卫星通信基本原理(6篇)

卫星通信基本原理篇1

关键词:gps；原油长输管道；打孔盗油；巡线

1全球定位系统gps简介

全球卫星定位系统gps是美军70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。gps由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。

1.1空间卫星系统

gps的空间星座部分由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成。各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55o，轨道平面间距60o。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90o，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前30o。事实上，空间卫星系统的卫星数量要超过24颗，以便及时更换老化或损坏的卫星，保障系统正常工作。该卫星系统能够保证在地球的任一地点向使用者提供4颗以上可视卫星。

空间系统的每颗卫星每12小时（恒星时）沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机在“低噪音窗口”附近发射l1、l2两种载波，向全球的用户接收系统连续地播发gps导航信号。gps工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对4颗以上的卫星进行观测（最多可达11颗），实现连续、实时地导航和定位。

1.2地面监控系统

地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、一个主控站和三个注入站构成。wwW.133229.cOm该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。

地面监控系统由监测站主控站和注入站组成。

监测站用gps接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控点。5个监控站均为无人守值的数据采集中心。

主控站接收各监测站的gps卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据。根据上述各类数据，完成以下几项工作：

（1）及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站。

（2）控制和协调监测站间、注入站间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了gps用户系统。

（3）诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星。

1.3用户接受系统

用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑gps卫星接收机和gps数据处理软件构成。

gps卫星接收机的基本结构是天线单元和接收单元两部分。天线单元的主要作用是：当gps卫星从地平线上升起时，能捕获、跟踪卫星，接收放大gps信号。接收单元的主要作用是：记录gps信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出gps卫星发送的导航电文，解求信号在站星间的传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据或采用测后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。gps数据处理软件是gps用户系统的重要部分，其主要功能是对gps接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工”、“预处理”，并对处理结果进行平差计算、坐标转换及分析综合处理。解得测站的三维坐标，测体的坐标、运动速度、方向及精确时刻。

2gps调度系统的组成

完整的gps调度系统应该包括以下几部分：

监控中心、移动监控席、移动智能终端、无线通讯网络,这是一套能够生成路径信息,时间表和其他后勤应用的多用途工具,它能把人员调度,交通工具,线路组合,车队编组等大量单调、复杂的数据转成直观、可视化的图形数据,使调度系统的工作更有效.

2.1监控中心

监控中心是整个系统的核心，根据系统的规模可设置下一级分中心，监控中心同时也是通讯枢纽，负责与移动智能终端的信息交互，完成各种信息的分类，记录和转发，同时对整个网络状况进行监控管理。监控中心采用中国移动(联通)短信息，结合gis(地理信息系统)和移动智能终端大屏液晶显示，实现车辆的监控与智能调度，达到移动资源的优化配置、调度和管理，提高调度效率的目的，监控中心相应并处理紧急事件，提供跟踪定位，监听录音和远程调度、控制等处理措施，用户可使用电话，互联网络系统进行信息传递。

2.2移动智能终端

(车载系统)接收gps定位信号，利用全球定位系统(gps)作为定位信号源，计算出移动单元的伪距信息，控制单元能完成数据接口，协议，数据格式等转换和控制;通讯模块进行专门的命令设置及功能控制，结合gis信息和对车辆的状况检测，能效控制等数据，以及调度指挥等信息。

移动智能终端回传数据内容包括：车辆编号、经纬度、速度、航向、时间、车辆状况(报警求救)等信号。

2.3无线通讯网络

移动智能终端(车载系统)与监控中心信息系统的通道，以sms(短信息服务)作为主要方式，移动智能终端的定位信息通过sms上传到监控中心,监控中心(调度中心)以固定电话作为指挥工具，对移动智能终端发出控制指令。

3gps在反打孔盗油中的应用

结合gps全球定位系统、gis地理信息系统、gsm全球移动通信系统，实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。弥补报警系统只报警、无法动态掌握车辆人员的状况，及时通知就近车辆赶赴现场相互配合。

3.1解决的主要问题：

（1）、发生打孔盗油时直接在电子地图上显示盗油点。

（2）、发生打孔盗油时就近调动巡线车辆。

（3）、对执行任务车辆的当前状态实时查询、定位、监控、考核。

（4）、事后查询、考核、巡检路线回放。

（5）、报表打印。

3.2实施方案

该系统主要由调度中心，无线通信网络和车载移动台三大部分组成，在网络运行中发挥不同作用。

（1）调度中心

调度中心主要包括监控服务器、gps差分基准站、gps信号监测机、无线收发单元、监控终端等，其核心为监控服务器。作用是负责管理整个车辆监控系统局域网的用户权限、安全性、各种数据库及网络服务等。其独特的硬件配置使移动目标数据库的存储和网络用户安全管理有了可靠保证。结合地图处理系统，将gps获得的定位坐标信号直接转换成电子地图上的地理定标数据。精确绘制出输油管道的实际走向，标明输油管道周边附近的建筑、村庄、河流、道路土丘等情况，便于进行全面了解。解决了现有管道走向图单一、静态的问题，便于查阅。

另外，电子地图采用矢量方式，对任意制定区域进行查询时，可根据需要分层显示信息，一旦调度系统发现泄漏点，电子地图可任意放大、缩小、移动，显示该点道路、桥梁、河流等自然地貌。可以测量泄漏点的距离，制定优选路线。

（2）无线通信网络

无线通信网络包括基地台与移动台两部分。主要功能是完成定位信息、差分信息、指令信息等信息数据的传输，且调度中心与所有车辆进行通信联络的枢纽。

基地台由四部分组成：无线电收发信机、gps差分基准站、控制设备和gps卫星信号监测机。基地台的功能包括：gps差分信号的提取、发送，调度终端控制指令的发送，广播数据包的形成与发送，接收和解析移动车辆发来的数据包，与gps监控系统前置机的数据交换。基站的主机设置了“gps卫星信号监测机”，可实时监测锁定的gps卫星信号质量和差分信号的质量，为整个系统定位京都提供保障。

（3）车载移动台

车载移动台由三步分组成：无线电收发信机、控制单元和gps接收机，车载移动台接收gps卫星信号和监控中心基地台的差分信号，根据用户的操作将差分位置信息及状态数据经无线电台发回调度中心，移动台还具有接收监控中心下发的指令信息，并按指令要求完成相应的操作能力。此外，在车载移动台上预留一个rs－232接口，可接笔记本电脑，不仅可显示调度中心发来的指令，而且可根据电子地图选择行车路线。

3.3系统的技术特点

（1）、目标定位精度髙（定位精度优于10米）。

（2）、可实时跟踪目标。

（3）、与站控scada系统有机结合。

（4）、能够实时跟踪和查询、管理目标。

（5）、跨区自动漫游。

（6）、集gps技术、通信技术、计算机技术和网络技术与一体。

3.4系统的主要功能

（1）、实时连续跟踪、间续跟踪等多种方式

（2）、与电子地图结合，能够显示案发地点位置分布。

（3）、调度中心可对全线巡线车辆进行调度指挥。

（4）、支持自动报警和手动报警，并保存报警数据。

（5）、跨区漫游地图，无极缩放显示，可测量地图上任意两点间距离。

（6）、支持多台车辆及多分地区车辆监控。

（7）、可存储车辆运行轨迹并回放。

（8）、自动生成并打印报表。

3.5gps应用技术在输油管道反打孔盗油中的作用及发展趋势

目前，gps车辆监控系统已成为输油管道反打孔盗油的重要组成部分，该系统能为反打孔盗油车辆提供精确位置信息，准确时间信息及多种事件信息等。

gps车辆监控系统的精确定位功能，为反打孔盗油工作提供了准确可靠的信息，提高了调度中心的指挥和快速决策能力。

随着卫星定位系统技术，有线、无线公用通信网络、社会共同信息基础设施的不断发展进步和输油管道的加速发展，卫星定位应用技术在输油管道反打孔盗油工作中的应用也肯定会有大的发展，应用范围由小到大，应用技术逐步提高。在不同的发展阶段会有如下几种模式：

