船舶通信設(shè)備課件

第六章船舶通信設(shè)備2023/1/3第六章船舶通信設(shè)備第六章船舶通信設(shè)備2022/12/18第六章船舶通信設(shè)備1本篇應(yīng)了解和掌握的主要知識主要技術(shù)COSPAS-SARSAT系統(tǒng)（406MHz示位標(biāo)）海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)組成、特點(diǎn)、信道構(gòu)成、各種通信業(yè)務(wù)的接續(xù)過程衛(wèi)星通信基本知識什么是衛(wèi)星通信、特點(diǎn)、通信衛(wèi)星123多址通信終端技術(shù)①②Inmarsat系統(tǒng)(B/F、C船站）③主要涉及的問題第六章船舶通信設(shè)備本篇應(yīng)了解和掌握的主要知識主要技術(shù)COSPAS-SARSAT2信源變換器傳輸信道調(diào)制多址通信（多用戶共享資源）2.抗干擾多路復(fù)用分集技術(shù)信源數(shù)字化語音壓縮編碼天線控制發(fā)送器接收器信宿變換器多址聯(lián)接差錯控制編碼均衡技術(shù)1.系統(tǒng)構(gòu)成解調(diào)衛(wèi)星第六章船舶通信設(shè)備信源傳輸信道調(diào)制多址通信2.抗干擾多路復(fù)用分集技術(shù)信源數(shù)字化3GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)第六章衛(wèi)星通信緒論

航海學(xué)院通信教研室第六章船舶通信設(shè)備GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)第六章船舶通信設(shè)備4一、二、三、四、五、第六章衛(wèi)星通信緒論衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)通信衛(wèi)星衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)衛(wèi)星通信中的主要技術(shù)思考題第六章船舶通信設(shè)備一、第六章衛(wèi)星通信緒論衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)通信衛(wèi)星衛(wèi)星通5什么是衛(wèi)星通信？

一、衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)衛(wèi)星作為中繼兩個或多個地球站

間進(jìn)行的通信1.1）衛(wèi)星通信：2）地球站：地球站是指設(shè)在地球上(包括地面、海洋和低層大氣層中)的無線電通信站。包括：固定地球站和移動地球站。固定地球站通常指連接地面用戶的地面站，而移動地球站通常指安裝在移動體上的地球站。第六章船舶通信設(shè)備什么是衛(wèi)星通信？一、衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)衛(wèi)星作為中繼1.1）衛(wèi)星61）衛(wèi)星2）地球站移動地球站船載站車載站機(jī)載站地面站地面站地面站固定地球站衛(wèi)星通信第六章船舶通信設(shè)備1）衛(wèi)星2）地球站移動地球站船載站車載站機(jī)載站地面站地面站地7長、中波短

波超短波微波2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)便于多址連接機(jī)動靈活，不受地理?xiàng)l件的限制頻帶寬、容量大一次轉(zhuǎn)接，通信質(zhì)量好，可靠性高通信成本與距離無關(guān)缺點(diǎn)：需要先進(jìn)的空間技術(shù)傳輸距離較遠(yuǎn)，有較大的信號延遲衛(wèi)星壽命短，壽命約為3-10年

第六章船舶通信設(shè)備長、中波短波超短波微波2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：第六章船8二、通信衛(wèi)星

1.衛(wèi)星的組成及其作用組成：通信裝置：轉(zhuǎn)發(fā)器--雙工器、接收機(jī)、變頻器、發(fā)射機(jī)天線

轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量決定衛(wèi)星的容量，可達(dá)幾十個

控制裝置：控制衛(wèi)星的運(yùn)行姿態(tài)和位置

電源裝置：太陽能電池、蓄電池—為電氣設(shè)備供電作用：

作為無線通信的中繼站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線通信第六章船舶通信設(shè)備二、通信衛(wèi)星1.衛(wèi)星的組成及其作用第六章船舶通信設(shè)備9按傾角按高度赤道軌道（ⅰ=00，軌道面與赤道面重合）極軌道（ⅰ=900，穿過南北極）傾斜軌道（00<ⅰ<900）2.衛(wèi)星分類低（h﹤5000km）中（h:5000～20000km）高（h>20000km）通信衛(wèi)星的仰角和方位角方位角：以正北為基準(zhǔn)順時針轉(zhuǎn)動到衛(wèi)星在地平線上方向的角度。

