移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)ppt

1、1移動衛(wèi)星通信移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)張倩張倩 61002110322衛(wèi)星通信的概念衛(wèi)星通信的概念 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上是地球上兩個或多兩個或多個個地球站利用空中人造通信衛(wèi)地球站利用空中人造通信衛(wèi)星作為中繼站星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無，轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在地球站之間進行的線電波，在地球站之間進行的通信。通信。3移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成v1、空間系統(tǒng)：由于移動天線空間系統(tǒng)：由于移動天線終端尺寸小，在終端尺寸小，在L L頻段每信道頻段每信道所需衛(wèi)星輻射功率較固定衛(wèi)所需衛(wèi)星輻射功率較固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)中相應(yīng)的信道的功率星業(yè)務(wù)中相應(yīng)的信道的功率為大，預(yù)計所需的衛(wèi)星功率為大，預(yù)計所需的衛(wèi)

2、星功率為為3000W3000W，天線直徑約為，天線直徑約為5m5m4v用多波束覆蓋業(yè)務(wù)區(qū)。這就要用多波束覆蓋業(yè)務(wù)區(qū)。這就要使每個信號選定從單一使每個信號選定從單一K K頻段頻段波束到所需波束到所需L L頻段波束以及反頻段波束以及反向的接續(xù)路由。向的接續(xù)路由。K K頻段被劃分頻段被劃分幾段每段對應(yīng)幾段每段對應(yīng)L L頻段的一個特頻段的一個特定的點波束。為解決以下兩個定的點波束。為解決以下兩個難點：難點：5（1）每個L段上的業(yè)務(wù)無法精確預(yù)測，而且隨時變化；（2）國內(nèi)業(yè)務(wù)和國際業(yè)務(wù)的分配很復(fù)雜，也使得衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的陸地、海上、空中三個部分的分配很困難，以便與本波束內(nèi)業(yè)務(wù)取得一致。但是，這里不存

3、在L頻段到L6頻段的路徑。2、地面系統(tǒng)（1）衛(wèi)星移動無線電臺和天線衛(wèi)星移動無線電臺和陸地移動無線電臺的功能、復(fù)雜性。部件數(shù)量和類型很相似，只是衛(wèi)星移動無線電臺使用5kHz信道間隔而不是25或30kHz。電臺話音、調(diào)度電話、數(shù)據(jù)、7v消息分組、定位、尋呼等都屬于消息分組、定位、尋呼等都屬于該衛(wèi)星電話系統(tǒng)本身的功能，每該衛(wèi)星電話系統(tǒng)本身的功能，每個衛(wèi)星移動電臺都需要一個頻率個衛(wèi)星移動電臺都需要一個頻率綜合器，以便將他們調(diào)諧到所需綜合器，以便將他們調(diào)諧到所需的的5kHz5kHz信道。該系統(tǒng)還采用專用信道。該系統(tǒng)還采用專用信令信道，以免系統(tǒng)在公共安全信令信道，以免系統(tǒng)在公共安全緊急救援期間飽和，并為天

4、線的緊急救援期間飽和，并為天線的指向調(diào)整提供參考。信令信道在指向調(diào)整提供參考。信令信道在移動臺從一個衛(wèi)移動臺從一個衛(wèi)8星波束進入相鄰衛(wèi)星波束時，為波束轉(zhuǎn)換提供幅度參考電平。為獲得滿意的話音質(zhì)量以及鄰星的頻率再用，需要約13dBi的高增益天線。天線的輻射圖形可以是圓的或是橢圓的，在方位角上通過電動的機械方法實現(xiàn)調(diào)整。也可以通過圓形陣列的切換達到近13dBi的增益。9（2）關(guān)口站、基站地球站工作于K頻段，由于衛(wèi)星移動通信服務(wù)的基本結(jié)構(gòu)是每載波單信道，所以關(guān)口站必須自動按網(wǎng)控中心從信令信道傳來的指令調(diào)諧到5kHz信道?；拘枰l率合成器，可以工作在固定信道。這兩種站都使用3.3m天線，但通信密度大的

