第三章-衛(wèi)星通信系統(tǒng)PPT課件

1、第三章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)通信容量大、信息質(zhì)量高、作用范圍廣、通信速度快微波通信短波通信衛(wèi)星通信以前，常以短波通信和微波中繼通信方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。一、什么是衛(wèi)星通信船載站車載站機(jī)載站地面站地面站地面站 衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為空間中繼站，對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信。即利用空間技術(shù)，將地面微波通信做了進(jìn)一步發(fā)展。衛(wèi)星的類型夾角分類赤道軌道衛(wèi)星極軌道衛(wèi)星傾斜軌道衛(wèi)星高度分類低軌道中軌道高軌道相對(duì)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星靜止衛(wèi)星覆蓋面大，衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)不復(fù)雜，存在盲區(qū)，衛(wèi)星數(shù)量有限。 地球同步衛(wèi)星按 夾 角按 高 度赤道軌道（= 00，軌道面與赤道面重）極軌道 （= 900，穿過

2、南北極）傾斜軌道（00 20000 km ）2. 靜止衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：赤道軌道，高軌道，衛(wèi)星運(yùn)行方向、周期與 地球自轉(zhuǎn)方向、周期相同(軌道高度36000km)特 點(diǎn)：衛(wèi)星覆蓋示意圖*星蝕和日凌中斷日凌中斷日凌中斷星蝕太陽、衛(wèi)星、地球 依次排列為一直線地球站天線對(duì)著衛(wèi)星的同時(shí)也正對(duì)著太陽，太陽噪聲最大每年春分、秋分前后，白天中午太陽、地球、衛(wèi)星 依次排列為一直線太陽能電池不工作，蓄電池工作，通信效果受影響春分、秋分前后，夜間條件：原因：時(shí)間：條件：原因：時(shí)間：長、中波短 波超短波微 波二. 衛(wèi)星通信的特點(diǎn)覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)便于多址連接機(jī)動(dòng)靈活頻帶寬、容量大通信質(zhì)量好，可靠性高通信成本與距離無關(guān)

3、需要先進(jìn)的空間技術(shù)有一定的信號(hào)延遲衛(wèi)星壽命短三. 衛(wèi)星通信線路的信道復(fù)用 與多址鏈接多路復(fù)用方式調(diào)制方式多址鏈接方式分配制度 具體復(fù)用技術(shù) 同一信道，互不干擾傳輸多路信號(hào)， 收端能將各路信號(hào)分離多用戶信號(hào)的合并和分離FDM （頻分多路）TDM （時(shí)分多路）CDMSDM在基帶內(nèi)復(fù)用Frequency Division MultiplexTime多路復(fù)用方式頻分多路復(fù)用（FDM ）定義 多路信號(hào)，用不同載波，同時(shí)占用同一個(gè)信道進(jìn)行傳輸。如何實(shí)現(xiàn)？ 頻譜搬移技術(shù)特點(diǎn) 頻域上分開 時(shí)間上重疊 BCH 每一話路帶寬 Br 信道帶寬 21M1MfB r = M B CH4503100450B CH = 4

4、000話音FDM示意圖時(shí)分多路復(fù)用（TDM）定義 多路信號(hào)，用同一載波，在不同時(shí)隙交替占用同一信道進(jìn)行傳輸。如何實(shí)現(xiàn)？ 收發(fā)雙方同步傳輸 特點(diǎn) 時(shí)間上分開 頻域上重疊發(fā)信者1發(fā)信者2發(fā)信者3收信者1收信者2收信者3發(fā)射設(shè)備接收設(shè)備K1K2同步轉(zhuǎn)換開關(guān)傳 輸 系 統(tǒng)1221331幀時(shí)隙時(shí) 隙 分 配TDM傳輸示意圖t調(diào)制方式是指載波如何攜帶信息，或信息以什么方式寄存于載波的某一參量之中多址鏈接方式是指衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的多個(gè)地球站利用同一衛(wèi)星，同時(shí)進(jìn)行雙邊或者多邊通信的一種鏈接方式多址聯(lián)接技術(shù) FDMA（頻分多址） TDMA（時(shí)分多址） SDMA（空分多址） CDMA（碼分多址） 在射頻信道復(fù)用Fre

