衛(wèi)星通信課件第7章(xsy)

1、)() (高橢圓軌道中圓形軌道HEOICOMEOLEONGEOGEOMSS GEO LEO/MEOHEO（高橢圓軌道）優(yōu)點(diǎn)配置簡(jiǎn)單；寬波束覆蓋；星地之間時(shí)間恒定；空間段控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單；固定傳 播 時(shí) 延 （ 單 跳0.25s）。低傳播時(shí)延；更高的鏈路增益；發(fā)射容易；支持手持式終端；可覆蓋全球。高仰角（高緯度地區(qū)，如歐洲國(guó)家）；靈活的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)鏈路功率受限，ARQ（自動(dòng)重傳請(qǐng)求）分組數(shù)據(jù)傳播時(shí)延大；高緯地區(qū)仰角低；不能覆蓋極地。需大量衛(wèi)星；復(fù)雜的星上處理；衛(wèi)星壽命短；大量切換；多普勒頻移大。鏈路增益比MEO低；星上天線大；多普勒頻移大；因周期性穿越范.艾倫帶而衛(wèi)星壽命短。 注：范.艾倫（van

2、 Allen）帶15005000Km，1300020000Km。 非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（NGEO)一、NGEO系統(tǒng)的特點(diǎn)： NGEO衛(wèi)星高度低，傳播損耗小，有利于支持手持機(jī)進(jìn)行通信，它在衛(wèi)星移動(dòng)通信中特別受到關(guān)注。其特點(diǎn)見書p118。二、相關(guān)特性的圖表曲線 下圖示出了自由空間損耗與頻率和傳輸距離的諾模圖。在距離列線上標(biāo)出的GEO、MEO、和LEO的數(shù)值是衛(wèi)星高度。利用諾模圖計(jì)算傳播損耗時(shí)，首先在距離列線上選定距離和在頻率列線上確定使用的頻點(diǎn)，然后將兩點(diǎn)連接起來(lái)。連線與損耗列線交點(diǎn)的數(shù)據(jù)就是自由空間的傳播損耗。其計(jì)算公式為例：衛(wèi)星高度1414km,頻率為5GHz時(shí)，Lf約為170dB衛(wèi)星軌道有關(guān)參

3、數(shù)之間的關(guān)系（書p119-123)fdLflg20lg2044.92Iridium(銥）系統(tǒng)nIridium系統(tǒng)是一個(gè)全球LEO衛(wèi)星蜂窩系統(tǒng)，支持話音、數(shù)據(jù)和定位業(yè)務(wù)。n空間段： 銥系統(tǒng)星座原設(shè)計(jì)77顆LEO衛(wèi)星組成（與銥元素有77個(gè)電子繞原子核運(yùn)行類似，故得名），后來(lái)修改為66顆衛(wèi)星，平均分布在6個(gè)圓形極軌道平面上，軌道高度為785km,每顆星質(zhì)量為688kg，壽命為5-8年。銥星座對(duì)全球地面形成蜂窩覆蓋。（見書p137圖）n通信鏈路： 1、用戶鏈路：衛(wèi)星與用戶之間的連接。使用L波段的1621.35MHz-1626.5MHz。 2、饋送鏈路：地面信關(guān)站與衛(wèi)星的連接。使用Ka波段：上行29.1

4、GHz-29.4GHz，下行19.3GHz-19.6GHz。 3、星際鏈路：衛(wèi)星之間的連接。工作在Ka波段，為23.18GHz-23.38GHz.n地面段： 包括信關(guān)站、用戶終端以及遙測(cè)、跟蹤和控制站（TT&C)。 信關(guān)站用于與地面共用電話網(wǎng)（PSTN）接口，并完成呼叫連接（包括移動(dòng)管理和信道分配）。 用戶終端包括手持機(jī)、車載臺(tái)和半固定終端。n系統(tǒng)運(yùn)行: 呼叫建立過(guò)程（書p138）Orbcomm nORBCOMM系統(tǒng)（軌道通信系統(tǒng)）是一種適用于分組交換以及雙向數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。用戶通信器（SC）與ORBCOMM網(wǎng)關(guān)間的通信是由一低軌衛(wèi)星星座實(shí)現(xiàn)的。ORBCOMM網(wǎng)關(guān)與撥號(hào)線路，私人專用線路或者英

