的，这种加密方式适用于含有较多数据量的信息，非对称加密信息指的是信息双方共同使用一对密钥。 2.2内部安全协议技术 在网络运行当中的任何一个环节都有控制协议的存在，互联网络之间的连接离不开控制协议，若是没有控制协议的支持互联网的连接将会受到严重的影响，通信网络中非常重要的控制协议发挥着重大作用，既可以保证资源的合理分配，而且还能够实现计算机通信的基本功能。网络内部安全协议存在着非常大的安全隐患，恶意攻击者想要破译网络安全协议，从而获取信息数据，所以要想实现内部安全协议技术，需要对信息数据进行鉴别。利用网络内部安全协议技术能够提高计算机的整体性能，加强计算机的安全性，保证数据传输的完整性。 2.3身份认证技术 身份认证技术主要指的是通过电子化手段对信息传输双方的身份进行确认，并进一步检查传输数据的完整性和真实性，这样做的目的就是对信息数据进行确认。现在，数字签名和数字证书两种方式是在计算机通信网络安全中得以认证的两种技术方法。对文章信息的认证，审核等工作，主要是通过数字签名来实现的，当对信息进行审核发现没有问题之后还应该负责文件生效的工作。为了实现数字签名技术，需要做一系列的准备工作，应该将散列函数和公开密钥算法进行有机结合，负责发送信息的一方参考散列函数把需要进行传输的信息转化成散列值，然后对其进行加密，通过私钥加密的散列值会自动转换成数字签名的形式，然后将信息进行传输。负责接收信息的一方在收到信息提醒之后，需要对数字签名进行破解，主要是通过发送者的公开密钥进行破解，之后再对解密达到的散列值和接收者自己推断的散列值进行对比分析，如果传输的信息是正确的话，那么，两个值数就应该是一样的。使用数字签名技术，可以对信息内容的真实性进行有效的鉴别，所以可以避免一些经过篡改伪造信息的传播。数字证书与数字签名有不同的地方，用户若想得到相关的数字证书，需要有专业机构的认证考核，通过之后才能得到数字证书，所以由此看来，数字证书与身份识别符类似，利用数字证书能够识别信息数据的真实性。 2.4网络入侵检测技术 通信网络技术的安全性受网络入侵的影响，而且影响程度是非常大的，一些非常重要的信息以及敏感程度较高的信息都会随着网络的入侵受到破坏。网络信息技术与之前相比已经有了很大的提升与进步，所以，在这个过程中大家对于网络安全性的要求也随之提高，为了保证网络的安全性，需要提高网络入侵检测技术的水平，此项技术也是预防安全风险的最关键的技术之一。如今随着信息技术的进步，网络完全威胁程度也越来越高，所以对网络入侵检测技术的要求也在不断地提高，已经不仅仅局限于对入侵程序进行拦截和定期进行安全监测，为了识别网络的安全状态，需要提高网络入侵检测技术的水平，所以需要分析计算机内部管理以及信息协议，从而对网络安全进行实
波束形成技术
LOW C OST PHASED ARRAY ANTENNA TRANSCEIVER FOR WPAN APPLICATIONS Introduction WPAN (Wireless Personal Area Network) transceivers are being designed to operate in the 60 GHz frequency band and will mainly be used for home environment radio links. So far, three basic technologies have been developed for implementing these WPAN devices: 1. Transceivers with a fixed antenna beam and wide aperture: have limited RF performance and no user-tracking ability. 2. MIMO (Multi Input Multi Output): have potential user-tracking ability, but also have marginal RF performance due to high losses that affect waves at 60 GHz reflected by the walls which cancels the potential advantage. 