航空移动卫星通信(AMSS)

（2）地面站 ）
地面站:设在海岸附近的地球站，它既是
卫星系统与地面系统的接口，又是一个 控制和接入中心。 主要功能有： 主要功能有： ① 对从船舶或陆上来的呼叫分配和建立信 道； ② 信道状态（空闲、正在受理申请、占线 等）的监视和排队的管理；
③ 船舶识别码的编排和核对； ④ 登记呼叫，产生计费信息； ⑤ 遇难信息监收； ⑥ 卫星转发器频率偏差的补偿； ⑦ 通过卫星的自环测试； ⑧ 在多岸站运行时的网络控制功能； ⑨ 对船舶终端进行测试。
能够提供全球服务的航空卫星系统。
二、AMSS的组成
空间段(卫星转发器) 地面地球站(GES) 机载地球站(AES) 网络协调站(NCS)
(一)空间段(卫星转发器)
1、平台(服务窗)
包括姿态和轨道控制系统，跟踪、 遥测和指令系统，机械骨架及通信载荷 和电源分系统。
2、通信载荷(通信转发器)
正向转发器 反向转发器
（赋形）波束天线
3.4.3.2 卫星转发器
转发器是通信卫星的核心 种类:
单变频转发器(载波数量多、通信容量大的多址连接系统 ) 双变频转发器(通信容量不大、所需带宽较窄的通信系统 ) 星上处理转发器(信号转发和信号处理; 数字卫星 通信系统 )
转发器的数目决定了卫星通信容量 的大小 (转发带宽36M,可以有12个转发器)
（3）移动终端
移动终端信号上达卫星，再经地面站， 通过国际或国内的邮电公众通信网与其 他的用户通信。 反过来，公众网用户也可以通过卫星与 卫星移动终端联系。
3.4.5 卫星通信体制
通信体制 :
是指通信系统所采用的信号传输方式 和信号交换方式
3.4.5.1 基带信号形式 包括: 包括
模拟 / 数字制，何种信源编码，何种 信源调制方式，单路传输还是多路传输 等方面
优点： 优点：
① 天线增益高； ② 发射功率可以得到合理有效的利用，针 对不同区域接收站所发射的信号在空间 互不重叠，即使在同一时间用相同频率， 也不会相互干扰，可以实现频率复用。
缺点： 缺点：
① 天线设备复杂； ② 在卫星上对卫星姿态的稳定及控制提出 了很高的要求。
3.4.5.5 信道分配与交换制度
卫星通信的特点
卫星通信覆盖区域大，通信距离远。 卫星通信具有多址传输能力。 卫星通信的通信频带宽，传输容量大。 卫星通信机动灵活。 卫星通信的通信线路稳定可靠，传输质 量高。
卫星通信工作频率
1、商业和国内区域：C频段(6/4GHz)
f1=5.925～6.425GHz f2=3.7～4.2GHz 带宽500MHz
3.4.4.2 国际海事卫星
国际海事卫星（Inmarsat）是一个 GEO 卫星系统
组成: 组成
空间段 地面站 移动终端
（1）空间段
空间段 : 通信卫星、网络控制中心和网络
协调站组成 通信卫星 Inmarsat 分布在地球同步轨道上， 距地球约为 35 800 km。卫星收发采用L波 段和C波段，天线采用圆激化方式。 网络控制中心（NOC）负责检测、协调和 控制网络内所有卫星的操作运行。 网络协调站（NCS） 的主要任务包括分配 语音、数据和高速数据信道频率。
(三)AMSS的信道
数据信道：
P信道 R信道 T信道
话音信道：C
P信道
时分复用分组方式数据信道 仅用于正向(GES到AES)，传送 信令和用户数据 Psmc信道----系统管理功能 Pd信道----其他功能
R信道
随机多址存取信道 仅用于反向(AES到GES)，传送信令 和小量用户数据, 以突发方式工作, 多架飞机可以共用一条R信道。 Rsmc 信道----系统管理功能 Rd信道----其他功能
正向转发器
接收GES发来的(C或KU)频段信号，变 为L频段信号，转发至AES。
反向转发器
接收AES发来的L频段信号，变为C(或 KU)频段信号，转发至GES。
(二)地面地球站(GES)
1、组成 天线 C或KU频段收发机 L频段收发机 网络管理设备
天线
C频段天线直径9～13米，远离干扰严重的郊 区； Ku频段天线直径7米，近郊区及城内
量的大小来动态分配时隙，这样可以保证每帧 资源的有效利用。
