谷軍霞王春芳 林潤生 高 亢

（國家氣象信息中心，北京100081）

基于北斗衛(wèi)星預(yù)警信息發(fā)布的通信參數(shù)設(shè)計

谷軍霞＊王春芳 林潤生 高 亢

（國家氣象信息中心，北京100081）

基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布是利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的短報文功能進行預(yù)警信息的發(fā)布，可有效提高預(yù)警信息發(fā)布的覆蓋范圍和時效性。該文提出了這種發(fā)布方式下一種新的通信參數(shù)設(shè)計方法，預(yù)警信息的傳輸次數(shù)和指揮機的通播ID數(shù)是基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布方式中需要確定的兩個重要通信參數(shù)。定量分析表明：隨著傳輸成功率閾值或預(yù)警信息分包數(shù)減小，預(yù)警信息的最優(yōu)傳輸次數(shù)呈階梯狀減少；隨著發(fā)布時效增加，指揮機的最優(yōu)通播ID數(shù)近似線性減少；隨著傳輸成功率閾值或預(yù)警信息分包數(shù)減小，指揮機的最優(yōu)通播ID數(shù)呈階梯狀減少。該文提出的通信參數(shù)設(shè)計方法可在相關(guān)基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計時作為指標推算的參考依據(jù)。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)；預(yù)警信息發(fā)布；通信參數(shù)

引 言

及時發(fā)布預(yù)警信息對于保護人民群眾的生命財產(chǎn)至關(guān)重要［1－6］。利用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的通播功能發(fā)布預(yù)警信息，可大大提高預(yù)警信息發(fā)布的覆蓋范圍和時效性［7］，是對廣播電臺、有線電視、固定／移動電話、互聯(lián)網(wǎng)、電子顯示屏、農(nóng)村大喇叭傳等統(tǒng)媒體預(yù)警信息發(fā)布渠道［8－11］的重要補充。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的通播功能類似于廣播，由指揮機實現(xiàn)。指揮機是一種特殊的北斗衛(wèi)星通信終端，除擁有普通終端的全部功能外，還具有管理普通終端的功能，可以同時監(jiān)聽其所管屬的普通終端的位置信息和短消息發(fā)送情況。同時，指揮機還具有通播功能，即可以1次發(fā)送相同的消息給其所有的下屬普通終端，而無須逐一發(fā)送［12］。每臺指揮機可申請1個通播ID（identification，序列號），使用此通播ID可向其下屬的普通終端發(fā)送通播數(shù)據(jù)，其下屬的普通終端中寫入了該指揮機的通播ID，就可接收它發(fā)送的通播數(shù)據(jù)。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是短報文傳輸機制，報文長度和服務(wù)頻度都受限制［7，13］。1條預(yù)警信息的數(shù)據(jù)量往往會超出民用短報文單次的傳輸容量，因此，常常需要將1條預(yù)警信息分成多包多次發(fā)送。分包數(shù)越大，整條預(yù)警信息發(fā)送成功的概率就會越低，同時發(fā)送時間也就越長。為了解決這一難題，文獻［7］提出了聯(lián)合補包傳輸協(xié)議和指揮機多通播ID并發(fā)的發(fā)布方式。

在聯(lián)合補包傳輸協(xié)議和指揮機多通播ID并發(fā)的發(fā)布方式中，預(yù)警信息的傳輸次數(shù)和指揮機的通播ID數(shù)是兩個重要的通信參數(shù)。預(yù)警信息長度和傳輸次數(shù)決定了傳輸此預(yù)警信息所需占用的北斗衛(wèi)星信道資源，傳輸次數(shù)越多，整條預(yù)警信息的傳輸成功率越高，但占用的北斗衛(wèi)星信道資源也越大。指揮機的通播ID數(shù)與預(yù)警信息發(fā)布時效密切相關(guān)，并影響整個系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模。一般而言，可并發(fā)使用的指揮機通播ID越多，整條預(yù)警信息的發(fā)布時間越短，但所需要硬件資源越多，系統(tǒng)規(guī)模也就越大。

為了滿足預(yù)警信息傳輸成功率和發(fā)布時效的要求，同時節(jié)約北斗衛(wèi)星信道資源和硬件資源，本文基于文獻［7］的理論提出了已知發(fā)布時效和傳輸成功率要求情況下傳輸次數(shù)和通播ID數(shù)最優(yōu)值的設(shè)計方法。