仰角：從地平線仰起到衛(wèi)星所轉(zhuǎn)動的角度。第六章船舶通信設(shè)備按傾角按高度赤道軌道（ⅰ=00，軌道面與赤道面重合10●●●赤道軌道極軌道傾斜軌道各種軌道示意圖第六章船舶通信設(shè)備●●●赤道軌道各種軌道示意圖第六章船舶通信設(shè)備11覆蓋面大（42%）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)不復(fù)雜，存在盲區(qū)傳輸損耗和時延大衛(wèi)星數(shù)量有限?！o止衛(wèi)星3.特殊的一類衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：赤道軌道，高軌道(36000km)，衛(wèi)星運(yùn)行方向、周期與地球自轉(zhuǎn)方向、周期相同特點(diǎn)：第六章船舶通信設(shè)備覆蓋面大（42%）→靜止衛(wèi)星3.特殊的一類衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：124.星蝕和日凌中斷日凌中斷太陽、衛(wèi)星、地球依次排列為一直線地球站天線對著衛(wèi)星的同時也正對著太陽，太陽噪聲最大每年春分、秋分前后數(shù)日，白天中午條件：原因：時間：日凌中斷1）第六章船舶通信設(shè)備4.星蝕和日凌中斷日凌中斷太陽、衛(wèi)星、地球地球站天線對著13星蝕太陽、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23天，夜間條件：原因：時間：星蝕2）第六章船舶通信設(shè)備星蝕太陽、地球、衛(wèi)星太陽能電池不工作，春分、秋分前后23天，145.影響衛(wèi)星通信的其他因素1）攝動現(xiàn)象：理想情況下衛(wèi)星應(yīng)在定點(diǎn)位置按指定的軌道運(yùn)行，但由于衛(wèi)星運(yùn)行中會受到太陽、地球、月亮的引力的影響及地球大氣層阻力的影響和太陽輻射壓力的影響，使衛(wèi)星運(yùn)行的實(shí)際軌道不斷發(fā)生不同程度地偏離理想軌道的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象稱為攝動要控制衛(wèi)星的運(yùn)行姿態(tài)和位置2）其他因素：惡劣的氣候降雨大氣噪聲電離層閃爍太陽黑子活動第六章船舶通信設(shè)備5.影響衛(wèi)星通信的其他因素1）攝動現(xiàn)象：理想情況下衛(wèi)星15①②③④⑤四、衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)電波應(yīng)能穿透電離層且傳播過程中衰減要??；天線系統(tǒng)接收的外部噪聲要?。挥休^寬的頻帶，較大的通信容量，滿足信息傳輸?shù)囊?；能充分利用現(xiàn)有的通信技術(shù)；與其它通信、雷達(dá)等電子系統(tǒng)間的干擾要小。１．衛(wèi)星通信頻段的選擇原則：第六章船舶通信設(shè)備四、衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)電波應(yīng)能穿透電離層且傳播過程中16２．衛(wèi)星通信的頻段選擇穿透電離層頻率足夠高傳輸衰減要小引入的外部噪聲要小工作頻率增高噪聲影響可忽略但是，隨著頻率升高，特別是在10GHz以上時綜合考慮，1GHz～10GHz是衛(wèi)星通信的最佳頻段，稱為衛(wèi)星通信的電波之窗１）２）３）云、水蒸氣、氧氣、雨等噪聲增加４）工作頻率＞1GHz時第六章船舶通信設(shè)備２．衛(wèi)星通信的頻段選擇穿透電離層頻率足夠高傳輸17２．衛(wèi)星通信的頻段：ITU分配給衛(wèi)星通信頻道現(xiàn)在擴(kuò)展為117MHz--275GHz第六章船舶通信設(shè)備２．衛(wèi)星通信的頻段：ITU分配給衛(wèi)星通信頻道現(xiàn)在擴(kuò)展為11183.衛(wèi)星通信的主要性能參數(shù)

（1）天線增益---定向天線增益

天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，通常用G表示，定義為定向天線輻射時接收到的最大功率與無方向性天線輻射時接收到的功率之比。實(shí)際天線增益通常按下式計(jì)算：G=(4πA)η/λ2式中：A為天線的口徑面積（m2）；λ為工作波長（m）；η為天線效率。（2）載噪比

