第三章-卫星通信系统课件

船舶通信与导航,13,船舶电气技术专业,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/14,#,第三章 卫星通信系统,通信容量大、,信息质量高、,作用范围广、通信速度快,第三章 卫星通信系统通信容量大、,微波通信,短波通信,卫星通信,以前，,常以,短波通信,和,微波中继通信,方式实现远距离通信。,微波通信短波通信卫星通信以前，,一、什么是卫星通信,船载站,车载站,机载站,地面站,地面站,地面站,卫星通信是指利用人造地球卫星作为,空间中继站,，对,微波信号,进行中继转发，以实现两个或多个,地球站,之间的通信。即利用空间技术，将地面微波通信做了进一步发展。,卫星的类型,一、什么是卫星通信船载站车载站机载站地面站地面站地面站,夹角分类,赤道轨道卫星,极轨道卫星,倾斜轨道卫星,高度分类,低轨道,中轨道,高轨道,相对状态,运动卫星,静止卫星,夹角分类赤道轨道卫星高度分类相对状态运动卫星,覆盖面大，卫星跟踪系统不复杂，,存在盲区，卫星数量有限。,地球同步卫星,按 夹,角,按 高 度,赤道轨道,（,= 0,0,，,轨道面与,赤道面重,）,极轨道,（,= 90,0,，,穿过南北极,）,倾斜轨道,（,0,0, 20000 km,）,2.,静止卫星,静止卫星：,赤道轨道,，,高轨道，卫星运行方向、周期与,地球自转方向、周期,相同,(,轨道高度,36000km),特 点：,覆盖面大，卫星跟踪系统不复杂， 地球同步卫星按 夹 角按,卫星覆盖示意图,卫星覆盖示意图,*,星,蚀和日凌中断,日凌中断,日凌中断,星蚀,太阳、卫星、地球,依次排列为一直线,地球站天线对着卫星的同,时也正对着太阳，太阳噪声最大,每年春分、秋分前后，白天中午,太阳、地球、卫星,依次排列为一直线,太阳能电池不工作，,蓄电池工作，通信效果受影响,春分、秋分前后，夜间,条件：,原因：,时间：,条件：,原因：,时间：,*星蚀和日凌中断日凌中断日凌中断星蚀太阳、卫星、地球地球站天,长、中波,短 波,超短波,微 波,二,.,卫星通信的特点,覆盖区域大，通信距离远,便于多址连接,机动灵活,频带宽、容量大,通信质量好，可靠性高,通信成本与距离无关,需要先进的空间技术,有一定的信号延迟,卫星寿命短,长、中波短 波超短波微 波二. 卫星通信的特点覆盖区域大，通,三,.,卫星通信线路的信道复用,与多址链接,多路复用方式,调制方式,多址链接方式,分配制度,三. 卫星通信线路的信道复用 与多址链接多路复用方式,具体复用,技术,同,一,信道，互不干扰传输,多,路信号，,收端能将各路信号分离,多用户信号的合并和分离,FDM,（频分多路）,TDM,（时分多路）,CDM,SDM,在基带内复用,F,requency,D,ivision,M,ultiplex,T,ime,多路复用方式,具体复用技术 同一信道，互,频分多路复用（,FDM,）,定义,多路信号，用不同载波，同时占用同一个信道进行传输。,如何实现？,频谱搬移技术,特点,频域上分开,时间上重叠,B,CH,每一话路带宽,B,r,信道带宽,2,1,M1,M,f,B,r,= M B,CH,450,3100,450,B,CH,= 4000,话音,FDM,示意图,频分多路复用（FDM ）定义21M1MfB r = M,时分多路复用（,TDM,）,定义,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,。,如何实现？