1 基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布方式簡介

北斗上星傳輸有兩種方式：一是北斗總站直接上星，二是通過指揮機上星［7］。北斗總站直接上星傳輸能力很強，可實現(xiàn)預(yù)警信息的即時傳輸。但北斗總站是衛(wèi)星基礎(chǔ)平臺，技術(shù)和管理都很復雜。民用的基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布一般由指揮機的通播功能實現(xiàn)預(yù)警信息的發(fā)布［7］。這種方式下，預(yù)警信息發(fā)布由發(fā)布主站、北斗衛(wèi)星、北斗地面控制中心和預(yù)警終端構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布方式結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Architecture of Beidou－based early warning information distribution method

預(yù)警信息的發(fā)布流程：通過發(fā)布主站的指揮機（組），將預(yù)警信息封裝在目的ID為通播ID的分組中，并由入向信道將預(yù)警信息的各數(shù)據(jù)包發(fā)送到北斗衛(wèi)星；北斗衛(wèi)星將預(yù)警信息的各數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到地面控制中心；地面控制中心經(jīng)過處理后，將預(yù)警信息的各數(shù)據(jù)包再次發(fā)送至北斗衛(wèi)星；北斗衛(wèi)星在所有出向波束載波上廣播該條預(yù)警信息的各數(shù)據(jù)包；預(yù)警終端根據(jù)預(yù)設(shè)的通播ID接收相應(yīng)的預(yù)警信息。假設(shè)指揮機發(fā)送某條報文時間為t1，預(yù)警終端接收該條報文的時間為t2，則收發(fā)延時τ定義為τ＝t2－t1，即指揮機發(fā)出1個數(shù)據(jù)包至預(yù)警終端收到該數(shù)據(jù)包的時間間隔。本文所指的收發(fā)延時僅指傳輸成功時的接收延時，不考慮傳輸失敗的情況。

2 通信參數(shù)設(shè)計

為了提高長預(yù)警信息的傳輸成功率，文獻［7］提出了聯(lián)合補包協(xié)議，即發(fā)送端對預(yù)警信息的所有數(shù)據(jù)包進行多次傳輸；接收端將多次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包混合在一起拼包，只要每個數(shù)據(jù)包有1次傳輸成功，就能成功恢復出整條預(yù)警信息。在該傳輸協(xié)議中，預(yù)警信息的傳輸次數(shù)是影響傳輸成功率和北斗衛(wèi)星信道資源占用量的一個重要通信參數(shù)。

同時，為了減少整條預(yù)警信息的發(fā)布時間，文獻［7］提出采用多指揮機并聯(lián)，在多個通播ID上，同時發(fā)布預(yù)警信息的方式。這種方式下，發(fā)送端使用多臺指揮機并聯(lián)，在多個通播ID上并行發(fā)送預(yù)警信息，接收端的普通終端中寫入多個指揮機的通播ID，同時接收多個指揮機發(fā)布的通播數(shù)據(jù)。在多通播ID并發(fā)的發(fā)布方式中，指揮機的通播ID數(shù)是一個影響發(fā)布時效和系統(tǒng)規(guī)模的重要通信參數(shù)。

2.1 節(jié)分析了預(yù)警信息的傳輸次數(shù)與預(yù)警信息分包數(shù)和傳輸成功率的關(guān)系，提出了傳輸次數(shù)最優(yōu)值的計算方法。2.2 節(jié)分析了通播ID數(shù)與預(yù)警信息發(fā)布時效的關(guān)系，提出了通播ID數(shù)最優(yōu)值的計算方法。

假設(shè)每個北斗數(shù)據(jù)包傳輸失敗概率為q，預(yù)警信息的長度（北斗數(shù)據(jù)包數(shù)）為N，預(yù)警信息的傳輸次數(shù)為K，整條預(yù)警信息的傳輸成功率不小于σ，全部傳輸時間不大于Tmax。

2.1 傳輸次數(shù)設(shè)計方法

發(fā)送端對預(yù)警信息的所有數(shù)據(jù)包進行多次傳輸可提高預(yù)警信息傳輸成功率。預(yù)警信息傳輸次數(shù)越多，傳輸成功率就越高，但同時占用的北斗衛(wèi)星信道資源也就越多。為了節(jié)省北斗衛(wèi)星信道資源，需要在滿足傳輸成功率要求基礎(chǔ)上設(shè)計最少的傳輸次數(shù)。