（3）码分多址（CDMA） ）码分多址（
基本特征: 基本特征
各站所发的信号在结构上相同并且相互具 有准正交性，以区别地址，而在频率、时间、 空间上都是可以重叠的
信号接收: 信号接收
对于某一地址码，只有与之相应的接收机 才能检测出信号
优点： 优点：
(二)可行性实验
1971—1973年和1974～1975年，人们分别 利用ATS-5和ATS-6卫星完成了几项实验，证 明了用1．5～1．6GHz的l频段提供飞机用卫 星通信是可行的。
(三)INMARSAT的贡献
国际海事卫星组织----改为国际移动卫星 组 织 ----1987 年 日 本 航 空 公 司 成 功 利 用 INMARSAT的太平洋卫星进行了卫星电话通信 ----1991年新加坡航空公司为旅客提供卫星电 话服务---1996年发射INMARSAT－III卫星，具 有点波束功能----现在，INMARSAT是唯一
信道的分配方式有: 信道的分配方式有
预定分配（预分配，记为PA） 按申请分配（按需分配，记为DA） 随机占用
航空移动卫星通信系统
一、AMSS的发展 (一)初期开发活动
1、早在60年代，民航界己开始研究利用卫星 进行飞机与地面通信的可行性 ，主要集中在利 用VHF频谱(118—136MHz)方面； 2、1968年，国际民航组织(ICAO)研究为了满 足越洋飞行时的需要，可以先建立低容量卫星 系统，以后逐步随着技术的发展过渡到高容量 卫星系统 。
T信道
预约时分多址信道 仅用于反向 传送较大的报文数据 工作时先用R信道为T信道预约 一定数量的时隙
三、AMSS的性能要求、工作情况
(一)AMSS的业务种类 1、数据通信 2、自动相关监视(ADS) 3、话音通信
应急通信及驾驶员与管制员间的非 常规通信仍需用话音通信。
(二)AMSS提供的服务
空中交通服务（ATS） 航务管理通信（AOC） 航空行政管理通信（AAC） 航空旅客通信（APC）
其中ATS和AOC属于安全通信， AAC和APC属于非安全通信。
(2)自由空间损耗 (3)信号传播延时
H越小，信号传播延时越小。LEO 的传播延迟是5～35ms，MEO的传播延 时是70～80ms，GEO的传播延时是 250～270ms。
静止卫星的特点：
静止卫星的优点：
卫星高度高，对地面的视区面积大； 不需复杂的跟踪系统； 多卜勒可以忽略； 通信连续，不会因更换卫星而中断； 信道的绝大部分位于自由空间，工作稳定
静止卫星的缺点：
传输损耗和传输时延都较大； 两极附近有盲区； 静止同步轨道只有一条，容纳卫 星数量有限。
通信卫星的组成 3.4.3 通信卫星的组成
3.4.3.1 卫星天线分系统
遥测指令天线
高频或者甚高频全向天线 接收指令并向地面发射遥测数据和信标
通信天线
微波天线:全球点波束天线、点波束天线、区域
3.4.5.2 中频（或射频）调制制度 中频（或射频） 模拟:
调频（FM） 调幅（AM） 调相（PM） PM
数字:
频移键控（FSK） 相移键控（PSK）
3.4.5.3 多路复用方式
单路制
一个用户的一路信号调制一个载波， 即单路单载波方式
群路制
多个要传输的信号按某种多路复用方式组合在一 起，构成基带信号再去调制载波，即多路复用方式
具有较强的抗干扰性； 有一定的保密能力； 改变地址比较灵活； 具有软容量。
缺点: 缺点
① 要占用较宽的频带； ② 频带利用率一般较低； ③ 要选择数量足够的可用地址码比较困 难，接收时，对地址码的捕获与同步需 要一定的时间。
（4）空分多址（SDMA） ）空分多址（ ）
基本特征: 基本特征
发射站天线（如卫星天线）有多个 点波束或赋形波束，它们分别指向不同 区域的地球站，利用波束在空间指向的 差异来区分不同的地球站
（2）时分多址（TDMA） ）时分多址（
在任意时刻只有一个载波使用转发器，不存在 多载波下由于非线性放大所造成的互调干扰
分为:预分配和按需分配 按需分配两种方式。 分为 预分配 按需分配
预分配 TDMA : 将一帧的每个时隙（分帧）