（1）专用gps定位系统与电子地图处理系统结合，提供地图、地理信息等辅助手段，提高工作效率，实现统一协同运作（主要适合输油处）。

（2）与scada系统中泄漏检测有机结合，为反打孔盗油工作提供强有力的技术支持。

（3）建立大范围的卫星定位系统网，形成庞大的调度指挥中心，通过网络，完成实时监控，并各自监控调度其所属车辆，互不干扰。

参考文献：

[1]邱志王万义译《gps原理与应用》elliottd.kaplan[m],科技出版社

卫星通信基本原理篇2

[关键词]船载天线；坐标选择，自动寻星；跟踪系统

中图分类号：X642文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）04-0222-01

引言

在舰船航行、锚泊及靠岸期间，船舶的姿态不断随波浪起伏变化，使卫星天线无法保持稳定的对星姿态，直接影响到卫星信号收发的连续性。通过机械或电气稳定平台可以有效的隔离载体的姿态变化对卫星天线姿态的影响，克服舰船摇摆使天线高精度地对准通信卫星，使卫星天线一直保持稳定的对星姿态，实现卫星通信功能。但是，在稳定平台上，怎样调整卫星天线的指向，使其找到并始终高精度地对准指定的同步卫星，保证信号一直处于最强状态，从而实现高品质的通信，就是船用卫星天线伺服系统要解决的自动寻星和跟踪问题，即本文所要论述的自动寻星跟踪技术。

一、关于初始对星的分析

初始对星是通过程序跟踪的指向算法，结合同步卫星已知的经纬度和北斗导航系统提供的船舶经纬度信息，求出船体坐标系中对星的方位角和俯仰角，控制天线运动到指定的同步卫星附近。其工作原理如图1所示。

图中B点为所在地A的经线与赤道的交点，O与S的连线在地球表面上的交点为C，地球表面上通过A点和C点的弧线AC成为方位线，AN为弧线AC的切线，AM为弧线AB的切线，面OAS为方位面，D为切线AM与赤道平面的交点，E为切线AN与赤道平面的交点。

设所在地A的经度和纬度分别为为主要跟踪的卫星经度，经度差=，以下计算出所在地天线对准卫星所需要的方位角。

1、方位角的计算

由图可得：

AD=ODsin

tan=

tan=

由以上三式可以得出天线方位角：=tan

上式求出的方位角是以正南方向为基准的，系统所需的方位角是以正北方向为基准的，因此实际的方位角为180°-

2、俯仰角的计算

做EA的平行线SF交OA的延长线于点F，由平行关系可得在直角三角形AFS中有：tan=tan=

OF=OScos=（OC+CS）cos

FS=OSsin=（OC+CS）sin

cos=coscos

故有：

以上的式子中R一般取地球平均半径6378公里，h一般取地球同步卫星高度35860公里，带入式子得出俯仰角为：

二、坐标系选择

在算法的设计中，需要用到两种坐标系，地理坐标系和载体坐标系

1、地理坐标系DOXiYiZi

地理直角坐标系OXiYiZi，OXiYiZi的原点O选在船体重心处。OZi轴与通过O点的铅垂线相重合，即OZi轴垂直于该点的水平面，向上为正。XiOYi平面与原点的水平面相重合，OXi轴指向正东方向；OYi轴指向正北方向。

2、载体坐标系DOXtYtZt

由于天线座是与船体固定在一起的，天线相对于船体是固定不变的，也就是船体是天线的惯性空间，因此需建立与船体固定的坐标系。船体坐标系的原点是船体重心O，纵轴OYt沿船体头尾向并指向船头为正；横轴OXt在船体平面内，垂直于纵轴并指向船体右侧为正；OZt垂直于船体平面，Xt、Yt、Zt轴成右手系。当船体没有纵摇和横滚运动时，以XtOYt平面就是水平面，OZt轴垂直以XtOYt面指向天空。

由于天线稳定系统采用方位，俯仰式天线坐，必须有一个零点，依据惯例，规定方位角以正北基准线为零点，顺时针为正，逆时针为负；天线俯仰角以水平线为零点，向上为正，向下为负。

三、自动跟踪

船载卫星天线自动跟踪系统基本均由天线、馈源、接收设备、伺服控制单元等组成。按照天线跟踪目标的方式分有手动跟踪、程序跟踪和自动跟踪三种。

手动跟踪方式最简单，跟踪精度取决于操作人员，不适用于船用卫星天线伺服系统；程序跟踪精度取决于以各类传感器提供的数据为基础的轨道预测，一般是在初始对准目标卫星、卫星信号被遮挡或主设备发生故障时，作为备用的跟踪手段；自动跟踪是根据卫星所发的信标信号或DVB信号来驱动天线跟踪系统自动跟踪并锁定卫星。由此明显看出，程序跟踪与自动跟踪相结合的工作方式最为理想。

自动跟踪又分为步进跟踪、单脉冲跟踪和圆锥扫描跟踪。三种工作方式中，单脉冲跟踪是在一单个时帧内获得跟踪信息，需要2、4或8通道相干接收机，造价高；圆锥扫描跟踪是顺序幅度测向系统，使用单通道接收机，但机械部分复杂，实时性差；步进跟踪也是顺序幅度测向系统，使用单通道接收机，但它的设备简单，成本低，实时性较好，故在大中小型卫星通信地球站中被广泛应用。

船载卫星天线是在初始对准的基础上实现对目标卫星信号的捕获和自动跟踪，其过程分为搜索和调整两步。搜索步动作后，整个跟踪系统就开始工作，包括读取AGC信号、信号强度记忆、比较等，经过搜索，确定天线应该转动的方向后，天线就回到起始位置，然后向确定方向转动一步，这最后的一步称为调整步。在实际系统控制中，调整步和搜索步可分开也可合为一步。当搜索开始时，天线先取起点信号强度值A，然后向左步进N步并取信号强度值B。如果AB，则调整步向右步进N步并取信号强度C，若AC，则起点即为信号最强点，天线回到起点并进入锁定跟踪状态，至此便完成了对目标卫星最强信号的搜寻，实现了对目标卫星的锁定跟踪。

四、结语

随着我国经济社会的快速发展，现代空间技术和卫星通信技术的迅猛崛起，为了更好的提高对出海船舶的卫星上网、卫星通信等的效率，优化完善远洋船舶卫星通信系统已然成为世界各国十分重视的发展课题。本文通过对基于我国北斗导航系统和GPS结合应用的船用卫星天线自动寻星跟踪技术的论述，为船用卫星天线伺服系统未来的设计与研发以及海上船舶互联体系的建立提供了部分研究依据。

参考文献

[1]章日荣，等.卫星天线新技术研究[M].国防工业出版社，1982，（3）

[2]王洪伟.便携式卫星通信地球站卫星跟踪技术的研究与实现[D].南京：南京邮电大学，2013

卫星通信基本原理篇3

随着时代的发展，社会的进步，卫星通信的应用领域不断拓展，卫星通信网络机房的安全性建设成为社会研究热点。为了进一步深化此项研究，提出了一种卫星通信网络机房安全防护体系构建方案。为此，给出了卫星通信网络机房安全威胁因素，并有针对性的给出了安全防护体系构建策略，希望能够为卫星通信网络机房信息化建设职能部门提供智力支持。

关键词：

卫星通信；网络机房；防护体系；构建策略

1引言

随着时代的发展，社会的进步。卫星通信的应用领域不断拓展。通过此类通信技术可实现基于卫星的无线通信功能。如北斗卫星通信系统，为我们提供了基于北斗卫星的短信息通信及经纬度定位功能。如亚洲卫星通信公司提供的卫星通信服务，为我们提供了基于数据链路的网络信息数据传输。还如GPS卫星通信系统，可以实现为我们进行车载导航的功能。总之，卫星通信应用已经深入到我们生活的方方面面，深刻变革者我们的通信方式，提高了我们的生活质量。众所周知，卫星通信网络是建立在无线通信基础之上的。无线通信具有一定的不稳定性，其原因在于，无线通信信道的通信质量容易受到外界环境的干扰。如城市楼房、障碍物造成的阴影通信衰减、还如无线信号经过多重反射等情况造成的多路径信号衰减，还有受到的恶意无线信号同频干扰，以及基于开放无线环境的病毒入侵。在此无线通信环境下，卫星通信网络机房的安全性建设成为社会研究热点。为了进一步深化此项研究，我们提出了一种卫星通信网络机房安全防护体系的构建方案。文中给出了卫星通信网络机房安全威胁因素，并有针对性的给出了安全防护体系构建策略，本文方法能够为卫星通信网络机房信息化建设职能部门提供智力支持。