采用聯(lián)合補包傳輸協(xié)議時，整條預(yù)警信息傳輸成功的概率P［7］：

當以傳輸成功率不小于σ來設(shè)計傳輸方案時，最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊需滿足式（2）：

由式（2）求解可以得到聯(lián)合補包協(xié)議下最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊的計算公式，如式（3）：

2.2 通播ID數(shù)設(shè)計方法

北斗衛(wèi)星短報文傳輸有服務(wù)頻度的限制，即連續(xù)發(fā)送的兩個數(shù)據(jù)包之間需滿足一定的時間間隔，如20s，30s，60s等。因此，在發(fā)布長預(yù)警信息時，單個指揮機的服務(wù)能力可能難于滿足發(fā)布時效的要求，可采用多臺指揮機在多個通播ID上并行發(fā)送的方式來減少整條預(yù)警信息的發(fā)布時間。

一般情況下，可并行使用的通播ID越多，整條預(yù)警信息發(fā)布的時間就會越短，但所需要的指揮機數(shù)量就越多。為了節(jié)省硬件資源并降低系統(tǒng)復雜度，需要在滿足傳輸時效要求的基礎(chǔ)上設(shè)計最少的通播ID數(shù)（即指揮機數(shù)）。

假設(shè)Ts為指揮機的服務(wù)頻度，一般滿足Ts＞τ。假設(shè)Tmax為預(yù)警信息發(fā)布允許的最大傳輸時間，其定義為指揮機收到1條新的預(yù)警信息并全部發(fā)送完畢至預(yù)警終端收到所有數(shù)據(jù)包的最大延時。

假設(shè)指揮機收到1條新預(yù)警信息時均處于空閑狀態(tài)，1臺指揮機從空閑狀態(tài)起連續(xù)發(fā)送報文時，第1包報文接收時間為τ，第2包報文的接收時間為τ＋Ts，第n包報文的接收時間為τ＋（n－1）Ts。

假設(shè)1條長度為N的預(yù)警信息傳輸K次，則共需傳輸K×N個北斗包。K×N個北斗包由NID臺同性能的指揮機同時并行發(fā)送時，每臺指揮機發(fā)送的最大包數(shù)為［（K×N）／NID?，則此條預(yù)警信息的收發(fā)時間為τ＋（［（K×N）／NID?－1）Ts。

由此可以得到，以傳輸時間不大于Tmax，傳輸成功率不小于σ設(shè)計傳輸方案時，所需要的最少通播ID數(shù)N＊ID需滿足式（4）：

其中，最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊由北斗數(shù)據(jù)包傳輸失敗概率q、預(yù)警信息長度N、傳輸成功率σ決定，由式（3）計算而得。式（4）表明：使用個指揮機并行發(fā)送K＊次N個包長的預(yù)警信息，其傳輸成功率將不小于σ，且傳輸時間不大于Tmax。

①0≤Tmax－τ＜Ts。這種情況下，預(yù)警信息的傳輸時間小于收發(fā)延時和服務(wù)頻度之和，則必須在指揮機的1個服務(wù)頻度內(nèi)完成預(yù)警信息所有數(shù)據(jù)包的發(fā)送，即1臺指揮機只能發(fā)送1個數(shù)據(jù)包。此時最少通播ID數(shù)由式（5）計算：

②Tmax－τ≥Ts。這種情況下，預(yù)警信息的傳輸時間大于收發(fā)延時和服務(wù)頻度之和，則在有效時間內(nèi)，1臺指揮機可以發(fā)送多個數(shù)據(jù)包。由式（4）求解可以得到最少通播ID數(shù)的計算公式：

在實際應(yīng)用中，為了使用方便，也可以預(yù)警信息所占字節(jié)的總長度作為輸入來計算傳輸次數(shù)和通播ID數(shù)。設(shè)預(yù)警信息的字節(jié)總數(shù)為L，北斗衛(wèi)星短報文單次通信的服務(wù)容量為C，則上述設(shè)計方法中的北斗數(shù)據(jù)包數(shù)N可替換為［L／C?。中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告》［13］指出，北斗衛(wèi)星短報文單次通信的服務(wù)容量為120個漢字／次。實際應(yīng)用中，根據(jù)授權(quán)用戶等級的不同，民用北斗衛(wèi)星短報文單次通信的服務(wù)容量也有所不同。在計算最優(yōu)傳輸次數(shù)和最優(yōu)通播ID數(shù)時，需根據(jù)實際情況設(shè)定服務(wù)容量。