5、地區(qū)的關(guān)口站10需要較大的天線。關(guān)口站應(yīng)有足夠的容量，以免阻塞；還要有足夠備份以保證高的可用性。一個出故障的關(guān)口站將被旁路，這時呼叫由相鄰的關(guān)口站臨時轉(zhuǎn)接。移動衛(wèi)星的工作過程和方式移動衛(wèi)星的工作過程和方式v通信衛(wèi)星的基本原理：衛(wèi)星通通信衛(wèi)星的基本原理：衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由空間部分信系統(tǒng)是由空間部分通信通信衛(wèi)星和地面部分衛(wèi)星和地面部分通信地面通信地面站兩大部分構(gòu)成的。在這一系站兩大部分構(gòu)成的。在這一系統(tǒng)中，通信衛(wèi)星實際上就是一統(tǒng)中，通信衛(wèi)星實際上就是一1112個懸掛在空中的通信中繼站。它居高臨下，視野開闊，只要在它的覆蓋照射區(qū)以內(nèi)，不論距離遠近都可以通信，通過它轉(zhuǎn)發(fā)和反射電報、電視、廣播和數(shù)據(jù)等無線

6、信號。13 通信衛(wèi)星工作的基本原理如圖所示。14從地面站1發(fā)出無線電信號，這個微弱的信號被衛(wèi)星通信天線接收后，首先在通信轉(zhuǎn)發(fā)器中進行放大，變頻和功率放大，最后再由衛(wèi)星的通信天線把放大后的無線電波重新發(fā)向地面站2，從而實現(xiàn)兩個地面站或多個地面站的遠距離通信。舉一個簡單的例子：如北京市15某用戶要通過衛(wèi)星與大洋彼岸的另一用戶打電話，先要通過長途電話局，由它把用戶電話線路與衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的北京地面站連通，地面站把電話信號發(fā)射到衛(wèi)星，衛(wèi)星接到這個信號后通過功率放大器，將信號放大再轉(zhuǎn)發(fā)到大西洋彼岸的地面站，地面站把電話信號取出來，16送到受話人所在的城市長途電話局轉(zhuǎn)接用戶。 電視節(jié)目的轉(zhuǎn)播與電話傳輸相似

7、。但是由于各國的電視制式標準不一樣，在接收設(shè)備中還要有相應(yīng)的制式轉(zhuǎn)換設(shè)備，將電視信號轉(zhuǎn)換為本國標準。電報、傳真、廣播、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)也與電話傳輸過程相似，不同的是需要在。17地面站中采用相應(yīng)的終端設(shè)備。 隨著航天技術(shù)日新月異的發(fā)展，通信衛(wèi)星的種類也越來越多。按服務(wù)區(qū)域劃分，有全球、區(qū)域和國內(nèi)通信衛(wèi)星。按用途分，有一般通信衛(wèi)星、廣播衛(wèi)星、海事衛(wèi)星、跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星以及各種軍用衛(wèi)星。移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)v移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)是陸地蜂窩移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)是陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)的擴展和延伸移動通信系統(tǒng)的擴展和延伸, ,在在偏遠的地區(qū)、山區(qū)、海島、受偏遠的地區(qū)、山區(qū)、海島、受災(zāi)區(qū)、遠洋船只及遠航

8、飛機等災(zāi)區(qū)、遠洋船只及遠航飛機等通信方面更具獨特的優(yōu)越性。通信方面更具獨特的優(yōu)越性。衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng), ,按所用按所用軌道軌道1819分,可分為靜止軌道(GEO)和中軌道(MEO)、低軌道(LEO)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。GEO系統(tǒng)技術(shù)成熟、成本相對較低,目前可提供業(yè)務(wù)的GEO系統(tǒng)有INMARSAT系統(tǒng)、北美衛(wèi)星移動系統(tǒng)MSAT、澳大利亞衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)Mobilesat系統(tǒng);LEO系統(tǒng)具有傳輸時延短、路徑損耗小、易實現(xiàn)全球覆蓋及避開20了靜止軌道的擁擠等優(yōu)點,目前典型的系統(tǒng)有Iridium、Globalstar、Teldest等系統(tǒng);MEO則兼有GEO、LEO兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點,典型

9、的系統(tǒng)有Odyssey、AMSC、INMARSMT-P系統(tǒng)等。另外,還有區(qū)域性的衛(wèi)星移動系統(tǒng),如亞洲的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8系統(tǒng)等。21狀況：目前,衛(wèi)星移動通信主要采用TDMA和CDMA多址聯(lián)接技術(shù),不過CDMA技術(shù)被認為是更有發(fā)展前途的技術(shù),只是還處于試驗開發(fā)階段。WARC-92為衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)劃分了頻率,其中空到地鏈路84.2MHz帶寬(1525-1530MHz、2170-2200MHz、2483.5-2500MHz、2500-2520MHz、221613.8-1626.5MHz),地到空鏈路66.5MHz帶寬(1610-1626.5MHz、1980一2010MHz、

