第六章船舶通信设备

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第六章船舶通信设备
•按需分配SCPC工作流程
•公用信令信道
•申 请
•分 配
•网控中 心
•电 话 局
•SCPC •站A
•f
•话音信道 •公用信令信道
•电
•SCPC


•站B
第六章船舶通信设备
① 首先,A站用户通过专用的公共信道向网络控制中心站发送 向B站用户通信的申请,请求分配信道;
•② 网络控制中心站收到申请后立即查询存储在微机中全 系统的频率表,找出一对空闲信道,并通过专用公共信道 向A站和B站发送信道分配信息;
•高(h > 20000 km )
•通信卫星的仰角和方位角 •方位角:以正北为基准顺时针转动到卫星在地平线上方向的角度。 • 仰角:从地平线仰起到卫星所转动的角度。
第六章船舶通信设备
•各种轨道示意图
•赤道轨道 •极轨道 •倾斜轨道
•● •● •●
第六章船舶通信设备
•3. 特殊的一类卫星•→ 静止卫星
•分集技术
•差错控制编码 •均衡技术
第六章船舶通信设备
GMDSS通信设备与业务
第六章 卫星通信绪论
航海学院通信教研室
第六章船舶通信设备
第六章 卫星通信绪论
一、 卫星通信及其特点 二、 通信卫星 三、 卫星通信频段及主要性能参数 四、 卫星通信中的主要技术 五、 思考题
第六章船舶通信设备
一、卫星通信及其特点
•将地球空间分割成多个•点波束区 ,利用卫星天 •(1)定义:线波束在空间指向的差异来 •区分各地球站 ,
即以各地球站所处点波束区域的不同来区分各站 址。
•卫星 •(含转换开关)
•点 波束
•点波 束m
1
• •
地 球 站
地 12 球

•地 球 站
•地
•地




•地 球 站
11
1n
m1
m2
mn
•SDMA示意图
第六章船舶通信设备
•卫星通信
•1)卫星 •2)地球站
•固定地球站 •移动地球站
•地面站
•车载站
•地面站
•机 载 站
•地面站
•船载站
第六章船舶通信设备
2. 卫星通信的特点
优点:
❖ 覆盖区域大,通信距离远 ❖ 便于多址连接 ❖ 机动灵活,不受地理条件的限制 ❖ 频带宽、容量大 ❖ 一次转接,通信质量好,可靠性高 ❖ 通信成本与距离无关
卫星频段分成若干互不重叠的部分,分配给 各 •地球站, •作为其载波。
•保护频带
•卫星转发器 •频带分配
•f
•地球站 •A
•地球站 •B
•FDMA示意
•地球站 •C
第六章船舶通信设备
(2)FDMA的三种方式
①单址载波: •单址载波是指一个载波只传一路信号,每 个地球站与其它不同的地球站通信时采用各
•C •基准站R
•B
•TDMA帧
•A
•Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2
•T •分帧
•转发器上分帧排列
第六章船舶通信设备
•(2)基准站 : •在TDMA方式中,为建立精确同步,需要确定一个地球站 为基准站,其它各地球站从基准站的射频信号中提取位同 步及帧同步信号。在国际移动卫星通信系统中通常以岸站 (CES)作为基准站。
第六章船舶通信设备
(3)特征 卫星有多个窄波束,每个波束覆盖地球表面一定区域。
(4)主要特点 ① 频率利用率高,通信容量大; ② 发射能量集中,通信效果好; ③ 卫星对其它地面系统的干扰小; ④ 卫星控制要求高。
第六章船舶通信设备
点波束模式与全球覆盖模式示意图(3代卫星)
•注:①图中实线范围为全球波束
• 电源装置:太阳能电池、蓄电池—为电气设备供电 •作用: • 作为无线通信的中继站,实现远距离无线通信
第六章船舶通信设备
•2. 卫星分类
•赤道轨道(ⅰ= 00,轨道面与赤道面重合) •按 倾 角 •极轨道 (ⅰ= 900,穿过南北极)
•倾斜轨道(00 <ⅰ< 900)
•低(h ﹤ 5000 km ) •按 高 度 •中(h:5000~20000 km)
•电离层闪烁 •太阳黑子活动
第六章船舶通信设备
•四、卫星通信频段及主要性能参数
•1.卫星通信频段的选择原则:
•① •电波应能穿透电离层且传播过程中衰减要小; •② •天线系统接收的外部噪声要小; •③ •有较宽的频带,较大的通信容量,满足信息传输的要求; •④ •能充分利用现有的通信技术; •⑤ •与其它通信、雷达等电子系统间的干扰要小。
随即被收回。
•④单路单载波2个优点:
• •
•每个地球站 按需分配 载波;
•信道利用率高
第六章船舶通信设备
3)时分多址(TDMA)
•(1)定义:
•卫星转发器 •时间分配
•将卫星工作时间分成
周期性的 •若干个
•R1
不重叠 •时隙
分给各 •地球站 使用,它利用转发器
•基准子帧
•R2
不同的工作时间区分
各地球站。
点波束模式: 将卫星发射功率集中在一些航运密集,通信业务繁忙 的地区,以便为这一地区提供更多的通信线路,并可进 一步减小移动站的体积。
全球覆盖模式: 除了给航运密集的地区提供足够的能量、保证其正 常通信外,也兼顾航运稀疏过往船舶较少的地区,使 得航行于世界任何地区的船舶能够利用卫星进行通信。
第六章船舶通信设备
第六章船舶通信设备
2020/11/28
第六章船舶通信设备
•本篇应了解和掌握的主要知识
• 1•卫星通信基本知识
•什么是卫星通信、特点、通信卫星
• 2•主要技术
•多址通信 • 终端技术
• 3•海事卫星通信系统
• ①• Inmarsat系统 (B /F、C 船站) • ②•COSPAS-SARSAT系统 (406MHz示位标)
缺点:
❖ 需要先进的空间技术 ❖ 传输距离较远,有较大的信号延迟 ❖ 卫星寿命短,寿命约为3-10年
•微 波 •超短波
•短 波 •长、中波
第六章船舶通信设备
二、通信卫星
• 1. 卫星的组成及其作用 •组成:
• 通信装置:转发器 --双工器、接收机、变频器、发射机