,收发双方同步传输,特点,时间,上分开,频域,上重叠,发信者,1,发信者,2,发信者,3,收信者,1,收信者,2,收信者,3,发射,设备,接收,设备,K1,K2,同步转换开关,传 输 系 统,1,2,2,1,3,3,1,帧,时隙,时 隙 分 配,TDM,传输示意图,t,时分多路复用（TDM）定义发信者1发信者2发信者3收信者1收,调制方式,是指载波如何携带信息，或信息以什么方式,寄存于载波的某一参量之中,调制方式是指载波如何携带信息，或信息以什么方式寄存于载波的某,多址链接方式,是指卫星覆盖区内的,多,个地球站利用,同一,卫星，同时进行,双边或者多边,通信的一种链接方式,多址联接技术,FDMA,（频分多址）,TDMA,（时分多址）,SDMA,（空分多址）,CDMA,（码分多址）,在射频信道复用,F,requency,D,ivision,M,ultiple,A,ccess,T,ime,S,pace,多址链接方式是指卫星覆盖区内的多个地球站利用同一卫星，同时进,频分多址（,FDMA,）,定义,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。,FDMA,的三种方式,单址载波,多址载波,单路单载波（,SCPC,）,单路单载波（,SCPC,）,每个地球站 按需分配 载波。,主要特点,信道利用率高,地球站,A,地球站,B,地球站,C,卫星转发器,频带分配,f,保护频带,FDMA,示意图,S,ingle,C,hannel,p,er,C,arrier,频分多址（FDMA ）定义地球站地球站地球站卫星转发器f保护,时分多址（,TDMA,）,C,A1,C1,B1,R2,B2,A2,C0,R1,A,B,基准站,R,基准子帧,Co R1 A1 B1 C1 R2 A2 B2,TDMA,帧,分帧,转发器上分帧排列,T,卫星转发器,时间分配,主要特点 ：,卫星上一个转发器，无互调干扰,需网同步,技术设备较复杂,时分多址（TDMA）CA1C1B1R2B2A2C0R1AB基,空分多址（,SDMA,）,特征,卫星有多个窄波束，每个波束覆盖地球表面一定区域,。,主要特点,要求卫星功率大；系统通信容量大；卫星对其它地面系统的干扰小；卫星控制要求高。,SDMA,示意图,地球站,12,地球站,11,地球站,1n,地球站,m1,地球站,m2,地球站,mn,卫星（含转换开关）,点波束,1,点波束,m,空分多址（SDMA）特征SDMA示意图地球站 12地球站 1,第三章-卫星通信系统课件,限全球波束覆盖（,Inmarsat,F,、,B,、,C,、,D,、,E,、,M,）,POR Tel: 872 TLX:582,AOR -W Tel: 874 TLX:584,Mini-M,覆盖区,AOR-E Tel: 871 TLX:581,IOR Tel: 873 TLX:583,限全球波束覆盖（Inmarsat F、B、C、D、E、M）,分配制度,进行信道分配的目的，是为了提高卫星转发器的信道利用率,预分配方式,分配制度进行信道分配的目的，是为了提高卫星转发器的信道利用率,总部,N,“,INMARSAT,”意为,国际海事卫星组织,始创与,1979,年，我国是创始成员国之一，,目的是通过空中人造卫星，为航行在全球海域内的各国船舶提供便利可靠的通信服务。,1994,年更名为,“国际移动卫星”，,成为,全球唯一的能够为海、陆、,空及遇险与安全卫星移动通信提供服务的国际组织。,总部N“INMARSAT”意为始创与1979年，我国是创始成,INMARSAT,系统的组成及作用,系统组成,：,空间段、地面站、移动地球站,INMARSAT系统的组成及作用系统组成：空间段、地面站、移,SAT,（通信卫星）：,中继转发,，四,颗,静止卫星，四颗备用卫星,覆盖,POR,、,IOR,、,AOR-E,、,AOR-W,洋区。,监测跟踪卫星，获取卫星,参数（,姿态、稳态、燃料消耗等）。,TTC,地面,卫星测控站：,SCC,卫星,控制中心：,根据,TT&C,送来的参数，调整,、,控制,卫星，保证正常工作。,空间段,SAT（通信卫星）： 中继转发，四颗静止卫星，四颗备用卫星,四颗卫星无缝隙覆盖除南北极地区外的全球区域,重叠区内的用户可灵活选择不同的卫星,目前使用的是第三、四代,卫星,四颗卫星无缝隙覆盖除南北极地区外的全球区域,地面站,NCC,：,网络,控制中心,LES/CES,：,岸,站,NCS,：,网络协调站,协调和管理本洋区的通信、发布广播业务、发送,TDM,载波、处理遇险。