3. Digital Active Phased Array Antenna systems (APAA): have user-tracking ability and good RF power density. In principle digital APAA can handle both compressed as well as uncompressed signals. Digital beam forming is performed by dividing the baseband signal power in as many parts as there are antenna array elements. Then, the bit stream corresponding to each antenna element is digitally phased accordingly with the requested phase value. Now the phased bit streams are used for modulating the RF carrier in one or more steps. At last the modulated carriers are radiated by the antenna array. The baseband processor is complex and expensive; the related conventional RF subsystem is complex and expensive as well. The digital APAA system becomes even more complex when the bit stream is not directly available: this happens when the signal is still compressed. In this case, the baseband processor must first perform a decompression function in order to make available the bit stream. This additional function can significantly increase the cost of the digital APAA. Moreover, if multiple radiated channels are required, the above process and its complications will be multiplied by the number of contemporary channels that are to be handled. We could conclude that ANALOG APAA should be the best technical solution. In fact, analog APAA can handle compressed and uncompressed signals because the signal
波束形成基础原理总结
波束赋形算法研究包括以下几个方面: 1.常规的波束赋形算法研究。即研究如何加强感兴趣信号,提高信道处理增益,研究的是一 般的波束赋形问题。 2.鲁棒性波束赋形算法研究。研究在智能天线阵列非理想情况下,即当阵元存在位置偏差、 角度估计误差、各阵元到达基带通路的不一致性、天线校准误差等情况下,如何保证智能天线波束赋形算法的有效性问题。 3.零陷算法研究。研究在恶劣的通信环境下,即当存在强干扰情况下,如何保证对感兴趣信 号增益不变,而在强干扰源方向形成零陷,从而消除干扰,达到有效地估计出感兴趣信号的目的。 