載噪比是指載波功率與噪聲功率之比，它是決定衛(wèi)星通信線路性能的基本參數(shù)，通常用C/N表示。

第六章船舶通信設(shè)備3.衛(wèi)星通信的主要性能參數(shù)第六章船舶通信設(shè)備19

（3）全向有效輻射功率EIRP

設(shè)發(fā)射機(jī)的功放輸出功率為PT，發(fā)射天線的增益為GT，全向有效輻射功率是指PT與天線增益GT的乘積，則有：EIRP=PT×GT

。（4）接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)是衡量接收系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)。定義為接收天線增益與接收系統(tǒng)噪聲溫度之比，也稱為G/T值。G/T值較大為好。

第六章船舶通信設(shè)備（3）全向有效輻射功率EIRP第六章船舶通信設(shè)備201.多路復(fù)用：在基帶內(nèi)復(fù)用同一信道，互不干擾傳輸多路信號，收端能將各路信號分離多用戶信號的合并和分離1）定義：2）技術(shù)難點(diǎn)：3）海事衛(wèi)星通信主要涉及的多路復(fù)用：FDMTDM①②四、衛(wèi)星通信中的主要技術(shù)第六章船舶通信設(shè)備1.多路復(fù)用：在基帶內(nèi)復(fù)用同一信道，互不干擾傳輸多路信號，收21（1）FDM

復(fù)用技術(shù)通常用于傳輸語音信號。是指將多路信號通過調(diào)制分別搬移到基帶信道的不同頻段，同時占用一個基帶信道進(jìn)行傳輸。4）多路復(fù)用技術(shù)（頻分多路）FrequencyDivisionMultiplex第六章船舶通信設(shè)備（1）FDM復(fù)用技術(shù)通常用于傳輸語音信號。是指將多路信號通22（時分多路）TimeDivisionMultiplex

(2)TDM是指多路信號用同一載波在不同時隙交替占用同一信道進(jìn)行傳輸。具體說來是將信道不同的工作時隙指定給各個不同的用戶，以時間來彼此分割達(dá)到同信道而不同時的多元通信。第六章船舶通信設(shè)備（時分多路）TimeDivisionMultiple232.多址聯(lián)接：在射頻信道復(fù)用多個地球站利用同一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)雙邊或多邊通信的聯(lián)接方式。1)定義2）海事衛(wèi)星通信主要涉及的多址聯(lián)接：FDMA（頻分多址）TDMA（時分多址）①②③④SDMA（空分多址）CDMA（碼分多址）第六章船舶通信設(shè)備2.多址聯(lián)接：在射頻信道復(fù)用多個地球站利用同一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)雙邊243）.頻分多址（FDMA-FrequencyDivisionMultipleAccess

）（1)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示意圖地球站作為其載波第六章船舶通信設(shè)備3）.頻分多址（FDMA-FrequencyDivis25（2)FDMA的三種方式

①單址載波:

②多址載波:

單址載波是指一個載波只傳一路信號，每個地球站與其它不同的地球站通信時采用各自不同的載波以實(shí)現(xiàn)多路通信。多址載波是指每個地球站只允許發(fā)射一個載波，但一個載波可傳多路信號，各地球站利用基帶多路復(fù)用進(jìn)行信道定向，實(shí)現(xiàn)多路通信。第六章船舶通信設(shè)備（2)FDMA的三種方式單址載波是指一個載波只傳一路信號，每26是指每個載波只傳一路信號，每個地球站只有在需要通信時才被分配給載波，即按需分配載波信道，通信結(jié)束后信道隨即被收回。③單路單載波（SCPC-SingleChannelPerCarrier）:④單路單載波2個優(yōu)點(diǎn)：

每個地球站按需分配載波；信道利用率高第六章船舶通信設(shè)備是指每個載波只傳一路信號，每個地球站只有在需要通信時才被分配273）時分多址（TDMA）（1）定義：將衛(wèi)星工作時間分成周期性的不重疊分給各使用，它利用轉(zhuǎn)發(fā)器不同的工作時間區(qū)分各地球站。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)器時間分配若干個時隙地球站第六章船舶通信設(shè)備3）時分多址（TDMA）（1）定義：將衛(wèi)星工作時間分成周期性28（3）TDMA5個主要優(yōu)點(diǎn)：