预先分配给相应的用户使用。
按需分配 TDMA : 将时隙按照每个用户业务
(1)按卫星离地最大高度hmax的大小分：
低轨卫星（LEO）：hmax<5000km，周期T小 于4小时； 中轨卫星(MEO)：5000km<hmax<20000km， 周期约为4～12小时； 高轨卫星(HEO)：hmax>20000公里，周期T大 于12小时； 同步卫星(GEO)：hmax约36000公里，周期24 小时。
3.4.3.3 电源分系统
太阳能电池 3.4.3.4跟踪、遥测、指令分系统
遥测设备 指令设备(接收地面站指令) 信标发射设备
3.4.3.5 控制分系统
百度文库
3.4.4 国内外通信卫星系统介绍
3.4.4.1 鑫诺通信卫星 组成: 组成 两颗卫星（SINOSAT-1和SINOSAT-2）
卫星提供24个C波段转发器和14个Ku波段转发 器及一对C-Ku波段互联转发器。 SINOSAT-1 通信卫星是一颗专为卫星电视直 播和专用网服务的通信卫星。 C 波段覆盖亚太 地区，Ku 波段覆盖中国及周边国家和地区 SINOSAT-2 是一颗纯 Ku 波段的广播通信卫星， 是一颗真正意义上的电视直播卫星。卫星波束 分别覆盖中国和亚太地区
C或KU频段收发机 L频段收发机 网络管理设备
(三)机载地球站(AES)
组成
天线分系统 航空电子设备分系统
天线类型：低增益(0dBi)、中增益(6dBi)、
高增益(12dBi)
功能：为通信和机载机载电子设备提供
接口
(三)网络协调站
每一个卫星覆盖区内可以设一个NCS
功用
NCS NCS和各GES的接口，目的是管理 GES 卫星资源的分配，即卫星功率和通信信 道在各GES间的分配。
分类:
频分多址（FDMA） 时分多址（TDMA） 码分多址（CDMA） 空分多址（SDMA）
（1）频分多址（FDMA）
分为:预分配 分为 预分配 FDMA,按需分配 FDMA. 按需分配 预分配 FDMA 是将频隙预先分配给相应 地球站的模拟或数字信号使用。 优点:多址接入简单， 优点: 缺点:可能造成频谱的浪费。 缺点 按需分配 FDMA 是将频隙动态地分配给 相应的申请用户使用。
3.4 卫星通信系统
卫星通信：
指利用人造地球卫星作为中 继站转发无线电信号，在两个或 多个地球站直接进行的通信，它 是宇宙通信的形式之一。
卫星通信工作流程:
同一卫星覆盖区 不同卫星覆盖区
卫星通信系统组成：
通信卫星 地面站群：
一般包括中央站（或中心站）和若干 个基本地球站
卫星通信控制中心:
通信卫星监控站和卫星通信管理站
频分多路（ 频分多路（FDM） ） 时分多路（ 时分多路（TDM） ）
3.4.5.4 多址连接方式
单址接入
卫星上的一个转发器通道被来自地球站的一个 发送信号全部占用，那么这种方式称为单址接 入工作模式 一个调制载波占用整个转发器的可用带宽 大业务量路由，需要使用大口径天线
多址接入: 多址接入
如果多个载波共用一个转发器，并且这 些载波可能来自许多地球站，或者一个 地球站同时发射一个或多个载波，则这 种工作模式称为多址接入
(2)按倾角I的大小，卫星可分为三类： 赤道轨道卫星：I＝0°，轨道与赤道 面重合； 极地轨道卫星：I＝90°，轨道面穿 过地球的南北两极，与赤道面垂直； 倾斜轨道卫星：0°<I<90°，轨道 面倾斜于赤道面。
2.与H有关的参数
(1)仰角和单星覆盖面积
仰角小于20º时，卫星移动通信系统的特性完 全与地面移动通信信道特性一样，存在多径现 象； 仰角在20º～40º之间时，其通信链路已基本不 存在多径现象； 仰角大于40º，信道质量会更好； 仰角大于70°，则信道质量总是好的。 高度越高，单星的覆盖面积就越大。
2、军用和政府用：8/7GHz
f1=7.9～8.4GHz f2=7.25～7.75GHz
3、新开发的频率：KU频段14/11GHz
f1=14～14.5GHz f2=10.95～11.2GHz、11.45GHz～ 11.7GHz或11.7GHz～12.2GHz
通信卫星星座参数
1.轨道高度（H）及倾角