阵列天线基本概念（见《基站天线波束赋形及其应用研究_ 白晓平》） 阵列天线（又称天线阵）是由若干离散的具有不同的振幅和相位的辐射单元按一定规律排列并相互连接在一起构成的天线系统。利用电磁波的干扰与叠加，阵列天线可以加强在所需方向的辐射信号，并减少在非期望方向的电磁波干扰，因此它具有较强的辐射方向性。组成天线阵的辐射单元称为天线元或阵元。相邻天线元间的距离称为阵间距。按照天线元的排列方式，天线阵可分为直线阵，平面阵和立体阵。 阵列天线的方向性理论主要包括阵列方向性分析和阵列方向性综合。前者是指在已知阵元排列方式、阵元数目、阵间距、阵元电流的幅度、相位分布的情况下分析得出天线阵方向性的过程；后者是指定预期的阵列方向图，通过算法寻求对应于该方向图的阵元个数、阵间距、阵元电流分布规律等。对于无源阵，一般来说分析和综合是可逆的。 阵列天线分析方法 天线的远区场特性是通常所说的天线辐射特性。天线的近、远区场的划分比较复杂，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。因此，在分析天线辐射特性时观察点距离应远大于天线总尺寸及三倍的工作波长。阵列天线的辐射特性取决于阵元因素和阵列因素。阵元因素包括阵元的激励电流幅度相位、电压驻波比、增益、方
波束形成
3.5 两种特殊的波束形成技术 3.5.1协方差矩阵对角加载波束形成技术 常规波束形成算法中，在计算自适应权值时用XX R ∧ 代替其中的X X R 。由于采样快拍数是有限的，则通过估计过程得到的协方差矩阵会产生一定误差，这样会引起特征值扩散。从特征值分解方向来看，自适应波束畸变的原因是协方差矩阵的噪声特征值扩散。自适应波束可以认为是从静态波束图中减去特征向量对应的 特征波束图，即:m in 1 ()()( )()(()())N i V V iv iv V i i G Q E E Q λλθθθθθλ* =-=-∑,其中()V G θ是 是自适应波束图，()V Q θ是静态波束图，即没有来波干扰信号而只有内部白噪声时的波束状态。i λ是矩阵X X R 的特征值。()iv E θ是对应i λ的特征波束图。 由于X X R 是 Hermite 矩阵，则所有的特征值均为实数，并且其特征向量正交，特征向量对应的特征波束正交。而最优权值的求解表达其中的X X R 是通过采样数据估计得到的，当采样快拍数很少时，对协方差矩阵的估计存在误差，小特征值及对应的特征向量扰动都参与了自适应权值的计算，结果导致自适应波束整体性能的下降。鉴于项目中的阵列形式，相对的阵元数较少，采样数据比较少，很容易在估计协方差矩阵的时候产生大的扰动，导致波束的性能下降，所以采用对角加载技术来保持波束性能的稳定及降低波束的旁瓣有比较好的效果。 （1）对角加载常数λ 当采样数据很少时，自适应波束副瓣很高，SINR 性能降低。对因采样快拍数较少引起自相关矩阵估计误差而导致的波束方向图畸变，可以采用对角加载技术对采样协方差矩阵进行修正。修正后的协方差矩阵为:XX XX R R I λ∧ =+ 。 自适应旁瓣抬高的主要原因是对阵列天线噪声估计不足，造成协方差矩阵特征值分散。通过对角加载，选择合适对角加载λ ，则对于强干扰的大特征值不会受到很大影响，而与噪声相对应的小特征值加大并压缩在λ附近，于是可以得到很好的旁瓣抑制效果。对于以上介绍的通过 LCMV 准则求得的权值o p t w 经过对角加载后的最优权值为：111()(())H opt XX XX w R I A A R I A f λλ---=++ （2）广义线性组合加载技术 对角加载常数λ 来修正采样协方差矩阵，能够有效实现波束旁瓣降低的同时提高波束的稳健性。但是对加载值λ 的确定有一定难度，目前还是使用经验值较多。于是，来考虑另外一种能够有效实现协方差矩阵的修正，而且组合参数
低轨卫星星载通信信号处理关键技术研究