2安全防护体系总体架构概述

本文构建的卫星通信网络机房安全防护体系分为三个分系统，一是无线干扰测试系统；二是功率自适应分配系统；三是网络入侵检测与处理系统。这三个系统通过主干网络交换机接入卫星通信网络机房，实现机房的安全防护功能。

3安全防护体系详细设计

3．1无线干扰测试系统设计

无线干扰测试系统的功能是对无线空域内的无线信号进行感知，对测试到的同频干扰向用户进行报知。此系统的主体软件采用广州思谋信息科技有限公司开发和研制的无线通信网络测试软件，著作权号为2015SR233189。此软件采用基于TDD的上下行同频互逆原理，利用反向覆盖测试替代传统前向覆盖测试。实现了较为先进的无线网络信号感知与测试功能。网络管理员通过此软件反馈出来的信息，如果发现有同频干扰信号，则可以向卫星资源授权单位及无线电管委会进行申诉，排除此非法干扰，保障信号安全、稳定。

3．2功率自适应分配系统设计

功率自适应分配系统的功能是通过对信道质量的判断，自动调节信号源的发射功率，提高系统的传输质量。此系统的主体软件采用广州思谋信息科技有限公司的无线通信网格优化软件，著作权号为2015SR233184。此软件采用C＃语言编写，软件规模较小，具有较强的灵活性、适用性及可维护性。实现了无线通信频率信道质量检测，并能实现功率的自适应调整。自适应调整过程为：当信道质量较低，无线通信BER参数值升高时，提高无线发射功率，当信道质量较好，发射功率过大时，可以降低功率，减小对邻近频率的用户影响。

3．3网络入侵检测与处理系统

网络入侵检测与处理系统的硬件组成包括网络防火墙、入侵检测设备、杀毒软件、网络端口安全防护软件等。此部分的操作流程为：通过网络防火墙及网络端口安全防护软件，对网络访问地址进行黑白名单的设置，开放特定的网络端口，允许特定的IP地址对网络设备进行访问和通信，对不确定网络地址进行屏蔽，并放入黑名单中。同时开启入侵检测设备，对网络内的不安定因素进行控制；另外，定期进行系统杀毒，对潜在的病毒进行查杀，增强系统的安全防护能力。

参考文献：

［1］张朝华，郭泽潮．发达国家农业应急管理的主要经验及其对我国的借鉴［J］．四川行政学院学报，2011，16（1）：52－53．

卫星通信基本原理篇4

卫星通讯在当代越来越广泛，电视、手机、自动取款机等都离不开卫星，更不用说军事领域了。在卫星通讯领域中，就象在其它许多技术（服务）领域中一样，发达国家占有绝对的优势，家往往得向发达国家寻求服务，因此，发展中国家是服务需求——付款方，发达国家是服务提供——收款方。这不是说，发达国家之间就没有卫星通讯的业务了，而是要强调在发达国家与发展中国家之间，卫星通讯的资金具有明显的单向流动的特点。这一特点过去并没有引起国际社会的注意，因此双边税收协定都不涉及该方面。但是随着业务量剧增，大量的外汇流向国外，发展中国家明显感到双边国家的税收不平衡，于是开始有了征税的愿望。从整个国际社会看，付款国——收入来源地对卫星通讯，特别是电视信号的卫星传输的所得开始征税的现象出现于20世纪90年代末。德国对卢森堡的一家卫星公司征收了预提所得税，但是最后被德国联邦税收法院撤销。巴基斯坦也采取了同样的举措，但最终也被卡拉奇所得税上诉法庭判决撤销。

中国是最大的发展中国家，虽然有一定的卫星通讯能力，但国际卫星通讯需要依赖外国公司。中国国内在与外国卫星公司订立合同时没有预见到中国预提所得税的。基层税务部门在实际工作中碰到境内公司向国外付款没有代扣代缴所得税的现象，于是向国家税务总局请示。1998年11月12日国家税务总局发出《关于外国企业出租卫星通讯线路所取得的收入征税问题的通知》，该《通知》指出，“外国公司、企业或其他组织将其所拥有的卫星、电缆、光导纤维等通讯线路或其他类似设备，提供给中国境内企业、机构或个人使用所取得的收入，属于《中华人民共和国外商投资企业和外国企业所得税法》（以下简称税法）实施细则第六条规定的来源于中国境内的租金收入，应依照税法第十九条的规定征收企业所得税。”

美国某公司与中国某电视台签定电视信号传输合同，《合同》约定由该公司负责将电视信号传送到全球指定的地点。该公司在中国境内没有常设机构，而且不在中国领土或领空接收信号，电视信号是由中国境内别的公司的卫星发送到该公司拥有的位于外层空间的一颗卫星上。此外，根据中国有关规定，该电视台的国际电视节目在中国境内禁止下行和接收。这样，一切可能避免的税收管辖因素都预防到了。某市国税局下属部门依据上述《通知》对上述公司征收了预提所得税。该公司不服，申请复议，并进入了诉讼程序。

虽然案件针对的是某市国税局的下属部门作出的关于代扣代缴预提所得税的决定，但争议其实围绕着总局《通知》的展开。本文主要针对《通知》，其国内法与协定的基础，同时也梳理了案件引出的一些值得反思的程序、体制问题。《通知》涉及多项内容，本文集中关注其中一项——卫星。在正式分析之前，需要特别说明的是，《通知》提到的情况是将卫星提供给中国境内的企业使用，字面上没有说明是将整个卫星提供给境内企业使用还是将卫星的部分转发器提供给境内企业“使用”。假设是前者，那么就是境内卫星运营企业与国外的卫星拥有者之间的设备租赁合同。就我个人有限的阅历来说，我不知道中国是否存在卫星运营企业对外国卫星的整租现象，但至少从税收处理来说，这种情况不存在任何难题。因此，如果不把《通知》解释成无的放矢，那么我们就应该将其理解为后一种情况。实际上《通知》被适用并产生争议的正是后种情形，总局后来的批复也证明《通知》真实意思如此。

该《通知》之所以引起国内和国际广泛的兴趣，不仅是因为它在国际税收管辖权的灰色地带独树一帜，在国际新兴的棘手的难题上猛地下了一刀，而且因为《通知》及其后的执行行为发生在一个关键时刻：中国入世谈判的最后阶段和入世的开端。尽管从案件处理上看，《通知》引出的问题已经水落石出，但是世人的兴趣却似乎方兴未艾。作者写作本文的目的是想强调税收法定主义的重要性和多层面的内涵，以及面对新情况法律解释应该遵循的原则。

二、救济过程的程序问题

进入实体的分析以前，有几个程序问题值得提出。本案涉及许多复杂的程序问题，有些是以前出现过的，有些是受案法院以前没有遇见过的。比如，被告资格、复议前置、义务履行前置、级别管辖、撤诉后是否可以继续审理、外国专家证人出庭。下面选择介述其中几个问题。

1、被告的确定

被告的确定是一个插曲，而且还非常复杂。这里牵涉到两个问题：一是总局，二是第一次发出征税通知的基层稽查局。

总局问题。既然《通知》是案件的根源，那么，从诉讼角度来说，首先就面临一个问题：能否直接针对《通知》起诉国家税务总局？之所以提出这个问题是因为本案所涉争议在国内是新问题，没有先例，在国际上也是新问题，不是基层税务执法机关所能回答的，在复议与诉讼过程中，被告也强调是执行总局的《通知》，而且专门请示过总局。原告在寻求救济的整个过程中总深深地感觉到面对的不是真正的被告。

从诉讼策略上说，当然应该以具体征税机关为被告，因为如果冒险起诉总局不被法院支持，以被告不适格驳回起诉的话，又得重来一遍，非常不。而且涉外税收争议按照协定的规定，可以由双边政府协调，如果直接起诉总局，那就不留余地了。但是作为一个问题我们有必要探讨。

反对的法律理由是，《通知》是抽象行政行为，不针对任何特定的纳税主体，因此没有对其权益造成具体直接的不利。按照《行政诉讼法》及其司法解释的规定，《通知》不可诉。这个理由在现存的法律制度下是成立的。但是理论界一直主张废除《行政诉讼法》对抽象行政行为的排除规定，现在有些报告已经明确建议修改《行政诉讼法》，把抽象行政行为纳入司法审查。具体理由这里不再叙述。