天线
• 转发器的数量决定卫星的容量,可达几十个 • 控制装置:控制卫星的运行姿态和位置
第六章船舶通信设备
•(2)TDM
(时分多路) Time Division Multiplex
•是指多路信号用同一载波在 不同时隙交替占用同一信道 进行传输。具体说来是将信 道不同的工作时隙指定给各 个不同的用户,以时间来彼 此分割达到同信道而不同时 的多元通信。
第六章船舶通信设备
2.多址联接:在射频信道复用 •1)定义•多个地球站利用同一颗卫星实现双边或多边通信
•1. 什么是卫星通信?
•1)卫星通信: •卫星作为中继
•两个或多个 地球站
•间进行的通信
•2)地球站: •地球站是指设在地球上(包括地 面、海洋和低层大气层中)的无线 电通信站。
•包括: •固定地球站和移动地球站。固定 地球站通常指连接地面用户的地 面站,而移动地球站通常指安装 在移动体上的地球站。
(3)TDMA 5个主要优点:
❖ 各地球站载波信号频率相同,但发射时间不同 ❖ 卫星上一个转发器,无互调干扰 ❖ 需网同步 ❖ 技术设备较复杂 ❖ FDMA方式能更充分利用转发器的输出功率
第六章船舶通信设备
•4)空分多址(SDMA- Space Division Multiple Access ) 预备知识:点波束模式与全球覆盖模式
(4) 接收系统品质因数 接收系统品质因数是衡量接收系统好坏的重要 指标。定义为接收天线增益与接收系统噪声温 度之比,也称为G/T值。G/T值较大为好。
第六章船舶通信设备
四、卫星通信中的主要技术
1.多路复用:在基带内复用
•1)定义:•同一信道,互不干扰传输多路信号,收端能将各
路信号分离
•2)技术难点: •多用户信号的合并和分离
• ③• 主要涉及的问题•系统组成、特点、信道构成、 •各种通信业务的接续过程
第六章船舶通信设备
• 1.系统构成
•卫星 •天线控制 •解调
•信源 •发送器 •传输信道 •接收器 •变换器
•信宿 •变换器
•信源数字化 •语音压缩编码
•多址通信
•调制•(多用户共享资源)
•多路复用 • 多址联接
•2.抗干扰
•理想情况下卫星应在定点位置按指定的轨道运行,但 由于卫星运行中会受到太阳、地球、月亮的引力的影响 及地球大气层阻力的影响和太阳辐射压力的影响,使卫 星运行的实际轨道不断发生不同程度地偏离理想轨道的 现象,这一现象称为摄动 要控制卫星的运行姿态和位置
•2)•其他因素:•恶劣的气候 •降雨
•大气
•噪声
第六章船舶通信设备
•2.卫星通信的频段选择
•1)•穿透电离层 频率足够高 •传输衰减要小
•工作频率增高
•2)•引入的外部噪声要小
•工作频率> 1 GHz时
•噪声影响可忽略
•3) •但是,•随着频率升高,特别是在10GHz以上时 •云、水蒸气、氧气、雨等噪声增加
•4) •综合考虑,1 GHz~10GHz是卫星通信的最佳频段, 称为卫星通信的电波之窗
实际天线增益通常按下式计算:G = (4πA)η/ λ2 式中:A为天线的口径面积(m2);λ为工作波长
(m);η为天线效率。 (2) 载噪比
载噪比是指载波功率与噪声功率之ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ,它是决定卫星
通信线路性能的基本参数,通常用C/N表示。
第六章船舶通信设备
(3) 全向有效辐射功率EIRP 设发射机的功放输出功率为PT,发射天线的增 益为GT,全向有效辐射功率是指PT与天线增益 GT的乘积,则有:EIRP = PT×GT 。