低轨卫星星载通信信号处理关键技术研究卫星技术的发展推动了低轨卫星星群化和网络化程度的不断加深。通过星间链路构成的低轨卫星网络可以为全球数据传输和多种业务应用提供支持，长期以来一直受到各国军事和科研部门的关注。 应用需求和承担角色的转变对低轨卫星通信体制与技术提出了一系列挑战。就通信信号处理的角度而言，这些挑战主要包括提高捕获精度、降低星上信号处理开销、提高功率利用率等。 本文以具有星间链路与星上处理能力的低轨卫星系统为背景，以解决低轨卫星星载通信信号处理面临的挑战为目标，围绕上述三方面问题开展工作，对直扩信号高精度捕获技术、稀疏简化时频处理技术、最紧致高阶调制技术进行研究。本文的主要工作和创新性成果如下：提出基于频域重排实现并行高精度捕获的高精度频域重排捕获技术，通过引入相频特性将二维估计转化为一维估计问题从而实现并行捕获。 与传统捕获方法基于信号幅频特性通过能量检测实现捕获的思路不同，高精度频域重排捕获算法充分利用了信号的相频特性。在频域重排捕获算法中，相频特性与幅频特性各自表征一个参量且二者间存在约束关系，因此二维估计问题被转化为一维估计问题，可以通过一次运算同时得到时频估计结果。 引入相频特性使频域重排捕获算法在不降低捕获时效性的基础上获得精度上的改善。文中对影响算法性能的因素和算法的抗噪声性能进行了分析，推导了信噪比门限的非紧致理论界，并对捕获精度进行了仿真。 结果表明，该算法的码相位估计精度和频率估计精度比传统算法分别改善了50%和60%以上。提出基于频域解耦改善算法抗噪声性能的频域重排联合解耦捕
获算法，通过固化幅频特性对相频特性谱的影响减少时频估计受到的限制。 在高精度频域重排捕获算法中，时频二维估计过程在流程上的耦合效应对算法抗噪声性能产生了影响。通过引入联合解耦处理，算法在保持幅频和相频特性各自反映的参量特征不变的基础上，使得二者的处理流程不相关化，减少了对码相位偏移和剩余频率估计过程的限制，从而改善了整体的抗噪声性能。 通过联合解耦处理获得的抗噪声性能的改善不以降低捕获算法的时效性为代价。文中分析了算法的抗噪声性能，推导了信噪比门限的非紧致理论界。 结果表明，频域重排联合解耦捕获算法的信噪比门限比频域重排捕获算法改善了约6dB。提出定位优化的稀疏傅里叶变换算法，充分利用直扩信号的“限带稀疏”特性来降低稀疏处理流程的运算复杂度。 传统稀疏傅里叶变换方法的稀疏处理过程本质上是解欠定方程的问题，必须采用“压缩、解算、选择”的处理流程。与传统方法不同，文中提出的定位优化稀疏傅里叶变换方法充分利用直扩信号优异的“限带稀疏”特性来防止有效谱峰的碰撞。 这使得稀疏处理过程转化为解结果具有一定波动的常规方程的问题，因而可以采用“压缩、预选、解算”的处理流程来降低整体复杂度，且不以最终估计结果的精确性为代价。文中对定位优化的稀疏傅里叶变换算法性能进行了分析，并将其引入前文所述捕获算法中。 结果表明，定位优化的稀疏傅里叶变换算法的复杂度比原稀疏傅里叶变换算法降低约50%；基于定位优化的稀疏傅里叶变换的频域重排捕获算法以及频域重排联合解耦捕获算法的复杂度比传统捕获算法分别降低了约96%和90%。建立最紧致高阶调制方式通用数学模型，基于分类和递推的方法求得抗噪声性能的通用
通信网络安全的现状及解决措施
通信网络安全的现状及解决措施 发表时间：2018-07-23T09:44:21.007Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：谢福岳 [导读] 摘要：在社会主义经济飞速发展的今天，人们对于通信网络安全的要求也提出了越来越多的要求，本文主要是阐述了通信网络安全的现状以及解决策略，希望能提出了一定的建设性意见，为通信网络安全在以后的发展道路之上不断地前进。 广东和新科技有限公司 510665 摘要：在社会主义经济飞速发展的今天，人们对于通信网络安全的要求也提出了越来越多的要求，本文主要是阐述了通信网络安全的现状以及解决策略，希望能提出了一定的建设性意见，为通信网络安全在以后的发展道路之上不断地前进。 关键词：通信网络安全；现状；解决措施 一、引言 在制定出通信网络安全的保护以及处理对策之前，应该先了解和掌握导致通信网络安全受到威胁的关键因素，而这些关键因素其实就包括了计算机病毒干扰、黑客渗透攻击、木马程序干扰以及网络安全相关基础设施缺乏等内容。在发现导致通信网络安全受到威胁的来源之后，那么就必须有针对性地逐个击破，进而强化互联网的安全控制管理，也就是说必须要打造一个高质量的安全稳定的互联网工作环境。