5、特網(wǎng)相連。 ORBCOMM系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)控制中心（NCC，用來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng))和三個(gè)工作段組成?？臻g段:包含35個(gè)低軌衛(wèi)星地面段:由網(wǎng)關(guān)地面站（GES）和分布于世界各地的網(wǎng)關(guān) 控制中心（GCC）組成用戶段:由ORBCOMM系統(tǒng)用戶所使用的通信器組成。nORBCOMM系統(tǒng)的組成示意圖 ORBCOMM服務(wù)特色服務(wù)特色 ORBCOMM系統(tǒng)提供四種基本服務(wù)類型（報(bào)文格式），包括：數(shù)據(jù)報(bào)告，信息報(bào)文，指令和全球數(shù)據(jù)報(bào)。 數(shù)據(jù)報(bào)告（Data Report）：用戶發(fā)短消息是所使用的報(bào)文格式，消息長(zhǎng)度少于6個(gè)字節(jié)采用隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。數(shù)據(jù)報(bào)告可按需產(chǎn)生或者定時(shí)產(chǎn)生。它還能夠發(fā)送正確傳輸?shù)拇_認(rèn)信息給ORBCOMM網(wǎng)關(guān)，或

6、是要求用戶重傳，以此來(lái)節(jié)約空間段的資源。 信息報(bào)文（Message）：SC(用戶通信器)接受或發(fā)送的較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)文，典型長(zhǎng)度小于100個(gè)字節(jié)。采用短的分組以及衛(wèi)星保留信道傳送所有分組的確認(rèn)或重發(fā)以確保信息報(bào)文的可靠傳送。信息報(bào)文通過(guò)公共或私人數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行接收或者發(fā)送。當(dāng)SC應(yīng)用戶或是網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求發(fā)出信息報(bào)文時(shí)，報(bào)文都是以預(yù)留方式進(jìn)行分組的。 指令（Commands）：發(fā)往SC的短數(shù)據(jù)，一般長(zhǎng)度小于5個(gè)字節(jié)。指令可用來(lái)作為與SC相連的設(shè)備的啟動(dòng)信號(hào)。確認(rèn)信息不是必需的。 全球數(shù)據(jù)報(bào)（Global Grams）：當(dāng)衛(wèi)星沒有與ORBCOMM網(wǎng)關(guān)相連，此時(shí)該衛(wèi)星與SC之間的通信便采用全球數(shù)據(jù)報(bào)格式。對(duì)于S

7、C中止全球數(shù)據(jù)報(bào)，衛(wèi)星將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分組發(fā)送給提出請(qǐng)求的目的SC，而如果SC將全球數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到衛(wèi)星上，衛(wèi)星首先對(duì)該報(bào)文進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行打SC所要求連接的GCC(網(wǎng)關(guān)控制中心)服務(wù)區(qū)域，并與GCC建立連接后，將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給適當(dāng)?shù)腉CC。這種衛(wèi)星存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式適用于海洋及偏遠(yuǎn)地區(qū)Teledesic nTeledesic （“千星”）系統(tǒng)將通過(guò)288個(gè)LEO衛(wèi)星組成的星座系統(tǒng)提供全球性的光纖質(zhì)量通信連接。Teledesic系統(tǒng)是迄今為止最雄心勃勃的低地軌道通信星座系統(tǒng)，其衛(wèi)星數(shù)量之多最初計(jì)劃為840+84(備用）=924顆衛(wèi)星，建造成本之高(最初估計(jì)為90億美元)，創(chuàng)低軌道(LEO)星座系統(tǒng)之最。（

