卫星移动通信系统体系设计及应用模型

上行信号：首先CM子层定义一个传输标识(TI)，作为信息头的一部分，将控制信息，补充信息以及短信息分别加上一个TI头传送给MM层，MM层的传输函数将带有不同传输标识的CC、SS、SMS信息复用，并添加协议标识(PD)，上行传输给RR层，RR层的传输函数根据不同的PD头以及相应的信道配置将不同的信息通过各自的接入点(SAPI)传送给对应的物理信道，双音接收系统(DTRS)实体使用同样的传输函数将双音多频信号(DTMF)传输给RR层实体。RR实体在接入点(SAPI)=2处检测快速随路控制信道(FACCH)上的数据链路连接是否存在，如果存在，则使用数据链路(DL)连接，否则通过接入点(SAPI)=0进行数据传输，信息以比特流的形式在定义的各种逻辑信道上进行物理层传输。当RR连接不存在时，RR实体则终止数据传输。
下行信号：RR层根据协议标识(PD)头将从L2层不同接入点获得的信息进行分割并分配给不同的子层，(但分割时保留PD头，以便后续MM层继续使用)。其他的RR信息和DTRS信息则通过各自的接入点MNRR-SAP，DTRS-SAP传送给MM层，MM层再通过识别不同的TI，将不同的信息通过各自的MM层接入点传送给CM的各个功能子层(即控制业务子层、补充业务子层、短信息业务子层)。
3．2 逻辑信道配置
在L3层的协议栈里，信令最终以帧的形式在物理信道上传输，根据不同信令使用的频段和时隙不同，将物理信道划分为多个逻辑信道。与GSM系统的逻辑信道不同，卫星移动通信信道主要分为2类：用于传输用户编码语音和数据的卫星业务信道(S-TCH)以及卫星控制信道(S-CCH)。卫星业务信道(S-TCH)包括全码率业务信道(S-TCH／F)，信息速率为24 Kb／s；半码率业务信道(S-TCH／H)，信息速牢勾12 Kb／s；1／4码率控制信道(S-TCH／Q)，信息速率6 Kb／s；1／8码率控制信道，信息速率为3 Kb／s。可根据具体的语音和数据量的大小来分配所用信道。
卫星控制信道(S-CCH)包括卫星广播控制信道(S-BCCH)，卫星公共控制信道(S-CCCH)，卫星专用控制信道(S-DCCH)。其中卫星专用控制信道又包括独立控制信道和随路控制信道。随路控制信道分为慢速随路控制信道(S-SACCH)和快速随路控制信道(S-FACCH)，通常不能独立使用，而是联合其他控制信道一起使用。上述3种控制信道通过使用不同的帧格式来将信息组帧传输。
1)S-BCCH包括同步信道(S-SCH)，卫星广播控制信道(S-BCCH)，卫星波束广播信道(S-BBCH)，主要传输系统信息等信令。
2)S-CCCH包括卫星呼叫信道(S-PCH)，卫星随机接入信道(S-RACH)，卫星接入授权信道(S-AGCH)等。在此信道上主要传输呼叫请求、信道请求、签权、同步信道信息、立即指配命令等信令。
3)S-DCCH与S-ACCH主要用于信道上点对点的信息交换，以通用的帧格式在信道上传输，主要传输分配命令，分配响应、信道模式修改及响应、加密模式及响应等信令。

4 卫星移动通信呼叫模型
信令在保证通信正常的进行起着关键作用，在卫星移动通信系统中涉及的信令很多，L3层各子层涉及的信令总结如下：
1)RR层 信道请求，呼叫请求，信道建立，加密模式及相应，信道分配与切换，信道释放，RR层状态信息，已经状态诊断信息(包括卫星波束信息、电源控制信息、版本信息以及各种错误信息等)。
2)MM层 注册信息(包括身份注册与位置更新)，安全信息(包括鉴权、身份认证与临时身份分配)，连接管理信息，MM层与CM层状态信息。
3)CM层 CM业务请求信息，呼叫建立，呼叫过程，拆链，状态信息(包括拥塞状态，DTMF等)。
上述信令在进行信令传输时遵循通用的信令格式，如图4所示。

图4中信令的第一个字节属于标识头部分，高4位为传输标识，低4位为协议标识，用来区分使用不同协议的信令。第二字节标识信令类型，剩余字节为具体的信息单元。这些信令在移动通信过程中主要完成呼叫、位置更新、信关站间及内部的切换、定向重试、短信息等业务。在卫星移动通信系统中使用的上述基本流程与陆地蜂窝GSM系统的流程类似，但由于使用卫星作为中继，信号传播延时大，又其特殊性，比如呼叫重建功能不再适用本系统，利用卫星中继的优势在信令巾增加了GPS信息等。针对移动通信系统，设计呼叫模型如图5所示，其流程主要是，移动终端首先发出信道请求命令，中继卫星接收到信号之后进行透明转发，将信令转发给信关站，信关站控制中心对信令进行分析对移动用户做出响应，并向地面网中的被呼叫用户发出命令，被呼叫用户接收到命令后做出响应，并发出相关请求命令给信关站的控制中心，通过卫星中继转发给地面发出呼叫的移动用户，经过一系列的请求、命令与响应之后，最终在呼叫用户与地面网的被呼叫用户之间建立连接，连接完成之后，进行呼叫进程。