5、quency Division Multiple AccessTime Space 頻分多址（FDMA ）定義 衛(wèi)星頻段分成若干互不重疊的部分，分配給各地球站，作為其載波。FDMA的三種方式 單址載波 多址載波 單路單載波（SCPC）單路單載波（SCPC） 每個(gè)地球站 按需分配 載波。 主要特點(diǎn) 信道利用率高地球站A地球站B地球站C衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶分配f保護(hù)頻帶FDMA示意圖Single Channel per Carrier時(shí)分多址（TDMA）CA1C1B1R2B2A2C0R1AB基準(zhǔn)站R基準(zhǔn)子幀Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2TDMA幀分幀轉(zhuǎn)發(fā)器上分幀排列T衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)間分配主

6、要特點(diǎn) ：衛(wèi)星上一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，無互調(diào)干擾需網(wǎng)同步技術(shù)設(shè)備較復(fù)雜 空分多址（SDMA）特征 衛(wèi)星有多個(gè)窄波束，每個(gè)波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。主要特點(diǎn) 要求衛(wèi)星功率大；系統(tǒng)通信容量大；衛(wèi)星對(duì)其它地面系統(tǒng)的干擾??；衛(wèi)星控制要求高。SDMA示意圖地球站 12地球站 11地球站1n地球站m1地球站m2地球站mn衛(wèi)星（含轉(zhuǎn)換開關(guān)）點(diǎn)波束1點(diǎn)波束m限全球波束覆蓋（Inmarsat F、B、C、D、E、M） POR Tel: 872 TLX:582 AOR -W Tel: 874 TLX:584 Mini-M覆蓋區(qū) AOR-E Tel: 871 TLX:581 IOR Tel: 873 TLX:583分配制度進(jìn)

7、行信道分配的目的，是為了提高衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信道利用率預(yù)分配方式總部N“INMARSAT”意為 國際海事衛(wèi)星組織始創(chuàng)與1979年，我國是創(chuàng)始成員國之一，目的是通過空中人造衛(wèi)星，為航行在全球海域內(nèi)的各國船舶提供便利可靠的通信服務(wù)。1994年更名為“國際移動(dòng)衛(wèi)星”，成為全球唯一的能夠?yàn)楹?、陸、空及遇險(xiǎn)與安全衛(wèi)星移動(dòng)通信提供服務(wù)的國際組織。INMARSAT系統(tǒng)的組成及作用系統(tǒng)組成：空間段、地面站、移動(dòng)地球站SAT（通信衛(wèi)星）： 中繼轉(zhuǎn)發(fā)，四顆靜止衛(wèi)星，四顆備用衛(wèi)星覆蓋POR、IOR、 AOR-E、AOR-W洋區(qū)。監(jiān)測跟蹤衛(wèi)星，獲取衛(wèi)星參數(shù)（姿態(tài)、穩(wěn)態(tài)、燃料消耗等）。TTC地面衛(wèi)星測控站：SCC衛(wèi)星控制中

8、心：根據(jù)TT&C送來的參數(shù)，調(diào)整、控制衛(wèi)星，保證正常工作?？臻g段四顆衛(wèi)星無縫隙覆蓋除南北極地區(qū)外的全球區(qū)域重疊區(qū)內(nèi)的用戶可靈活選擇不同的衛(wèi)星目前使用的是第三、四代衛(wèi)星地面站NCC：網(wǎng)絡(luò)控制中心LES/CES：岸站NCS：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站 協(xié)調(diào)和管理本洋區(qū)的通信、發(fā)布廣播業(yè)務(wù)、發(fā)送TDM載波、處理遇險(xiǎn)。監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)（4 個(gè)洋區(qū)）的通信。分配、建立、監(jiān)控、管理信道；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（受理啟用申請(qǐng)、環(huán)路測試、 性能測試、計(jì)費(fèi)等）；監(jiān)視并接收遇險(xiǎn)信息。 承擔(dān)通信接續(xù)處理的網(wǎng)關(guān)，移動(dòng)站與陸地公網(wǎng)的接口。每個(gè)系統(tǒng)有其自己的NCS，每個(gè)系統(tǒng)的每一個(gè)洋區(qū)有一個(gè)NCS移動(dòng)地球站包括各種船載、車載和機(jī)載等衛(wèi)星通信設(shè)