3 試驗結(jié)果與分析

由上述分析可知，計算傳輸次數(shù)和通播ID數(shù)最優(yōu)值時需要預(yù)先獲得北斗衛(wèi)星信道的單數(shù)據(jù)包傳輸失敗概率q和收發(fā)延時τ這兩個參數(shù)。下文首先通過測試，獲得了這兩個信道參數(shù)的統(tǒng)計平均值，之后根據(jù)第2章所述的設(shè)計方法，計算出在不同傳輸成功率和不同傳輸時效下傳輸次數(shù)和通播ID數(shù)的最優(yōu)值。

3.1 信道參數(shù)獲取

已有文獻中關(guān)于北斗衛(wèi)星短報文傳輸民用信道性能的統(tǒng)計分析結(jié)果較少，且測試數(shù)據(jù)量規(guī)模較小，一般為數(shù)百個數(shù)據(jù)包。根據(jù)現(xiàn)有文獻的測試結(jié)果，北斗單數(shù)據(jù)包傳輸失敗概率約為4%～7%［14－16］。

本文進行了較長時間的測試，為統(tǒng)計北斗衛(wèi)星短報文傳輸信道的傳輸成功率和收發(fā)延時提供了大量的測試數(shù)據(jù)。在測試單數(shù)據(jù)包傳輸失敗概率時，共發(fā)送2.5萬多個數(shù)據(jù)包；在測試收發(fā)延時時共收發(fā)1萬多個數(shù)據(jù)包。

統(tǒng)計結(jié)果顯示，北斗單數(shù)據(jù)包平均傳輸失敗概率＝4.5%，北斗衛(wèi)星短報文傳輸平均收發(fā)延時＝3.8s。

3.2 最優(yōu)傳輸次數(shù)的計算結(jié)果

設(shè)定預(yù)警信息的長度N和整條預(yù)警信息的傳輸成功率閾值σ，將北斗單數(shù)據(jù)包平均傳輸失敗概率＝4.5%帶入式（3），可得到聯(lián)合補包協(xié)議下的最優(yōu)傳輸次數(shù)。

圖2為不同預(yù)警信息的長度和不同傳輸成功率閾值下最優(yōu)傳輸次數(shù)的計算結(jié)果。其中，預(yù)警信息的長度取值為1～20，預(yù)警信息的傳輸成功率閾值σ取值為0.9000～0.9999。表1列出了幾種常用傳輸成功率閾值下最優(yōu)傳輸次數(shù)的計算結(jié)果，更多的計算結(jié)果可由式（3）計算得到。

圖2 最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊計算結(jié)果Fig.2 Results of optimal times of transmissionK＊

表1 最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊列表Table 1 List of optimal times of transmissionK＊

由圖2和表1可知，隨著預(yù)警信息長度的增加和傳輸成功率閾值的增長，最優(yōu)傳輸次數(shù)呈階梯狀逐漸增加。同時，在預(yù)警信息的長度或傳輸成功率閾值一定的變化范圍內(nèi)，最優(yōu)傳輸次數(shù)保持不變，如在N＝3～20，σ＝0.9000～0.9600的區(qū)域內(nèi)，最優(yōu)傳輸次數(shù)均為2。這種特性可在系統(tǒng)方案設(shè)計階段，作為設(shè)置報文傳輸冗余指標的參考依據(jù)。

3.3 最優(yōu)通播ID數(shù)的計算結(jié)果

本文指揮機服務(wù)頻度取為常用的30s，即Ts＝30s。

設(shè)定預(yù)警信息的長度N、整條預(yù)警信息的傳輸成功率閾值σ和傳輸時效Tmax，根據(jù)式（3）計算得到最優(yōu)傳輸次數(shù)K＊。

圖3為3.8s≤Tmax＜33.8s和Tmax分別取60s，120s，180s，240s，300s時，不同預(yù)警信息的長度和不同傳輸成功率閾值下最優(yōu)通播ID數(shù)的計算結(jié)果。其中，預(yù)警信息的長度N取值為1～20，預(yù)警信息的傳輸成功率閾值σ取值為0.9000～0.9999。表2～表4分別列出了3.8s≤Tmax＜33.8s，Tmax＝60s，Tmax＝180s時，幾種常用傳輸成功率閾值下最優(yōu)通播ID數(shù)的計算結(jié)果。Tmax更多取值下最優(yōu)通播ID數(shù)的結(jié)果可由式（5）或式（6）計算得到。