对于通信网络安全的现状及解决措施来说，国内外对其相关的研究还是有一定的基础的，但是在对其研究的过程之中还是有一定的不足之处，例如管理部门层面并没有对其进行十分高度的重视力度，导致相关的科研资金并没有到位，导致没有能够得到更好的进行。而且这个方面的科研工作者的数量对于我国现有的科技力量来说并不是十分的充分，就需要相关的管理人员以及职业工作者在平时的管理工作之中认真负责，不断地将自我的创新意识以及管理意识所进行提升，行车对于通信网络安全的现状及解决措施情况主要是由于通信网络安全的现状及解决措施所导致的，所以相关的科研工作者以及管理人员应该这两个主要的研究方向及角度所进行，只有这样才能帮助绝大一部分的科研工作者对于分析通信网络安全的现状及解决措施的越来越准确，充分地保证对其的研究能够更好更快的进行下去。 在新理论研究建立之后，应当立即对技术人员进行知识的普及以及技术上的讲解，让员工在第一时间内知道如何进行日后的研究工作，同时还要进行人员的扩充，对人才进行储备工作，可以进行岗位培训，选择最适合的人来进行任职，并且在管理制度上进行激励，使员工在工作当中增加动力，应当将优化人员配置提上日程，使工作能够更好更快的进行开展，可像其他的成熟企业进行学习，对于人员的技术要求职位选拔以及岗位合理分配的原则等，成熟的企业一般在人才培养方面进行多次的尝试实施，总结了多种经验，而经验正是我们目前所缺少的，所以我们可以向他人进行借鉴，然后在应用当中慢慢总结出适合自己发展的方法。人们对于事情通常会以小处着手，但是很多时候也需要放眼于高处，在同一个平台和不同的平台能带来的资源和知识是不同的，所以企业也应当对自己有一个全新的定位，不要局限于此，不要将目标全部放在技术人员的身上，对于自身也要进行提高，给自己制定提升计划，这样才会带给工作人员更多的理论支持。 二、关于通信网络安全的现状以及处理对策的探讨 （一）要切实强化杀毒软件的设计研发技术，在通信网络安全所面临的诸多问题中，病毒干扰对通信网络安全的威胁是一个关键方面。强化杀毒软件相关技术的设计研发可以有助于避免病毒进入到计算机系统中所导致的计算机相关功能受到损害和信息被盗窃现象的出现。计算机病毒有着无休止复制特性以及广泛传染特性。在二零零七年一度侵略网络的熊猫烧香病毒事例中就能够看到计算机病毒的危害性之大，并且通过这个事例大家也能够发现，大部分被计算机病毒所侵入的用户群体均没有安装专业的计算机杀毒软件，若是被计算机病毒侵入的用户群体能够及时快速的升级杀毒软件相关病毒库，并且下载高效专业的计算机杀毒软件的话，那么就能够有效针对特定的计算机病毒实施查杀了。因此强化计算机杀毒软件的设计研发对于计算机病毒的拦截是会产生非常积极且高效的影响的。 （二）不断改进升级通信网络安全的相关基础设施是非常重要的，通信网络的相关基础设施具体有服务器部分和网络相关设备部分以及通信链路部分这三个主要部分。因为服务器是进行网络攻击的关键目标，因此对服务器进行经常的检修管护工作以及强化服务器的相关权限设定和控制管理就能够高效地避免计算机病毒的侵害。并且要依靠专业的技术人员来对通信链路部分实施控制管护，防止通信链路部分受到人为的恶意损坏、自然灾害干扰或是其他不利因素的损毁，切实杜绝发生关键线路被偷盗而造成的严重网络安全系统崩溃的现象。所以通信网络安全的相关负责人应该不断地推进改革措施，真正意义上的保证其能够可持续发展。从而极大程度上的升级通信网络安全的基础设施。保证通信网络安全能够发展的越来越好。 （三）要下大气力培养出具有一定规模的网络安全技术专业管护团队，通信网络的稳定安全是不能脱离网络安全技术专业人员的长期检修管护工作的。网络安全技术专业人员使用他们所具有的确保通信网络稳定安全的专业技术方法来针对持续发生的网络安全故障实施检修以及管护工作。因此培养出具有一定规模的高技术水平的网络技术专业管护团队以及开展有关工作责任意识与技术避错思维的培训是非常重要的，这对通信网络稳定安全的长期检修管护以及防止其受到不法侵害与计算机病毒侵入等有着极其关键的现实意义。 （四）要规划并建设保障通信网络安全的法律法规等举措，依照美联社的相关报道，我国仅仅由于通信网络安全事故每年就要出现高达几百亿美元的经济损失。