随便翻开《中华人民共和国涉外税收法律法规汇编》，我们发现其中收录的百分之九十以上的文件都是总局通知。如果将来抽象行政行为纳入诉讼，总局可能不堪应付。这种现象其实反映了我们税收领域的行政政策主义倾向，与法定主义或议会主义原则相悖。在社会从法律虚无主义转向法治的过程中，大量的规章及行政解释的存在比之法律阙如，各级税务机关各行其是总要好。但税收中的政策倚重应该及时上升、转换成法定主义。

稽查局问题。由于最初具体对外行文征税的主体是稽查局，人们可能获得的第一反映是起诉稽查局。但是，稽查局在法律上没有明确的地位。这是我国税收政策主义的另一个表现。所谓法定主义，除了征税的种类、幅度等实体内容由选举产生的代表通过法律设定之外，还意味着征税机关的法定主义。我们注意到税务总局自己发文强调过该机构的主体地位，但是，这在法律上是无效的，因为行政机关的创设权属于议会（人大）。

基于上述考虑，最初起诉的是稽查局的上级机构。在诉讼过程中，被告表示退税，原告撤诉。几天后，一个税务分所作出了同样内容的决定。原告又重新走了一遍复议和起诉。表面上看，原告在诉讼策略上失败了。但是从坚持税收法定主义的立场来看，原告保持了一致性，而不是只问该不该纳税而不管谁来征税，所以在原则的意义上原告是成功的。

2、纳税义务履行前置和复议前置。

纳税义务履行前置。在行政法学上有一个传统说法，这就是诉讼不停止执行的原则。这被认为是行政行为的效力特征之一。但是，在实际的行政决定行文和操作上，我们许多情况下又走了相反的方向。一般的行政决定最后都会写明复议和诉讼的期限，限期不复议或起诉的，行政决定就进入执行阶段。而且《行政诉讼法》也规定了诉讼期间可以申请停止执行。诉讼不停止执行的原则现在受到质疑。有人提出立法建议，主张改为诉讼过程中停止执行为原则，执行为例外。行政决定如果关涉重大紧急的公共利益，可以直接执行，否则最好不要在复议或诉讼期间执行，以免给当事人造成不可弥补的损失。

税收征管中行政决定的执行颇具特色。从执行意义上《征管法》将行政决定分成两类：第一类是纳税争议，对于这一类争议实行纳税义务履行前置和复议前置的原则。《税收征管法》第五十六条规定，“纳税人、扣缴义务人、纳税担保人同税务机关在纳税上发生争议时，必须先依照法律、行政法规的规定交纳或者解缴税款及滞纳金，然后可以”申请复议，不服复议可以上诉。第二类是其它行政争议，对于这一类争议遵循一般行政争议的常规道路。第五十六条规定，对于税收处罚决定、强制执行措施和税收保全措施不服的，可以直接申请复议或诉讼，或在不服复议决定后起诉。逾期不申请复议或诉讼，又不履行义务的进入强制执行程序。

税收争议的义务履行前置原则，不是中国的独创。赞成者的理由是，第一、税收是国家基本利益，如果等到纳税人打完官司再收税，国家财政无法保证；第二、纳税是公民的宪法义务或基本义务，基本义务优先于法律权利；第三、如果纳税人胜诉，事后可以由税务机关退还税款，不会给纳税人造成不可弥补的损失。但是，这三条理由都会遭到反驳。第一、征税是对财产权的合法剥夺，它关涉国家的基本利益，同样也损害公民的基本利益或权利。那种以为救济终结后再强制履行，国家财政就失去保证的想法过于天真。它假定了多数纳税人会走上复议或诉讼的道路。这种假定是不真实的，因为打官司是一种成本的消耗，纳税人即使想无理取闹也必须进行成本效益的计算。如果说这还只是理论上的推断，那我们可以通过行政诉讼的实证考察得出一个经验判断：老百姓不到万不得已是不会打官司的。第二、诚然，纳税是基本义务，但是获得正当法律救济的权利也是公民的基本权利。如果纳税义务优先，那不是“花钱买”救济吗？第三、退还就不会有损失了吗？这是对资本的静止的机械的认识，资本的价值是有时间性的，超过一定时间的补偿，意义可能完全不同。而且，如果我们把事情设想得更复杂点，比如纳税人是上市公司，突然被要求就某种收入纳税，那么，征税的决定无疑会影响其股票行情。因此，从原则的意义上说，应该修改《税收征管法》，使之与一般义务的履行一致，但我们可以考虑规定纳税义务的时效不因诉讼而中止，如果纳税人败诉，需要加收滞纳金。面对滞纳金的风险，纳税人可以选择是否先交纳税款。当然，特殊情况下，税务机关可以申请先予执行。

前置还有两个实际的理由。一个是，鉴于腐败盛行的现状，如果纳税人可以先不履行义务，那可能会为腐败提供一个新的渊蒌。另一个是，目前人们的纳税意识本来就很薄弱，如果取消该原则，那势必助长偷税漏税之风。上述两点是经验判断，不能否定原则判断的有效性，当然对立法决策者来说是重要的。

复议前置。税收争议的复议前置原则一方面似乎强调了税收争议的专业性，但同时我们整个的行政复议体制又完全缺乏独立性和公开性。因此，复议连“流于形式”的评价都不配，因为它缺乏起码的形式公开。这种体制下强调复议前置，其效果多数情况下就是多一道手续和多一份成本（尽管复议不收费）。我不是要否定税务案件的专业性，相反，我认为税务行政复议走专业行政裁判所的路子，吸收各专业领域的专家参加，实行准司法程序。司法审查只负责法律争议，而且最好设立专门的税务法庭。

3、执法主体的变更引发的程序问题。

前面提到，双方对稽查局的法律地位存在争议，最后导致执法主体的更换。前后两个主体的行为是一个案件还是两个案件呢？这不是吹毛求疵或犯法律专业癖。如果作为一个案件处理，那么原告可以要求法院继续审理，节省时间和资金。但是，一种意见认为新的主体作出的行为就是一个新的行政行为，对它不服，又得再重新起诉，而且是复议前置。由于新的主体地址有异，按照地域管辖的分工，起诉的法院也得变更。前后折腾又是差不多一年。同一个事由，同一个涉外分局的下属两个机构，同一个原告，而且原告在程序上并无过错，一定要作为两个案件处理，走两遍程序，合理吗？这充分暴露了我们税收征管体制和复议制度的“烦人”，也引起我们反思我国法学的诉的概念、诉讼制度的目的和价值。三、电视信号卫星传输的特点及合同的一般安排

不了解电视信号卫星传输的一般特点与合同的一般安排，我们就无法深入地讨论其中的争议。

电视信号卫星传输是卫星通信的一种。卫星通信是指地球上的无线电通信站之间利用人造卫星作中继站进行的微波通信活动。一个卫星通信系统由空间系统、地球站、跟踪遥测与指令系统和监控管理系统四个子系统组成。卫星是一个关键设备，它由天线系统、控制系统、通信系统、电源系统和跟踪、遥测、指令系统五个子系统组成。在商业上为了便于操作人们将通信系统按照频率和带宽将微波划分成若干部分——转发器，每一部分用于传输特定的信号。所谓转发器其实不是卫星硬件设施的分配，而是卫星功能的形象说法。

卫星通讯公司的运营必须满足以下基本的条件：1、拥有一定数量的卫星的使用权（可能自己所有，也可能租赁使用）。2、设立地面控制站进行对卫星的跟踪、遥测和控制，保证卫星与地球同步正常运行。3、设立全球服务中心，连续监测客户信号，协调管理，保证传输质量。4、设立上行、下行及地面传输的设施。5、拥有卫星运营的许可证。6、遵循国际电讯的管理要求。

电视信号传输合同因卫星公司的不同和客户要求的不同而各有差异，但是该类合同具有一些必备的条款，也就是规定双方当事人的基本权利义务的条款。卫星公司的主要义务是：1、接收信号，将其传输至指定的下行覆盖范围。2、监控卫星，使信号的传输不被中断或受到阻碍。3、监视所有客户与卫星的连接，保证特定客户的信号不干扰其他客户信号也不受其他客户信号的干扰。请注意：传输技术性失败的责任原则上在于卫星公司。卫星公司的权力是：1、要求客户按照其信号制式提供信号，必要时在下行后进行改制。2、单方购买、管理、控制卫星和地面设施。3、进行信号编码与压缩。4、为了保护卫星的性能和正常操作，优先单独决定中止服务或调整转发器，甚至清除客户信号。5、获得报酬（收取服务费）。