圖3 最優(yōu)通播ID數(shù)（N）計算結(jié)果Fig.3 Results of optimal number of broadcast ID（N）

表2 最優(yōu)通播ID數(shù)列表（3.8s≤Tmax＜33.8s）Table 2 List of optimal number of broadcast ID（3.8s≤Tmax＜33.8s）

表3 最優(yōu)通播ID數(shù)列表（Tmax＝60s）Table 3 List of optimal number of broadcast ID（Tmax＝60s）

由圖3及表2～表4可知，隨著預(yù)警信息長度的增加和傳輸成功率閾值的增長，最優(yōu)通播ID數(shù)呈階梯狀逐漸增加。在預(yù)警信息的長度或傳輸成功率閾值一定的變化范圍內(nèi)，最優(yōu)通播ID數(shù)保持不變。這種特性可在系統(tǒng)方案設(shè)計階段，作為設(shè)置報文傳輸冗余指標的參考依據(jù)。隨著傳輸時效Tmax的增大，最優(yōu)通播ID數(shù)近似線性減少。在系統(tǒng)設(shè)計時，要兼顧時效的要求和建設(shè)的成本。

表4 最優(yōu)通播ID數(shù)列表（Tmax＝180s）Table 4 List of optimal number of broadcast ID（Tmax＝180s）

4 結(jié) 論

本文在分析基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布方式的結(jié)構(gòu)和傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了預(yù)警信息傳輸次數(shù)和指揮機通播ID數(shù)最優(yōu)值的設(shè)計方法。研究表明：

1）預(yù)警信息的最優(yōu)傳輸次數(shù)為滿足傳輸成功率要求的最少傳輸次數(shù)，由傳輸成功率和預(yù)警信息分包數(shù)決定。定量分析表明：隨著傳輸成功率閾值或預(yù)警信息分包數(shù)減小，預(yù)警信息的最優(yōu)傳輸次數(shù)呈階梯狀減少。

2）指揮機的最優(yōu)通播ID數(shù)為滿足傳輸時效和傳輸成功率要求的最少指揮機通播ID數(shù)，由預(yù)警信息發(fā)布時效、傳輸成功率和預(yù)警信息分包數(shù)決定。定量分析表明：隨著發(fā)布時效的增加，指揮機的最優(yōu)通播ID數(shù)近似線性減少；隨著傳輸成功率閾值或預(yù)警信息分包數(shù)減小，指揮機的最優(yōu)通播ID數(shù)呈階梯狀減少。

本文提出的通信參數(shù)設(shè)計方法可在基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計時，作為指標推算的參考依據(jù)。

［1］ 談建國，殷鶴寶，林松柏，等.上海熱浪與健康監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng).應(yīng)用氣象學報，2002，13（3）：356－363.

［2］ 羅慧，李良序，胡勝，等.公路交通事故與氣象條件關(guān)系及其氣象預(yù)警模型.應(yīng)用氣象學報，2007，18（3）：350－357.

［3］ 雷桂蓮，黃芬根，金勇根.WAP Push在江西氣象預(yù)警信息發(fā)布平臺中的應(yīng)用.氣象科技，2009，37（5）：593－596.

［4］ 王麗榮，卞韜，蘇運濤，等.晴空回波在強對流天氣臨近預(yù)報中的應(yīng)用.應(yīng)用氣象學報，2010，21（5）：606－613.

［5］ 鄭佳鋒，張杰，朱克云，等.陣風鋒自動識別與預(yù)警.應(yīng)用氣象學報，2013，24（1）：117－125.

［6］ 周秉榮，李鳳霞，申雙和，等.青海高原雪災(zāi)預(yù)警模型與GIS空間分析技術(shù)應(yīng)用.應(yīng)用氣象學報，2007，18（3）：373－379.

［7］ 王春芳，陳永濤，李春來，等.基于北斗衛(wèi)星的預(yù)警信息發(fā)布技術(shù)研究及實現(xiàn).應(yīng)用氣象學報，2014，25（3）：375－384.

［8］ 羅保華，童以長，張深壽，等.地市級氣象災(zāi)害短信預(yù)警系統(tǒng).氣象科技，2007，35（5）：755－758.