8、王秉均“數(shù)字衛(wèi)星通信”p383) n衛(wèi)星：三軸穩(wěn)定。太陽(yáng)能板?？梢员?0多種不同的運(yùn)載火箭發(fā)射。n有效負(fù)載：每個(gè)衛(wèi)星的天線的覆蓋跨度大約為700km，大相控天線陣。n原籍國(guó)：美國(guó)n用戶：Teledesic（泰勒德西克）公司n發(fā)射：計(jì)劃將于2002年，一箭多星，采用20多種不同發(fā)射器。n軌道：LEO，700km，準(zhǔn)太陽(yáng)同步極軌道（98.2度），12個(gè)軌道平面、每平面24顆星。n設(shè)計(jì)壽命：10年 Ellipso nEllipso(橢圓星軌）是一項(xiàng)由移動(dòng)通信股份有限公司發(fā)起的耗資910百萬(wàn)美元的工程。它計(jì)劃將17個(gè)衛(wèi)星安置在取得專利權(quán)的MEO軌道上，使用寬帶CDMA來(lái)提供聲音、數(shù)據(jù)、傳真、尋呼、信息

9、和GPS等服務(wù)項(xiàng)目。Ellipso將使用GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型做為它的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)，支持SS7。 （王秉均“數(shù)字衛(wèi)星通信”p388) n特征衛(wèi)星每顆星含19個(gè)波束，重約500Kg，壽命5年1個(gè)赤道面軌道（稱為康和梭）6顆星，近地點(diǎn)4000Km，遠(yuǎn)地點(diǎn)7800Km周期3-5h。2個(gè)傾斜橢圓軌道（稱為北地梭10顆星，傾角116.5，近地點(diǎn)520Km，遠(yuǎn)地點(diǎn)7800Km，周期3h。容量9600 bps雙向費(fèi)用終端機(jī)預(yù)期1000美元（2001年中期），最終500美元使用費(fèi)用固定服務(wù)每分鐘0.12美元。移動(dòng)服務(wù)每分鐘0.50美元。nELLIPSO使用CDMA體制，得到最有效的容納能力。話音編碼速率4800b

10、ps，數(shù)據(jù)速率將更高，支持28.8Kbps,在非對(duì)稱模式中甚至更高。其他增值服務(wù)包括統(tǒng)一信息、全球定位等。n用戶終端上行頻率1610.0-1626.5MHz（L頻段）；接收頻率2483.52500.0MHz（S頻段）。ELLIPSO信號(hào)可以在兩個(gè)帶寬輸送：2.5MHz或5MHz，這依賴于服務(wù)的種類和環(huán)境。通常，移動(dòng)和手持用戶將被指定在寬帶，而固定用戶被指定在窄帶。nELLIPSO也使用3G空中接口。這有助于減少終端成本，使得更容易提供先進(jìn)的無(wú)線服務(wù)。 ICO n ICO(中圓形軌道）系統(tǒng)是目前最受歡迎的移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)之一，空間段由10顆分布在兩個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星高度為10355km,每個(gè)軌道平面上還配有一顆備用星。n ICO的支持者是地面蜂房網(wǎng)絡(luò)先驅(qū)McCaw，他領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際投資者提供12億美元。總部在倫敦和洛杉磯。 n歷史 1995.1 海事衛(wèi)星組織發(fā)起成立ICO全球通信公司。 1995.10 休斯公司簽署合同，提供衛(wèi)星制造。 1995.12 休斯公司簽署合同，提供衛(wèi)星發(fā)射。 2001.6.19 發(fā)射第1顆衛(wèi)星。 目前 已建立衛(wèi)星控制、網(wǎng)絡(luò)管理中心、12個(gè)衛(wèi)星接入節(jié)點(diǎn)；地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入測(cè)試；在10個(gè)國(guó)家獲得運(yùn)營(yíng)許可證。 2002 大范圍用戶測(cè)試。 2003 將發(fā)射商用衛(wèi)星。 n 另外，