电视台的主要义务是：1、按照合同规定的技术要求将信号交付到指定的地点。2、支付报酬。主要权利是：要求卫星公司及时并按约定的质量标准将信号传输到指定的覆盖范围，除约定的特别情况外，一般不承担传输失误的风险。

四、《通知》的国内法基础

涉外税收的确定分为两个基本步骤：首先确定征税的国内法依据，然后确定协定依据。二者缺一不可。

《通知》特别提到《涉外税法》第十九条和《涉外税法实施细则》第六条，以表明是对法律适用的行政解释，而不是创设新的规范和义务。该条规定，“外国在境内未设立机构、场所，而有取得的来源于中国境内的利润、利息、租金、特许权使用费和其他所得，﹒﹒﹒﹒﹒﹒都应当交纳百分之二十的所得税。”而且，《通知》明确指出，卫星传输所得属于《涉外税法实施细则》第六条规定的“租金收入”。该条第二款第3项是“将财产租给中国境内的租用者而取得的租金”。实际讼案也是以租金名义收取所得税的，因而案件争议的焦点就是：卫星传输合同是否是租赁合同，传输业务所得是否是将财产租给中国境内的租用者而取得的租金。

合同的类型化是合同法律制度得以建立的基础。之所以把合同分成多种类型，是因为每类合同之间存在性质的差别，换句话说，合同标的、双方权利义务不同。对具体合同的定性，必须依据法律的标准，而不能依赖双方对合同的称谓，或者商业上的方便称谓，或者大众语言的习惯称谓。

合同定性在逻辑上有两个：排除方法，从反面看不是什么合同；推导方法，从正面看符合什么类型。合同主要分成三大类：转移所有权的合同；转移使用权的合同；提供服务的合同。可以肯定的是，而且双方也一致认为卫星传输合同不是转移所有权的合同。这样，就只剩下转移使用权的合同与提供服务的合同了。《通知》特别提到将卫星等通讯线路和设施提供给境内企业使用，也就意味着总局认为卫星传输合同是转移使用权的合同。使用类合同有三种：（1）、借用合同，无偿的。本案肯定不是。（2）、许可使用，关于知识产权的合同。本案不是，因为卫星传输不涉及知识产权。（3）、租赁合同，有偿的。既然总局将其定性为使用类合同，那就只剩下租赁合同了。这样，我们就必须审查卫星传输合同，对照租赁合同的特征，看它是否符合之。

租赁合同是中国合同法上的有名合同，对于租赁的概念、特征、双方权利义务，教科书都有专门论述，早先的《合同法》与新的《合同法》也有规定。所谓租赁合同是当事人将物交付另一方使用，另一方为此支付租金并于使用完毕后归还原物的协议。租赁合同是带有物权性质的合同，通俗地说，就是一次性付款买卖有困难或没必要，而采取分期购买使用权的合同。长期租赁产生购买的优先权。所谓物权性，指的是承租人的目的和权利是取得对于标的物的支配，使用人必须是承租人，而且出租人不能干预承租人的正常使用。出租人的主要义务是将租赁物交付给承租人使用，不承担使用风险。使用不当，造成标的物的损害，承租人有义务赔偿，造成使用效果不佳，承租人自负。

对比上面所陈述的卫星传输合同的一般安排，我们就发现我们无法将其归为租赁合同。这样一来，我们就只能将其归为服务合同了。服务合同是无名合同，无名合同的法律适用规则规定在《合同法》第124条。所谓服务，就是劳动投入。服务合同就是劳动投入的有偿交易合同。电视台缔约的目的不就是要将信号传输到目的地吗？卫星公司不就是通过使用自己控制的设施为客户劳动——传输电视信号——从而获取报酬吗？请问是谁在负责传输？负责传输的工作人员是谁雇佣的？显然，该类合同应该属于服务合同。

运输合同和租车合同的类比对于本案富有启发性。运输合同中，双方关心的不是物权，而是劳动投入及相应的报酬。投入劳动的是运输公司，车子是工具，不是标的物，出事的责任一般由运输公司负责（保险是后来起来的。）。租车合同的标的物是汽车，出租公司不负责开车，出事的责任由承租人自己负担。卫星频道就是运载信号的工具，好比作运输用的汽车，电视台缔约的目的不是要使用卫星或其中的一部分，而是要对方负责将信号传输到指定范围。

由是观之，《通知》误解了《涉外税法》第19条和《细则》第六条的“租金”概念。那么，能否说在税法上租赁合同有其不同于一般合同法的概念呢？特别法优于普通法的原则的适用必须有两个前提：第一、必须有特别法的明文规定。第二、必须是同位阶的法律。本案中除了《通知》外，没有任何明文的特别规定，而况《通知》与法律之间，其效力怎可同日而语？五、《通知》的协定基础

《通知》没有提到税收协定，但是在针对具体的美国公司发出纳税通知时就不能只字不提《中华人民共和国政府和美利坚合众国政府关于对所得避免双重征税和防止偷漏税的协定》（以下简称《中美税收协定》）。本案中后来由税务分所重新发出的征税通知在依据上更为倚重《中美税收协定》。新的通知指出，卫星传输所得属于《中美税收协定》第十一条确定的预提所得税征税范围。

《中美税收协定》第十一条第一款规定，“发生于缔约国一方而支付给缔约国另一方居民的特许权使用费，可以在该缔约国另一方征税。”第二款规定，“然而，这些特许权使用费也可以在其发生的缔约国，按照该缔约国法律征税﹒﹒﹒﹒﹒﹒”。第五款规定，“如果支付特许权使用费的人是缔约国一方政府、行政区、地方当局或该缔约国居民，应认为该特许权使用费发生在该缔约国”。三款结合起来阅读，我们可以得出以下结论：如果卫星传输所得属于特许权使用费，那么该收入就应该在纳税。

同条第三款界定了特许权使用费。简单地说，特许权使用费包括两类：使用或有权使用产权所支付的款项；使用或有权使用工业、商业、设备所支付的款项。国家税务总局在针对本案的一个批复中明确指出该收入属于《中美税收协定》第十一条规定的“使用或有权使用工业、商业、科学设备”所支付的作为报酬的各种款项。因此，双方争议的核心在于：该收入是否属于使用或有权使用工业、商业、科学设备所支付的款项。

这是本案最大的战场。之所以从国内法上的租赁和租金概念转向协定的特许权使用费的概念，是因为“使用或有权使用工业、商业、科学设备”看起来似乎更含糊些，更有解释的余地。

关于该款的解释，有几点需要注意：

1、协定的解释。协定的解释是双方国家的权利。单方解释只能局限在文义解释（字面解释）。解释只能按照通常的法律习惯赋予协定用语通常的含义，不能歪解。合同法上讲诚实信用，法律解释上也得忠于协定的目的，不能以单方目的作为解释的标准。《合同法》第125条关于合同条款争议的解释有明确的规定，有价值。该条第一款规定：“当事人对合同条款的理解有争议的，应当按照合同所使用的词句、合同的有关条款、合同的目的、交易习惯以及诚实信用原则，确定该条款的真实意思。”

2、协定的基本精神。协定的目的体现在标题中，即避免双重征税和防止偷漏税，也就是为双边政府对于跨国活动征税确定清晰明确的规则。如何分配双方政府的管辖权呢？为什么中国税务机关对于来源于中国的特许权使用费拥有税收管辖权呢？从协定的整体框架可以看出，协定体现了一个基本精神，这就是积极收入和被动收入的两分法。对于积极收入，即靠投入劳动而取得的收入，可以按常设机构标准收税；对于被动收入，即靠转让现有财产或财产性权利取得的收入，可以按来源地标准收税。

那么，电视信号卫星传输是一种“作为”，即积极的营业活动还是一种被动的转让财产或财产性权利的行为呢？我们前面关于卫星传输的特征的简单介绍说明卫星传输是一系列的持续活动。因此，将该活动所得定性为特许权使用费违背了协定的基本精神。