［9］ 馬翠平，楊榮芳，劉建文，等.氣象災(zāi)害農(nóng)村預(yù)警發(fā)布系統(tǒng).氣象，2008，34（9）：112－116.

［10］ 李娜，盧偉萍，王佳.小區(qū)廣播在氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布中的應(yīng)用.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（增刊Ⅱ）：236－237.

［11］ 王赟，段燕楠，姚愚，等.基于 Web Service的氣象預(yù)警短信發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).氣象科技，2012，40（3）：384－387.

［12］ 朱永輝，白征東，過靜珺，等.基于北斗一號的地質(zhì)災(zāi)害自動監(jiān)測系統(tǒng).測繪通報，2010（2）：5－7.

［13］ 中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告（2.1版）.（2012－12－27）.［2013－02－25］.http：∥wenku.baidu.com／link？url＝gJq－zDJ1olaLCEamzgSQeUwXdp3vEHoVIy5V5 Z9WHPdzuMPV5pW0s8jzIgvb5o9DKW＿6VPMDIVfAySrtqMk uWg9f5CJt9xAp4ZzWLXOVidO.

［14］ 鄧玉芬，張博，沈明，等.基于北斗衛(wèi)星的海洋測量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng).海洋技術(shù)，2009，29（4）：67－69.

［15］ 成方林，馮林強，張翼飛.“北斗”導航系統(tǒng)在海洋水文、氣象監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用.海洋技術(shù)，2004，23（3）：70－73.

［16］ 成方林，張翼飛，劉佳佳.基于“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)的長報文通信協(xié)議.海洋技術(shù)，2008，27（1）：26－28.

Design of Communication Parameters for Beidou Satellite－based Early Warning Information Distribution Method

Gu Junxia Wang Chunfang Lin Runsheng Gao Kang
（National Meteorological Information Center，Beijing100081）

Beidou satellite－based early warning information distribution （BD－EWID）uses short message service of Beidou Navigation Satellite System to distribute early warning information.BD－EWID effectively improves coverage and timeliness of early warning information distribution in China，especially in marine and distant land areas.However，packet length and service frequency of short message are restricted in Beidou Navigation Satellite System.The data amount of a piece of early warning information often exceeds the transmission capacity of one short message.Therefore，long early warning information must be segmented into multiple smaller packets and sent multiple times.However，the more the packets are，the lower the transmission success rate is，and the longer the whole transmission time is.The existing literature has proposed methods of parallel transmission of uplink terminal and unified message compensation to solve these problems in BD－EWID.

Transmission times of early warning information and the number of broadcast ID are two important communication parameters in the method of parallel transmission of uplink terminal and the unified message compensation.The transmission times are closely related to the number of packets and transmission success rate of packets，affect the occupancy rate of channel resource in Beidou Navigation Satellite System.The number of broadcast ID is closely related to transmission timeliness，and affects the scale of the whole system.In order to satisfy demands of transmission success rate of the entire early warning information and transmission timeliness，and to save resource，a new design method of those two communication parameters in BD－EWID is proposed.

The design method of two communication parameters is described in detail.The relationship of transmissiontimes，the number of packets and transmission success rate are analyzed.An explicit calculation formula of times of transmission is proposed to obtain the optimal value.The larger the number of packets is，or the higher the transmission success rate is，the more the optimal times of transmission are.Also，the relationship of broadcast ID number，transmission timeliness and transmissiontimes are analyzed.An explicit calculation formula of the number of broadcast ID is proposed to obtain the optimal values.The larger the transmission timeliness is，the smaller the number of broadcast ID is.Finally，optimal results are calculated with the transmission success rate and transceiver delay which are obtained from the experiments.With the increase of the number of packets and transmission success rate，optimal times of transmission increases stepwise.With the increase of transmission timeliness，the optimal number of broadcast ID approximately linearly decreases.The proposed design method of communication parameters can be used as a reference of index calculation in the BD－EWID system design phase.

Beidou Navigation Satellite System；early warning information distribution；communication parameters

谷軍霞，王春芳，林潤生，等.基于北斗衛(wèi)星預(yù)警信息發(fā)布的通信參數(shù)設(shè)計.應(yīng)用氣象學報，2014，25（6）：761－768.

2014－01－15收到，2014－09－09收到再改稿。

公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY200806013），國家氣象信息中心青年科技基金課題（NMIC＿QJ＿201213）

＊email：gujx＠cma.gov.cn