,监控、协调、控制整个网络（,4,个洋,区,）的,通信。,分配、建立、监控、管理信道；,网络服务（受理启用申请、环路测试、,性能测试、计费等）；,监视并接收遇险信息。,承担通信接续处理的网关，移动站与陆地公网的接口。,每个系统有其自己的,NCS,，每个系统的每一个洋区有一个,NCS,地面站NCC：网络控制中心LES/CES：岸站NCS：,移动地球站,包括各种,船载,、,车载,和,机载,等卫星通信设备，可以通过,卫星、岸站,和,国际国内的通信交换网,，实现与陆上用户之间的互相通信，也可实现移动地球站间的相互通信,移动地球站包括各种船载、车载和机载等卫星通信设备，可以通过卫,INMARSAT,系统在,GMDSS,中的作用,1.,可实现船至岸遇险报警,2.,可实现岸至船遇险报警,3.,可实现搜救协调通信,4.,可实现常规通信,INMARSAT系统在GMDSS中的作用1.可实现船至岸遇险,第三节,EGC,系统及,EGC,业务,世界航行警告业务,E,nhanced,G,roup,C,alling,近洋,沿海,远洋,A1,、,A2,海区,NAVTEX,岸台播发,A3,A4,海区,EGC,系统播发,HF NBDP,播发,EGC,系统,NAVTEX,系统,相互结合构成完整的,MSI,业务,EGC,系统的主要作用：向,A3,海区提供海上安全信息和船队信息,第三节 EGC系统及EGC业务 世界航行警告业务Enhan,系统组成：, EGC,系统,信息提供部门,Inmarsat,C,系统,EGC,接收机,信息播发：,在,NCS TDM,公共信道上播发,船队网信息,MSI,信息,信息提,供部门,SES,EGC,接收机,NCS,LES,Inm-C,系统,系统组成： EGC系统信息提供部门信息播发：在NCS,EGC,接收设备分类：,Egc Only ,可发遇险信息,Log Out ,可收,EGC,信息,2,类,C,站的二种,工作模式, EGC,系统,C,站分类,0,类（标准的,EGC,接收机）,1,类（标准,C,站，不能收,EGC,信息）,2,类（标准,C,站,+EGC,，不能同时工作）,3,类（标准,C,站,+EGC,，且能同时工作）,合用模式（收,CES,电文时，不能收,EGC,，空闲时收）,EGC,接收模式（只能收,EGC,信息）,Inm-C,Egc Only,EGC接收设备分类：Egc Only 可发遇险信息,预先定义的某海域,经纬度表示的海域,如：,矩形和圆形海域,普通广播寻址（全呼）,向本洋区的所有移动终端播发信息。,CNID,码寻址（群呼）,向相同,CNID,的移动终端组播发信息。,个别寻址（单呼）,向某一个移动终端播发信息。,区域寻址,向,特定区域,的所有移动终端播发信息。, EGC,信息发送的寻址方式,预先定义的某海域 普通广播寻址（全呼） 向本洋区的所,矩形海域,圆形海域,矩形海域,EGC,信息的接入,等 级 码,业 务代 码,地 址 码,频 度 限 码,文本显示体,EGC,业务的,2,位数字表征,地 址,播发次数,文本格式。目前“,00”,有效，国际五号码（,IANo5,）, EGC,业务,二级选择 ： 用接入码进入,LES EGC,业务系统；,用,C,码具体选择播发的,EGC,信息,C,码的组成：,C1 C2 C3 C4 C5,EGC,业务分类,安全网,（,Safety NET,）：播发海上安全信息（,MSI,）,船队网,（,Fleet NET,）：播发船队管理和公共信息,0,：常规,1,：安全,2,：紧急,3,：遇险,EGC信息的接入等 级 码业 务代 码地 址 码频 度,12,12,例,1,：,EGC,业务,C,码为,1,：,22,：,123,：,03,：,00,说明什么？