因为网络安全事故所导致的直接经济损失影响非常的大，并且办案侦破的难度也非常的大，追究事故责任的相关规章制度也不健全，所以造成非常多的计算机违法人员依然没有受到法律的审判，总的来看，对通信网络安全的相关规章制度的建立健全以及立法工作的开展就亟待进行。在规章制度的建立健全以及立法工作的开展方面，第一步就是要正规化通信网络相关基础设施和社会相关基础设施之间所引发的争议，然后就是要对网络违法乱纪行为建立相关的规章制度以及法律法规，接下来就是要强化对人民群众关于互联网违法犯罪行为的正确引导宣传工作，进而实现降低互联网犯罪率。 结束语 尽管在当下阶段我国的计算机网络在表面上是基本保持着一个比较安全稳定的现状的，并且我们依然能够在计算机杀毒软件的保护下没有担忧的体会着通信网络提供给我们在生活工作中的方便、简捷以及高效。在人员上面可以采取多劳多得少劳少得的方式，对于表现突出的员工也要进行相应的奖励，对于相关行业的知识要让员工进行了解，将眼界放长远，学到的知识都是积累的财富，让员工充分了解这一道理，增加学习兴趣，在提升员工自身的情况下，企业的综合实力也都得到了提升。然而，发展不会止步，更深入的研究就需要我们相关的管理人员以及科研工作者在平时的日常实际工作之中不断地提升自身的综合素养以及职业技能，极大程度上的使人们对于通信网络安全的现状及解决措施进行更加合理化的分析与探讨，并且要对其产生极大的关注力度，极大程度上的使其具备广泛的积极意义，使通信网络安全的现状及解决措施在以后的未来发展道路之上发展的愈来愈好。但是在我们看不到的计算机虚拟世界中，计算机病毒和木马以及黑
“网络空间安全”重点专项2018年度项目申报指南
“网络空间安全”重点专项2018年度 项目申报指南 为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》提出的任务，国家重点研发计划启动实施 “网络空间安全”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布2018年度项目申报指南。 本重点专项总体目标是：聚焦网络安全紧迫技术需求和重大科学问题，坚持开放发展，着力突破网络空间安全基础理论和关键技术，研发一批关键技术装备和系统，逐步推动建立起与国际同步，适应我国网络空间发展的、自主的网络空间安全保护技术体系、网络空间安全治理技术体系和网络空间测评分析技术体系。 本重点专项按照网络与系统安全防护技术研究、开放融合环境下的数据安全保护理论与关键技术研究、网络空间虚拟资产保护创新方法与关键技术研究等3个创新链（技术方向），共部署7个重点研究任务。专项实施周期为5年 （2016-2020 年）。 1.网络与系统安全防护技术研究方向 1.1物联网与智慧城市安全保障关键技术研究（关键技术类） 面向物联网节点计算资源、体积、功耗受限和规模、复杂度提升带来的安全挑战，研究物联网安全体系架构；研究在大连
接、异构数据、时延复杂的条件下，能够与物联网节点融合的一体化安全机制；研究基于标识技术的安全物联网互联互通架构，基于标识的加密技术在物联网中的应用；研究大规模信任服务机理及关键技术，包括安全协商、数据完整性与私密性、跨域设备身份与认证服务等；研究大规模设备监控技术，实现在无安全代理条件下设备自动发现、识别及状态、行为智能感知；研究智慧城市安全保障总体技术架构；研究支持智慧城市统一管理且支持隐私保护的智慧小区或智慧家庭适用的安全技术架构及其相关原型系统。 考核指标： 1.提出适应智慧城市与物联网安全目标的模型和体系框架，指导智慧城市与物联网安全实践； 2.研制安全物联网原型平台，支持大规模物联网对象的分级分层管理与安全解析，物联网设备发现、识别和监控以及身份认证、密钥管理服务均支持10亿规模； 3.设计完成采用国家标准密码算法的物联网管理域的强逻辑隔离安全机制，安全隔离方案应通过国家主管部门的安全审查； 4.设计完成多物联网管理域之间的受控互联互通机制与协议，支持基于身份和基于角色的授权策略映射，支持时间、环境以及安全上下文敏感的授权管理，其中时间粒度应不大于1分钟，支持的环境鉴别应包括物理位置、网络接入途径、操作系统安全配置等因素；
多波束形成方法