9、備，可以通過衛(wèi)星、岸站和國際國內(nèi)的通信交換網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與陸上用戶之間的互相通信，也可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)地球站間的相互通信INMARSAT系統(tǒng)在GMDSS中的作用1.可實(shí)現(xiàn)船至岸遇險(xiǎn)報(bào)警2.可實(shí)現(xiàn)岸至船遇險(xiǎn)報(bào)警3.可實(shí)現(xiàn)搜救協(xié)調(diào)通信4.可實(shí)現(xiàn)常規(guī)通信第三節(jié) EGC系統(tǒng)及EGC業(yè)務(wù) 世界航行警告業(yè)務(wù)Enhanced Group Calling近洋沿海遠(yuǎn)洋A1、A2海區(qū)NAVTEX岸臺(tái)播發(fā)A3A4海區(qū)EGC系統(tǒng)播發(fā)HF NBDP 播發(fā)EGC系統(tǒng)NAVTEX系統(tǒng)相互結(jié)合構(gòu)成完整的MSI業(yè)務(wù)EGC系統(tǒng)的主要作用：向A3海區(qū)提供海上安全信息和船隊(duì)信息系統(tǒng)組成： EGC系統(tǒng)信息提供部門Inmarsat C系統(tǒng)EGC接收機(jī)

10、信息播發(fā)：在NCS TDM公共信道上播發(fā)船隊(duì)網(wǎng)信息MSI信息信息提供部門SESEGC接收機(jī)NCSLESInm-C系統(tǒng)EGC接收設(shè)備分類：Egc Only 可發(fā)遇險(xiǎn)信息Log Out 可收EGC信息2類C站的二種工作模式 EGC系統(tǒng)C站分類0 類（標(biāo)準(zhǔn)的EGC接收機(jī)） 1 類（標(biāo)準(zhǔn)C站，不能收EGC信息）2 類（標(biāo)準(zhǔn)C站+EGC，不能同時(shí)工作）3 類（標(biāo)準(zhǔn)C站+EGC，且能同時(shí)工作）合用模式（收CES電文時(shí)，不能收 EGC，空閑時(shí)收）EGC接收模式（只能收EGC信息）Inm-CEgc Only預(yù)先定義的某海域經(jīng)緯度表示的海域如： 矩形和圓形海域 普通廣播尋址（全呼） 向本洋區(qū)的所有移動(dòng)終端播發(fā)信

11、息。 CNID碼尋址（群呼） 向相同CNID的移動(dòng)終端組播發(fā)信息。 個(gè)別尋址（單呼） 向某一個(gè)移動(dòng)終端播發(fā)信息。 區(qū)域?qū)ぶ?向 特定區(qū)域 的所有移動(dòng)終端播發(fā)信息。 EGC信息發(fā)送的尋址方式矩形海域圓形海域EGC信息的接入等 級(jí) 碼業(yè) 務(wù)代 碼地 址 碼頻 度 限 碼文本顯示體EGC業(yè)務(wù)的2位數(shù)字表征地 址播發(fā)次數(shù)文本格式。目前“00”有效，國際五號(hào)碼（IANo5） EGC 業(yè)務(wù)二級(jí)選擇 ： 用接入碼進(jìn)入LES EGC業(yè)務(wù)系統(tǒng)； 用C碼具體選擇播發(fā)的EGC信息 C碼的組成： C1 C2 C3 C4 C5 EGC業(yè)務(wù)分類安全網(wǎng)（Safety NET）：播發(fā)海上安全信息（MSI）船隊(duì)網(wǎng)（Fleet