•静止卫星:• 赤道轨道,高轨道(36000km),卫星运行方向、 •周期与地球自转方向、周期相同
•特 点: 覆盖面大(42%)
卫星跟踪系统不复杂,
存在盲区
传输损耗和时延大 卫星数量有限。
第六章船舶通信设备
4. 星蚀和日凌中断 •1)•日凌中断
•条件:
•太阳、卫星、地球 • 依次排列为一直线
•原因:•地球站天线对着卫星的同 •时也正对着太阳,太阳噪声最大
的联接方式。
•2)海事卫星通信主要涉及的多址联接: •① •FDMA(频分多址) •② •TDMA(时分多址) •③•SDMA(空分多址) •④ CDMA(码分多址)
第六章船舶通信设备
3).频分多址(FDMA - Frequency Division Multiple Access )
(1) 定义:
②蓝色阴影区为点波束
③小红圈为地面站
第六章船舶通信设备
4.信道分配
•1)主要的信道分配方式:
•①预分配方式: •每个地球站预分配一些固定信道。 •②按需分配方式: •划定的信道,按需分配使用。 •③在Inmarsat系统中一般遵循原则:
•电传信道采用预分配方式 •电话信道采用按需分配方式
第六章船舶通信设备
•2)按需分配方式的优点: •信道集中控制和管理,按需分配使用,通信结束收 回信道。
•3)按需分配方式的特殊要求: •(1)•需要在系统中增加了一个网络控制中心站,用于 对卫星转发器的SCPC信道进行集中监控和管理, 统一分配使用。
•(2)•增加一个专用的公共信道,供所有地球站发送通 信申请、拆线等信号,以及网络控制中心站发送信 道分配、信道忙闲等信号,并规定所有地球站在空 闲时守听在该专用的公共信道上。
•3)海事卫星通信主要涉及的多路复用:•① •FDM •② •TDM
第六章船舶通信设备
•4)多路复用技术
•(1)FDM
•(频分多路) Frequency Division Multiplex
•复用技术通常用于传输语音 信号。是指将多路信号通过 调制分别搬移到基带信道的 不同频段,同时占用一个基 带信道进行传输。
•时间:•每年春分、秋分前后数日, •白天中午
•日凌中断
第六章船舶通信设备
•2) •星蚀
•条件: •太阳、地球、卫星 • 依次排列为一直线
•原因: •太阳能电池不工作, •蓄电池工作,通信效果受影响
•时间: •春分、秋分前后23天,夜间
•星蚀
第六章船舶通信设备
5. 影响卫星通信的其他因素
•1)•摄动现象:
第六章船舶通信设备
•2.卫星通信的频段 :
•ITU分配给卫星通信频道现在扩展为117MHz--275GHz
第六章船舶通信设备
3.卫星通信的主要性能参数
( 1 )天线增益---定向天线增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的 能力,它是卫星通信系统的一个重要参数,通常用G 表示,定义为定向天线辐射时接收到的最大功率与无 方向性天线辐射时接收到的功率之比。
自不同的载波以实现多路通信。
②多址载波:
•多址载波是指每个地球站只允许发射一个 载波,但一个载波可传多路信号,各地球 站利用基带多路复用进行信道定向,实现 多路通信。
第六章船舶通信设备
•③单路单载波(SCPC-Single Channel Per Carrier):
•是指每个载波只传一路信号,每个地球站只有在需要通信 时才被分配给载波,即按需分配载波信道,通信结束后信道
相关文档
最新文档