多波束形成技术研究 摘要：讨论了跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）中关于多波束形成的算法，优选的有LMS自适应方式和相位调整自适应方式；并简单介绍了波束控制和波束形成的实现。 关键词：TDRSS；多波束形成；LMS自适应算法；相位调整自适应算法 一、前言 随着航天技术的发展，要求测控通信站能高覆盖地对飞船等多个目标进行测控通信。要解决这个问题靠现有地面测控网和业务接收站已不能满足要求，需要建立天基测控通信系统，即跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。 TDRSS把测控通信站搬移到天上同步定点轨道的中继星上，从上向下观测中低轨卫星、飞船、航天飞机等空间飞行器，从而提高了覆盖率。为了减轻中继星的复杂性和负担，将中继卫星观测到的数据和信息传到地面，由地面中心站进行处理。TDRSS中继星相控阵天线同时与多个用户航天器保持跟踪，地面站到航天器的正向通讯为时分多波束，反向通讯为码分和同时多波束。为了减轻中继星的负担，中继星上只装有形成正向天线波束扫描所需的电调移相器，由地面终端计算并发出指令，调节星上移相器相位，让天线波束以时分方式扫描对准各用户航天器，在对准期间完成正向数传。多个用户航天器送到中继星的反向数传信号在星上进行多波束形成会大大增加中继星的复杂性，反向信号经星上阵列天线接收和变换，各阵元收到的信号用频分多路方式相互隔离送往地面，由地面接收前端将频分多路还原成同频多路阵元输出，交由终端进行相控阵多波束形成处理。所谓波束形成, 就是利用开环控制或闭环自适应跟踪方法，对不同反向到达的信号用不同的权系数矢量对各阵元输出进行幅度和相位加权, 使各阵元收到的同一用户信号在合成器中得以同相相加, 输出信号最大, 干扰和噪声最小。当存在多个目标时, 地面终端利用码分多址方法和利用多个波束形成器并行地完成各目标的波束合成处理完成各用户的数传与测控。 二、多波束形成算法 数据中继卫星系统在多址方式下，服务对象一般分布在较低的地球轨道上，当用户星离地面的轨道高度在3 000 km以下时，中继星各阵元波束宽度只要26°就可覆盖地球周围的所有用户星。 当用户星以最大速度10 km/s运动,用户星穿过3.5°宽的合成波束所需的时间最短为205 s，所以中继星跟踪用户星所需的波束移动角速度是很小的。假定波束移动步进量为阵合成波束宽度3.5°的5％即0.175°，波束步进间隔时间长达10.5 s。只要计算机能在10.5 s 内依据用户星位置更新相控阵的相位加权系数，就会使合成波束移动并时刻对准目标。 按照目标的捕获与跟踪过程，多波束形成应有3种工作方式：主波束控制方式（开环）、扫描方式（开环）及自跟踪方式（闭环）。 当有先验信息如根据目标的轨道方程计算出目标在空中的当前位置时，可采用开环的主波束控制方式, 由用户星的实时俯仰角和方位角，计算机算出加权系数矢量，送到多波束处理器完成波束加权合成。用户星相对中继星来说角度移动缓慢，随着用户星的移动，计算机实时逐点计算出权系数矢量，可维持主波束的开环跟踪。主波束控制方式一般用于目标的初始捕获，完成后进入自动跟踪状态。 如果没有先验信息不知道目标的起始位置，可以采用波束扫描方式，根据事先制定的空间角度扫描轨迹图形，顺序调出各角度位置的加权矢量，形成波束的空中扫描，当波束扫到目标时，波束合成器输出最大信号并给出目标捕获指示，完成目标初始捕获，随即进入波束
卫星通信关键技术研究讲解学习
卫星通信关键技术研 究
卫星通信关键技术研究 小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞 小组分工： 冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订 李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计 专业：电子与通信工程
引言 卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。多年来，它在国际通信、国内通信、军事通信、移动通信和广播电视等领域得到了广泛应用。下面我们就从卫星通信的发展简史、现状、趋势等方面对卫星通信进行概括和综述。