3、“使用或有权使用工业、商业、科学设备”就是指设备租赁。如果将第十一条第三款的规定与国内法比较，我们就会发现该条款包括国内法上的特许权使用费和设备租金。《中美税收协定议定书》第六条规定，“在本协定第十一条第三款中，双方同意，对于租赁工业、商业、科学设备所支付的特许权使用费，只就这些特许权使用费总额的70%征税。”该条明确使用了“租赁”的概念。前面已经证明在国内法上租赁的定性无法成立，那么我们有什么理由证明卫星传输符合协定的“使用或有权使用工业、商业、科学设备”呢？

4、商业用语和日常用语与法律用语的区分。人们在日常生活和商业活动中经常误用“使用”、“租赁”、“租用”等词语。比如出租车的习惯叫法就是一例。广告业说租用电视时段，但其实在法律上是指电视台向客户提供一定时段的广告服务。卫星传输领域也普遍存在这样一种为了表达方便而借用——误用“使用”、“租赁”概念的现象。这类借用——误用现象不仅在业外人士中存在，而且在行业内部大量存在，有些卫星公司的标准合同就称为租赁合同。《通知》犯了致命的错误，即把对服务的利用误称为对服务设备的使用，把日常概念和商业概念当成了法律概念。

5、国际惯例。在涉外诉讼案件中，国际惯例是中国法律允许适用的。是，什么构成国际惯例？别的国家的司法判例、UN范本和OECD范本的官方注释，国际税法权威的公认的学术观点，是否构成惯例的一部分？我们可能从国家主权的原则统统否定这些渊源，认为这些东西都没有约束力。但它们的推理是否对中国执法机关和司法机关具有“说服力”呢？在全球化，对这些要素简单地一概不理，那么国际协定的适用与国内法的适用就完全一样了，协定的解释冲突就会越来越多，而且会化。

总之，从《中美税收协定》的规定看，将国际卫星传输业务说成“将卫星提供给中国境内的使用者使用”，将其所得定性为特许权使用费于理不通。正确的定性应该是依据《中美税收协定》第七条所说的利润或营业利润。可是按照该条的规定，如果美国公司在中国境内没有常设机构，那么，中国政府就没有管辖权。

六、结语：法律滞后论

电视信号的国际卫星传输案件把中国税务当局置于两难境地：不收税感觉不平衡，收税又找不到现存的明确依据。外国从中国取得大量的外汇，而这些企业又在中国境内用不着设立常设机构，其行为发生在缔约国的另一方领土或外层空间。《涉外税法》第十九条没有任何一项有名的所得能够与卫星传输所得对应，《中美税收协定》也没有能够含盖这些新交易、新收入的条款。

这样的窘境因为商务的问世又一次出现了。电子服务器的运营与卫星的运营非常相似，因此带来了税收处理的困难。发达国家比我们主动，早就开始了法律，特别是税法的研究，电子商务现已成为新技术税务处理的实验领域。OECD1989年在渥太华召开特别论坛，形成了渥太华税收框架条件。这些条件体现了一个共识：最大限度内依据现行的原理进行处理。OECD此后成立了五个“技术顾问小组”，其中的协定定性技术小组在向财经委员会提交的报告中认定服务器运营是服务而不是租赁。这一举措和对于发展中国家是一个重大的信息。该小组对于服务和租赁的区分不仅适用于电子商务，而且对于卫星传输及其他可能出现的新技术手段的交易的定性具有非同小可的意义。

卫星通信基本原理篇5

卫星数字音频广播DAB-S不同于数字电视广播，音频广播每套节目的使用带宽远小于电视节目，为实现用户的手持终端（收音机）或车载终端（汽车收音机）的直接接收，卫星数字音频广播多采用L波段，为了达到地面的强场强覆盖，星上需采用直径较大的天线和较大的功率放大器。与地面数字音频广播相比，DAB-S有着显著的优点：

1、具有大的覆盖范围；

2、广播基础设施和运行费用比地面数字音频广播低得多。前者为后者的一百分之一至几百分之一；

3、每套节目可以有独立的上行线路，不需要多套节目复合；

4、接收机价格便宜。日本产接收机已降到100美元，泰国和韩国生产的接收机已分别达到每台73美元和50美元，而且其价格还在进一步下降；

5、TDM可提供频谱和功率的有效性；

6、是进行高质量全球广播覆盖的理想方案；

7、可得到高质量声音信号和大量数据业务服务。

DAB-S适用于幅员辽阔，地形复杂的国家和地区，严格地来说欧洲还没涉足，而美国已经走到世界的前列。卫星数字音频广播目前主要有三种形式，即欧洲尤里卡-147-DAB、美国世广集团（WorldSpace）的卫星数字音频无线电服务（SDARS）系统和美国Sirius公司与XM公司的卫星数字音频无线电服务系统。

尤里卡-147DAB系统

欧洲尤里卡-147DAB，它与地面DAB都采用编码正交频分复用COFOM（CodingOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing），它是一种搞回波传输的信道编码技术。其工作原理是利用正交频分复用技术OFDM将要传输的音频编码信号的数据分割成大量的已举行的世界无线电大会（WARC-92）分配了1452~1492MHz（L频段）作为卫星和地面数字音频广播使用。但是的数字音频广播直播卫星还没有发射。

Sirius系统和XM系统

1、系统比较

在美国由于L波段已分配作它用，所以将S波段2310~2360MHz中的2310~2320MHz和2345~2360MHz两个频段拍卖给地面无线通信服务WCS（WirelessTerrestrialCommunicationsServices）,2320~2345MHz卖给Sirius公司和XM公司SDARS用。Sirius公司已向美国全国提供60个商业性免费音乐广播和40个新闻/体育/娱乐广播，其用户已达10万户。该公司近年还将和福特等厂商联合开通汽车频道节目，服务对象为汽车用户、家庭用户和移动用户。XM系统可提供70个音乐频道和30个新闻、访谈、体育和其他娱乐节目。到2002年1月初，大约有3万多个消费者用户，每户每月付费9.95美金。目前购买XM卫星广播收音机的数量仍在继续攀升。

两公司中的每个公司得到的频带宽度为12.5MHz，并且又分成宽度基本相同的三个子波段：中间子波段（Sirius宽4.0MHz，XM宽5.1MHz）用于OFDM地面中继站信号，另外2个波段（Sirius每个宽4.2MHz，XM每个宽3.7MHz）分配给卫星信号。

XM公司于2001年先后发射了摇滚-2和摇滚-1两颗对地静止的数字音频广播卫星，平均仰角45°左右。由于仰角低及高大建筑物和地形的阻挡作用，服务区内有些地方收不到质量好的信号，所以必须使用较多的地面中继站加以克服。XM公司通过分布在全美各地的1500多个地面中林业局站实现覆盖全美的SDARS。Sirius公司的系统用3颗在北美上空椭园轨道的卫星提供服务，其同步卫星轨道在赤道北南走8字形轨迹，每颗卫星在赤道北边上空16小时，所以在北美上空，任何时候都有2颗卫星在工作。在北美的大多数地点，最小仰角约为60°。由于仰角较大，卫星所需要的在南中继站只有105个，比XM系统少得多。

2、关键技术

（1）冗余技术。两公司的SDARS主要针对美国国内庞大的汽车用户。在高速运动的汽车中收听现有的卫星无线广播会面临多种干扰和多种衰减效应等问题。为此两公司都采用了空间分集、频率分集和时间分集冗余技术。

①空间分集。Sirius公司和XM公司的SDARS系统都同时有两颗卫星在美国上空、而且在空间相隔很远，这使得从两颗卫星来的信号同时被障碍物阻挡的可能性很小，这就是空间分集的原理。至于卫星信号在隧道和大城市高大建筑和“峡谷”中的接收难题，则通过地面中继站等手段来解决。

②频率分集。在高速运动车辆中的收音机，调频（FM）广播音质明显变坏的主要原因是环境噪声和多径衰减效应，因为这种效应对频率有选择性。在两个公司的SDARS系统中下链频段留下的频率冗余，用来实现频率分集。即系统的两颗卫星发射相同的信号，但频段不同。例如XM原两颗卫星信号，一个在2332.5~2336.5MHz频段，另一个在2341~2345MHz频段。而Sirius的卫星信号，一个在2320~2324MHz频段，另一个在2328.5~2332.5MHz频段。