,安全等级为,_,信息种类为,_,通过,_,网播发,寻址方式为,_,播发,_,次,输出文字格式为,_,1212例1：,EGC,业务特点, EGC,业务,覆盖范围广（准全球覆盖）,可靠性高（不受气候、环境影响）,方便灵活（可选择接受）,费用低 （有许多免费业务）,保密强（二级选择）,重 叠 区,大风警告、遇险报告每颗卫星不定时发,气象预报、航行警告规定卫星，定时发,EGC业务特点 EGC 业务覆盖范围广（准全球覆盖）重 叠,设置： 船位、海区、电文种类,接收：紧急和遇险电文（声光报警，需人工复原）,日常和安全电文（蜂鸣声，打印后鸣声停）,管理：定时清理、打印电文,EGC,接收机,EGC,接收机的功能,连续接收,NCS,公共,TDM,信号，并能处理,EGC,电文；,自动识别个别寻址和由操作员选定的海域范围；,自动识别,CNID,码寻址（操作员应做相应设置）；,自动响应加载或取消,CNID,码。,EGC,接收机的使用,重复发信息，不重复打印,设置： 船位、海区、电文种类 EGC 接收机,第三章-卫星通信系统课件,第四节 卫星搜救系统及,EPIRB,第四节 卫星搜救系统及EPIRB,COSPAS/SARSAT,系统是利用,近极轨道卫星,进行搜救定位的系统，适用于海、陆、空遇险事件的搜救业务。,系统的组成,1.,示位标,2.,极轨道卫星,3.,区域用户终端,4.,执行控制中心,COSPAS/SARSAT系统是利用近极轨道卫星进行搜救定位,1.,示位标,示位标,航空示位标（,ELT,）,121.5MHz,个人陆用示位标（,PLB,）,船用示位标（,EPIRB,）,406MHz,1.示位标示位标航空示位标（ELT） 121.5MHz个人陆,低近极轨道卫星,卫星组成,同步轨道卫星,相互补充,定位原理,卫星和示位标相对运动 卫星所收遇险信号频率发生变化, 由多普勒频移曲线、卫星轨道参数、时间算出位置,利用,多普勒频移,任务,变频、存储、转发,2,.,极轨道卫星,低近极轨道卫星卫星组成同步轨道卫星相互补充 定位原理卫星和,低近极轨道卫星,低近极轨道上共有,4,颗卫星（,2,颗,cospas,卫星，,2,颗,sarsat,卫星），分布在,4,个轨道平面上。,提供两极区域覆盖。,具有,定位功能。,由于卫星相对于信标是连续运动的，所以极少发生信标信号被,阻挡。,低近极轨道卫星低近极轨道上共有4颗卫星（2颗cospas卫星,同步轨道卫星,同步轨道上共有,5,颗卫星，除两极外全球覆盖,实时转发，无报警延时,无定位功能,MSG,INSAT,GOES-E,GOES-W,GOES-9,同步轨道卫星同步轨道上共有5颗卫星，除两极外全球覆盖MSGI,工作模式,收后转发,/,存储,一定时间后再转发,全球覆盖 延时报警,实时模式,实 时 模 式,存储转发模式,存储转发模式,适用于,121.5MHz,和,406MHz,仅适用于,406MHz,收后即转发,对覆盖区实时报警,工作模式收后转发/存储实时模式实 时 模 式存储转发模式存,收集、存储、整理、分类数据；,分析可信度；,与其他,MCC,数据交换；,将数据送,RCC,或搜救协调点。,跟踪卫星、接受信号、处理信号 ,过滤虚假报警解除模糊值,最初确定遇险目标,信标识别信息,提取位置信息,送,MCC,4.,执行控制中心（,MCC,）,3.,区域用户终端（,LUT,）,收集、存储、整理、分类数据；跟踪卫星、接受信号、处理信号 ,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will,Be,写,在最后,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写,46,Thank,You,在别人的演说中思考,，,在自己的故事里成长,Thinking,In Other,PeopleS Speeches,，,Growing,Up In Your Own,Story,讲师,：,XXXXXX,XX,年,XX,月,XX,日,Thank You,47,