10、2670-2690MHz)。由于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)繁多,相互競爭十分激烈,許多系統(tǒng)要到21世紀才能商用,而且我國最需要衛(wèi)星移動通信的地區(qū),往往是不發(fā)達地區(qū),作為陸地蜂窩移動通信市場潛力巨大,但涉及我國頻率使用權(quán)益、23通信主權(quán)、經(jīng)營管理等諸多方面問題,目前不能操之過急。國家無線電委員會已對我國的“無線電頻率劃分表”進行修改,相信對衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的使用頻率的規(guī)劃和分配會有所考慮。非對地靜止衛(wèi)星的使用,增加了衛(wèi)星間協(xié)調(diào)的難度,不僅非靜止衛(wèi)星之間需要進行頻率協(xié)調(diào),非靜止衛(wèi)星與靜止衛(wèi)星24之間、與地面無線電業(yè)務(wù)之間都需要頻率協(xié)調(diào)。衛(wèi)星有著巨大的覆蓋面積,一顆同步通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球面積的1/3,只要有三

11、顆同步衛(wèi)星就可以實現(xiàn)全球除南北極之外地區(qū)的通信。這已成為世界上洲際以及遠距離的重要通信方式,并且在部分地區(qū)的陸、海、空領(lǐng)域的車、船、25飛機移動通信中也占有市場。但是同步通信衛(wèi)星無法實現(xiàn)個人手機的移動通信。解決這個問題可以利用中低軌道的通信衛(wèi)星。中低軌道衛(wèi)星距離地面只有幾百千米或幾千千米,它在地球上空快速繞地球轉(zhuǎn)動,因此叫做非同步地球衛(wèi)星,或稱移動通信衛(wèi)星,這種衛(wèi)星系統(tǒng)是以個人手機通信為目標而26設(shè)計的。比較典型的有“依星”系統(tǒng)、“全球星系統(tǒng)”等。這些系統(tǒng)用幾十顆中、低軌道小型衛(wèi)星把整個地球表面覆蓋起來,就好像把一個覆蓋全球的蜂窩移動通信系統(tǒng)“倒過來”設(shè)置在天空上。每顆衛(wèi)星可以覆蓋直徑為幾百千

12、米的面積,比地面蜂窩小區(qū)基站的覆蓋面積大得多。27衛(wèi)星形成的覆蓋站區(qū)在地球表面上是迅速移動的,大約兩個小時就繞地球一周,因此對用戶的手機來說,也有“過區(qū)切換”的問題。與地面蜂窩系統(tǒng)不同的是:地面蜂窩系統(tǒng)中是用戶移動通過小區(qū),而衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)則是小區(qū)移動通過用戶,這種不同使衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)解決“過區(qū)切換”問題比28地面蜂窩系統(tǒng)還要簡單一些。特點: 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)覆蓋全球,能解決人口稀少、通信不發(fā)達地區(qū)的移動通信服務(wù),是全球個人通信的重要組成部分。但是它的服務(wù)費用較高,目前還無法代替地面蜂窩移動通信系統(tǒng)29移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展及特點移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展及特點v第一代移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)：第一代

13、移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)：模擬信號技術(shù)模擬信號技術(shù)1976年，由年，由3顆靜止衛(wèi)星構(gòu)成的顆靜止衛(wèi)星構(gòu)成的MARISAT系統(tǒng)成為第系統(tǒng)成為第1個提供海事移動通信服務(wù)的個提供海事移動通信服務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)1982年，年，Inmarsat-A成為第成為第1個海事移動個海事移動衛(wèi)星電話系統(tǒng)衛(wèi)星電話系統(tǒng)30v第二代移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)：第二代移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)：數(shù)字傳輸技術(shù)數(shù)字傳輸技術(shù)1988年，年，Inmarsat-C成為第成為第1個陸地移動個陸地移動衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)1993年，年，Inmarsat-M和澳大利亞的和澳大利亞的Mobilesat成為第成為第1個數(shù)字陸地移動衛(wèi)星電個數(shù)字陸地移動衛(wèi)星電話系統(tǒng)，支持公文包大小的終端話系統(tǒng)，支持公文包大小的終端1996年，年，Inmarsat-3可支持便攜式的膝上可支持便攜式的膝上型電話終端型電話終端31移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點 移動衛(wèi)星通信保持了