③时间分集。在两颗卫星发射的信号间及卫星和中继站信号间引进时间延迟，就实现了时间分集。时间分集技术有助于克服信号的短时间阻挡效应。

（2）调制技术。除了以上三种不同的冗余技术外，两个系统的卫星调制都采用时分多路复用-90°相移键控TDM-QPSK（Time-DivisionMutiplexing-QuadraturephaseshiftKeying）方式。这种调制技术频率利用率高，可实现多个信息依时间先后在同一信道上的传输，而且卫星功率放大器可被驱动到饱和状态，功率利用率高。地面中继站调制都采用OFDM。对多径干扰引起的频率选择性衰落有很好的适应能力，而且这也是在数字视频广播和数字音频广播的地面传输中所使用的传输技术，已有很丰富的经验。

（3）信源编码技术和信道编码技术。Sirius系统净传输率为4.4Mb/s，XM系统的净传输率为4Mb/s，故必须使用恰当的信源压缩技术。为适应各种广播节目的质量水平，如立体声音乐节目达到CD水平，新闻谈话节目达到单声调频水平，要求不同的信源数据率：立体声音乐节目，带宽约15kHz，数字率在48~64kb/s；新闻和谈话节目，带宽低至6kHz，数据率在24~32kb/s之间。XM公司对每个节目按块分配数据率，块率为8kb/s或16kb/s。这要求信源编码器以固定数据率工作，而以可变数据率工作又是基本速率信道PRC（primeRatachannel）的固有特性，这就要引入缓冲器以使数据率变为固定。只要缓冲器足够大，它的引入对信号质量就不会有坏影响。Sirius公司的系统变化，各停产的平均数据率由信耕牛决定。为做到这一点，把节目按组安排，并对各节目的信道进行联合解码。两系统都对信源信号加以保护，防止停产的伤害，其方法是用RS（ReedSolomon）码和卷积码组合，构成串联信道编码方式。Sirius系统采用RS码，将数额信号分成（225、233、8）的码块，然后再进行块码交织，最后进行编码率2/3的卷积编码。交织与RS纠错码的结合能极大地提高误码校正能力。

世广卫星集团（Worldspace）

公司的SDARS系统

1、系统组成

美国世广公司的SDARS系统由3颗对地静止卫星分别向发展中国家和地区提供SDARS：其中非洲之星（AfriStar）位于东经21°，覆盖非洲、近东和中东地区；亚洲之星（AsiaStar）位于东经105°，覆盖中国、印度和日本；美洲之星（AmeriStar）位于西经75°，覆盖中美洲和南美洲地区。每颗卫星有3个波束，每个波束有两个时分复用（TDM）信号流，每个信号流包含96个基本速率信道（PRC），每个波束可覆盖约1400km2。卫星的最大等交全向辐射功率（EIRP）为53dBW。卫星工作在L波段（1467~1492MHz），广播机构的上行线路使用X波段（7025~7075MHz）。每颗卫星可提供288个广播频道，该系统不要求接受天线精确对准卫星。世广SDARS系统可提供多媒体服务，包括音频，图像，移动图像和数据，并且能为每个收费用户加密。目前，世广卫星的广播系统是为固定接受机（包括便携式）的听众服务，若每套节目由卫星的两个音频广播信道ABC（AudioBroadcastingChannel）传送，再引进时间分集，补充适当的地面中继站，也能为高速移动用户提供高质量的音频服务。

2、关键技术

（1）信源编码。世广卫星音频使用的标准是MP3压缩算法，最高的压缩比可达到1：12，通常一分钟末经压缩的节目需要占用10MB空间，而经MP3压缩后只占用1MB，并且保持了CD的音质水平。

世广卫星采用了动态广播信道管理方式，每个音乐信道分配128kb/s带宽，而以评议为主的新闻广播节目则分配64kb/s的带宽。所谓动态管理，就是同一个电台，在播送语言和音乐节目时，不同的节目采用相对应的64kb/s带宽和128kb/s的带宽，在两种类型节目切换时，其带宽也相应改变。一个波束可以提供50个以上甚至多达100个频道。

（2）信道编码。WorldSpace系统的每一个基本速率信道（PRC）的数据率为16kb/s，而每个TDM下行载波可包括96个PRC，3个波束共288个PRC。根据传输信息的形式和质量的不同，组成了一个音频广播信道ABC，PRC为1~8个，对于高质量的立体声信号，要用8个PRC，数据率为8×16kb/s=128kb/s。用这个数据率，卫星的每簇波束可提供2×12=24个高质量立体声ABC。音频广播信道（ABC）的数据帧长为0.432。

在WorldSpace系统中，广播机构传送的信号（经壶数据率压缩），首先要经过前向纠错（FEC）信道编码，采用RS码，将数字信号分成（255，223）的码块，然后再进行声码码交织，最后进行编码率为1/2的卷积编码。经信道编码后的数据率为原来的2×255/233倍。最后形成的每个基本信道编码的数据率为38kb/s。

经FEC编码后的并行基本信道，再形成卫星下行的比特流。

（3）透明广播方式与处理广播方式。在WorldSpace系统中设计了透明广播方式和处理广播方式。

在透明广播方式时，上行信号通过地面透明上行站，以TDM/MCPC方式，用X波段的频率送往卫星通过卫星的透明转发器处理后，变为工作在L波段的TDM/MCPC方式的下行信号，不做逻辑上的任何变换与处理。透明上行站的任务是对多个广播电台的节目进行汇总，形成广播信道帧格式，进行传输纠错编码，形成TDM数据流，进行QPSK调制及功率放大。对每颗卫星而言，最多可设置三个透明上行站，各形成一个上行TDM载波。卫星上的透明转发器，按收到通过TDM-QPSK信号，不进行解调，仅做频率变换（变为中频，再变为L波段频率）和高频功率放大，最后形成下行传送的载波。

在处理广播方式时，上行信号通过地面的卫星处理上行站，以FDMA（频分多址）/SCPC方式，用X波段频率传送调制在不同载波频率上的多个基本信息信号。通过卫星上的处理转发器，进行解调和基本信道信号处理。然后，根据广播覆盖的要求，配置一个或两个或三个下行的TDM数据流中，切换到指定的下行波束。处理上行站的任务是形成广播信道（BC）帧格式，进行传输纠错编码，对每个基本码率（16kb/s）进行QPSK调制和高频功率放大。对每颗卫星而言，最多可设置288个处理上行站，各负担一个基本码率信道（PRC）QPSK载波的形成与传送。卫星上的处理转器接收处理上行站送来的信号，经变频解调后，得到基本信号，再经上变频和功率放大，变L波段的下行TDM载波。

每颗卫星有3个下行波束，每个波束各有一个透明下行TDM载波和一个处理下行TDM载波，二者的极化方式相反（左旋圆极化和右旋圆极化）。

我国卫星数字音频

广播的发展及前景

1、我国急待发展卫星数字音频广播

（1）扩大广播覆盖。我国地域，海岛、山区和少数民族地区占国土面积的70%，许多边远山区还收不到广播。根据广电总局的统计，用传统方法提高覆盖率，广播每增长一个百分点要投入20多亿元人民币。而采用DAB-S，其所需投资只有传统方法的百分之一至几百分之一。因此，DAB-S对于我国来说，应是最终解决广播覆盖最经济，最有效的手段。

（2）提供大容量高质量的节目。随着人民生活水平提高和观念的改变，受众对各种信息的需求更趋多样化及个性化，单纯依靠地面传输介质无法承载这么海量和高质量的信息需求。而DAB-S可以同时传送多达数百套CD音质的节目以及数据信息，利用宽带高速的优势为大众提供有效的服务。

（3）便于移动接收。据报道，2001年德要人日均听广播169分钟，看电视153分钟，上网30分钟，其中听广播排第一。原因是大部分德国人自己开车，花在途中的时间很多，私家车的发展得高了广播的收听率。在我国也存在着类似的趋势，人们希望在高速移动中也能听好广播。而DAB-S恰好能满足人们这方面的需求。

（4）占领空间资源。由于空间资源--卫星频道和轨道位置的稀缺性，特别是这种资源背后所蕴含的巨大商业利益，各国对有限的直播卫星和通信卫星轨道，频道资源的需求急剧增加，一些发达国家还千方百计地抢占更多的卫星资源。