12、NET）：播發(fā)船隊(duì)管理和公共信息 0：常規(guī) 1：安全 2：緊急 3：遇險(xiǎn)1212例1： EGC 業(yè)務(wù) C 碼為 1：22：123：03：00說明什么？ 安全等級(jí)為 _ 信息種類為 _ 通過 _ 網(wǎng)播發(fā) 尋址方式為 _ 播發(fā) _ 次 輸出文字格式為 _EGC業(yè)務(wù)特點(diǎn) EGC 業(yè)務(wù)覆蓋范圍廣（準(zhǔn)全球覆蓋）可靠性高（不受氣候、環(huán)境影響）方便靈活（可選擇接受）費(fèi)用低 （有許多免費(fèi)業(yè)務(wù)）保密強(qiáng)（二級(jí)選擇）重 疊 區(qū)大風(fēng)警告、遇險(xiǎn)報(bào)告每顆衛(wèi)星不定時(shí)發(fā)氣象預(yù)報(bào)、航行警告規(guī)定衛(wèi)星，定時(shí)發(fā) 設(shè)置： 船位、海區(qū)、電文種類 接收：緊急和遇險(xiǎn)電文（聲光報(bào)警，需人工復(fù)原） 日常和安全電文（蜂鳴聲，打印后鳴聲停） 管理：

13、定時(shí)清理、打印電文 EGC 接收機(jī) EGC接收機(jī)的功能連續(xù)接收NCS公共TDM信號(hào)，并能處理EGC電文；自動(dòng)識(shí)別個(gè)別尋址和由操作員選定的海域范圍；自動(dòng)識(shí)別CNID碼尋址（操作員應(yīng)做相應(yīng)設(shè)置）；自動(dòng)響應(yīng)加載或取消CNID碼。 EGC接收機(jī)的使用重復(fù)發(fā)信息，不重復(fù)打印第四節(jié) 衛(wèi)星搜救系統(tǒng)及EPIRBCOSPAS/SARSAT系統(tǒng)是利用近極軌道衛(wèi)星進(jìn)行搜救定位的系統(tǒng)，適用于海、陸、空遇險(xiǎn)事件的搜救業(yè)務(wù)。系統(tǒng)的組成1.示位標(biāo)2.極軌道衛(wèi)星3.區(qū)域用戶終端4.執(zhí)行控制中心1.示位標(biāo)示位標(biāo)航空示位標(biāo)（ELT） 121.5MHz個(gè)人陸用示位標(biāo)（PLB）船用示位標(biāo)（EPIRB） 406MHz低近極軌道衛(wèi)星衛(wèi)星

14、組成同步軌道衛(wèi)星相互補(bǔ)充 定位原理衛(wèi)星和示位標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 衛(wèi)星所收遇險(xiǎn)信號(hào)頻率發(fā)生變化 由多普勒頻移曲線、衛(wèi)星軌道參數(shù)、時(shí)間算出位置利用多普勒頻移 任務(wù)變頻、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)2.極軌道衛(wèi)星低近極軌道衛(wèi)星低近極軌道上共有4顆衛(wèi)星（2顆cospas衛(wèi)星，2顆sarsat衛(wèi)星），分布在4個(gè)軌道平面上。提供兩極區(qū)域覆蓋。具有定位功能。由于衛(wèi)星相對(duì)于信標(biāo)是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的，所以極少發(fā)生信標(biāo)信號(hào)被阻擋。同步軌道衛(wèi)星同步軌道上共有5顆衛(wèi)星，除兩極外全球覆蓋實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，無報(bào)警延時(shí)無定位功能MSGINSATGOES-EGOES-WGOES-9 工作模式收后轉(zhuǎn)發(fā)/存儲(chǔ)一定時(shí)間后再轉(zhuǎn)發(fā)全球覆蓋 延時(shí)報(bào)警實(shí)時(shí)模式實(shí) 時(shí) 模 式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式適用于121.5MHz和406MHz僅適用于406MHz收后即轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)覆蓋區(qū)實(shí)時(shí)報(bào)警收集、存儲(chǔ)、整理、分類數(shù)據(jù)；分析可信度；與其他MCC數(shù)據(jù)交換；將數(shù)據(jù)送RCC或搜救協(xié)調(diào)點(diǎn)。跟蹤衛(wèi)星、接受信號(hào)、處理信號(hào) 過濾虛假報(bào)警解除模糊值最初確定遇險(xiǎn)目標(biāo)信標(biāo)識(shí)別信息提取位置信息 送MCC4.執(zhí)行控制中心（MCC）3.區(qū)域用戶終端（LUT）經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你