因此，当前尽快在我国开展DAB-S有着强烈的需求，在国际方面也面临着紧迫的压力，发展DAB-S对我国有格外重要的意义。

2、我国开展卫星数字音频广播的实践

我国在2001年通过“世广”卫星的“亚洲之星”所作的DAB-S试验，显示了卫星直播的优势，其主要结论如下：

（1）“世广”卫星的东北波束覆盖了我国90%的地区，西部地区从乌鲁木齐往西卫星信号逐渐减弱，在和静地区以西收不到信号，其余地区接收效果良好。

（2）不同速率的音质效果、节目动态加密、境处节目抑制、广播分量重组和多媒体广播的演示效果很好。播放音乐节目用64kb/s，播放语言节目用32kb/s的速率，可获得良好的音质效果。

（3）信号收听效果不受移动速度影响。在行驶的汽车、火车、江轮上，只要无阻挡，均可收到良好的广播信号。

（4）信号接收效果，不受雨雪、温度和海拔等因素的影响。

（5）在钢筋混泥土建筑物内或高大树木、隧道、高楼阻挡情况下，信号减弱或出现中断。

以上试验结果表明，DAB-S适合于解决广播覆盖问题，可提供便捷的移动接收，也提供了清除对外广播服务空白区的机会。

另外，在接收机方面，中国上海广电教学音像电子有限公司和美国世广公司合作，已成功地开发了能接受世广公司“亚洲之星”数字音频广播的接收机DAR-1。

3、我国卫星数字音频广播的发展前景

美国卫星数字音频广播（DAB-S）技术遥遥领先，欧洲在此方面也做子大量工作。我国的DAB-S将如何发展呢？

（1）紧密关注DAB的最新动态，研究确定我国DAB制式和标准。目前世界DAB主要有两种方式，即欧洲的尤里卡-147DAB和美国的带内同频（IBOC），其中尤里卡-147DAB系统在设计上允许在地面广播和卫星广播中使用，但是DAB的直播卫星还没有发射。若欧洲的卫星DAB能在近几年内投入使用，我们可用该系统进行应用测试。由于我国地面DAB已在珠江三角洲地区测试并取得成功，如果卫星音频广播也采用DAB，两者可兼容和协调发展。

（2）目前可直接服务于我国的DAB-S只有世广卫星直播系统，这是当前世界上惟一的L波段数字音频和多媒体卫星直播系统。世广卫星的地面接收机是便推携式L波段数字接收机，使用CD盘大小的在线就可直接接收来自卫星的音频节目和高速传输的图像、文字、数据、软件等多媒体节目。我国可通过租用“亚洲之星”或其他途径，来推进DAB-S的直播应用。

卫星通信基本原理篇6

[关键词]GPS导航；双模系统；捕获；选星；双模定位

中图分类号：P228.4文I标识码：A文章编号：1009-914X（2017）11-0101-01

引言

近些年来，随着我国科学技术的不断的发展，卫星导航领域也在不断地提升，在汽车领域由于单模导航系统定位能力受位置条件及出口地区的限制，逐渐在被淘汰，现在在中国地区采用GPS-BeiDou双模组合方式，来提高车辆定位精度。另外，随着科技的进步双模导航系统必定会成为发展的主导。本文就针对北斗/GPS导航系统的双模定位中的关键技术做进一步的剖析和研究。

1北斗和GPS导航系统工作原理

1.1北斗导航系统

北斗导航卫星系统跟其他导航系统一样，由空间段、地面段和用户端三部分构成，提供导航、定位、授时3类服务，而且值得骄傲的是北斗导航系统是由中国自主研发。最开始研发北斗卫星导航系统的目的就是要能够向用户提供全球范围内最好的服务，即高精度、高可靠定位、导航、授时服务。现在北斗卫星导航系统已覆盖亚太地区（17颗分布在亚太地区），2022年将完成35颗卫星发射提供全球服务。

1.2GPS导航系统

向全世界免费提供使用权，但美国只向外国提供低精度的卫星信号，且一旦发生战争，美国可以关闭该系统对某地区的信息服务。

GPS是世界上第一个成熟、可供全民使用的全球卫星定位导航系统。该系统由28颗中高轨道卫星组成，其中24颗为个工作星，4颗为备用星，分布在6个等间隔的近圆轨道上，每个轨道分布4颗卫星。卫星轨道高度约为20220千米，轨道倾角为55°，轨道周期为12小时。

GPS接收机对每颗卫星产生伪距和载波相位两个基本距离测量值，伪距是信号接收时间与信号发射时间的差再乘以真空光速，其中信号接收时间由接收机内部时钟得到，而发射时间则涉及信号中测距码相位的测量。接收机获得的另一个基本观测量是载波相位，它在分米级、厘米级的精密定位中起着关键性作用。GPS用户设备可分为数据接收和处理两部分，其中接收部分主要是各类GPS或兼容GPS的接收机前端处理模块；数据处理部分包括各类数据处理软件以及微处理机。

1.3北斗/GPS双模接收机的工作原理

通过对北斗和GPS导航系统在构成体系、时空系统上的兼容性和差异性分析可以得出，可以实现北斗和GPS的双系统融合。组合后的北斗/GPS双模系统，接收机可以同时接收北斗和GPS卫星信号。在组成系统架构上，与单模接收机原理相似，北斗/GPS双模接收机也可分为：射频前端、基带信号处理以及导航定位3大模块。

北斗和GPS天线的极化方式相同，根据兼容性，可以共用一副天线进行信号采集，双模接收机的射频前端能够共用。射频模块其主要作用是对高频的卫星信号进行变频处理，使其输出为能够进行数字信号处理的中频信号；基带信号处理和定位模块，主要是对卫星信号进行捕获、跟踪、导航电文解调以及位置解算处理，将定位的结果位置信息数据输入给车载导航系统，并于地图数据进行匹配，完成车辆定位。

1.4北斗/GPS双模导航定位方式

北斗/GPS双模软件接收机，可以在两种模式下工作，分别是单模式（单北斗和单GPS）和组合模式（北斗/GPS）。在组合定位方式上也可分为两种，分别是定位结果融合和伪距融合。如图1示，定位结果融合：分别计算两个独立导航系统的定位结果，然后将其进行加权组合得到最终结果。由于两个单系统定位精度不同，对组合定位结果的权重很难计算，所以此方法往往很难保证定位结果的精度。

如图2示，伪距融合：通过北斗和GPS系统间的时间差，将北斗和GPS的伪距进行联合观测，可得到精确的车辆位置。这种方法很好的将两个不同的导航系统融合在一起，能够将每种系统的优势更好发挥，最终提高车辆的定位精度。

2北斗/GPS卫星位置解算

北斗/GPS卫星位置的解算主要是对导航系统的卫星具置进行精确的解算，导航系统的控制命令是通过导航电文及导航位置信息保存到卫星储存器里，通过卫星来进行传送。在运用中，车载导航主机接收到卫星信号，并对信号中的导航点位进行解码，能得到卫星运行轨道参数，若精确计算卫星的具置和卫星的运动变化，必须通过这些参数来获取。所以北斗/GPS卫星位置解算就是必不可少的。

3北斗/GPS双模系统选星算法研究

双模导航系统，在同一位置可以观测到卫星个数比单模系统观测到的卫星个数多，信号质量也有所提高（北斗分布密度明显高于GPS卫星密度），车载导航系统可根据软件算法筛选出信号强、可信度高的卫星进行定位，并采用北斗定位优先的策略来做出跟踪和定位。可以提高定位成功率，及定位精度。另外，在双模卫星定位系统中若能够快速的捕获更多的卫星信号，就必须要创造多条的卫星跟踪通道，并且在接受到的同时需要增加接收机的运算量。所谓的卫星选星算法就是能够准确的掌握卫星数量，从一切可见星中挑出一部分位置最好的卫星组合。

城市、峡谷（多径）路况，北斗+GPS双模系统定位轨迹更精准，具体测试结果如图3、图4。

4结束语

随着全球卫星导航技术不断发展和进步，车载导航系统技术方向一定会是双模和多模卫星导航技术，因为，无需更改硬件设计方案，即可适配全球各地区出口市场，开发成本低、节省成本，且定位精确。所以，在车载导航领域GPS+北斗双模导航系统有这广阔的发展前景。

参考文献