各地球站載波信號頻率相同，但發(fā)射時間不同 衛(wèi)星上一個轉(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 FDMA方式能更充分利用轉(zhuǎn)發(fā)器的輸出功率

在TDMA方式中，為建立精確同步，需要確定一個地球站為基準(zhǔn)站，其它各地球站從基準(zhǔn)站的射頻信號中提取位同步及幀同步信號。在國際移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通常以岸站（CES）作為基準(zhǔn)站。（2）基準(zhǔn)站：第六章船舶通信設(shè)備（3）TDMA5個主要優(yōu)點(diǎn)：在TDMA方式中，為建立精確同29預(yù)備知識：點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式點(diǎn)波束模式：全球覆蓋模式:4）空分多址（SDMA-SpaceDivisionMultipleAccess

）將衛(wèi)星發(fā)射功率集中在一些航運(yùn)密集，通信業(yè)務(wù)繁忙的地區(qū)，以便為這一地區(qū)提供更多的通信線路，并可進(jìn)一步減小移動站的體積。除了給航運(yùn)密集的地區(qū)提供足夠的能量、保證其正常通信外，也兼顧航運(yùn)稀疏過往船舶較少的地區(qū)，使得航行于世界任何地區(qū)的船舶能夠利用衛(wèi)星進(jìn)行通信。第六章船舶通信設(shè)備預(yù)備知識：點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式點(diǎn)波束模式：4）空分多址（30SDMA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（1）定義：將地球空間分割成多個，利用衛(wèi)星天線波束在空間指向的差異來，即以各地球站所處點(diǎn)波束區(qū)域的不同來區(qū)分各站址。點(diǎn)波束區(qū)區(qū)分各地球站第六章船舶通信設(shè)備SDMA示意圖地球站12地球站11地球站1n地球站m1地31（3）特征（4）主要特點(diǎn)

① ② ③ ④衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。頻率利用率高，通信容量大；發(fā)射能量集中，通信效果好；衛(wèi)星對其它地面系統(tǒng)的干擾??；衛(wèi)星控制要求高。第六章船舶通信設(shè)備（3）特征衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。頻32點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）注：①圖中實(shí)線范圍為全球波束②藍(lán)色陰影區(qū)為點(diǎn)波束③小紅圈為地面站

第六章船舶通信設(shè)備點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）注：①圖中實(shí)線范圍334.信道分配電傳信道采用預(yù)分配方式電話信道采用按需分配方式1）主要的信道分配方式：①預(yù)分配方式：②按需分配方式：每個地球站預(yù)分配一些固定信道。劃定的信道，按需分配使用。③在Inmarsat系統(tǒng)中一般遵循原則：第六章船舶通信設(shè)備4.信道分配電傳信道采用預(yù)分配方式1）主要的信道分配方式：①342）按需分配方式的優(yōu)點(diǎn)：信道集中控制和管理，按需分配使用，通信結(jié)束收回信道。3）按需分配方式的特殊要求：需要在系統(tǒng)中增加了一個網(wǎng)絡(luò)控制中心站，用于對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的SCPC信道進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，統(tǒng)一分配使用。增加一個專用的公共信道，供所有地球站發(fā)送通信申請、拆線等信號，以及網(wǎng)絡(luò)控制中心站發(fā)送信道分配、信道忙閑等信號，并規(guī)定所有地球站在空閑時守聽在該專用的公共信道上。（1）（2）第六章船舶通信設(shè)備2）按需分配方式的優(yōu)點(diǎn)：信道集中控制和管理，按需分配使用，通35電話局SCPC站B電話局SCPC站A網(wǎng)控中心公用信令信道話音信道公用信令信道f申請分配按需分配SCPC工作流程第六章船舶通信設(shè)備電話局SCPC站B電話局SCPC站A網(wǎng)控中心公用信令信道話音36①首先，A站用戶通過專用的公共信道向網(wǎng)絡(luò)控制中心站發(fā)送向B站用戶通信的申請，請求分配信道；②網(wǎng)絡(luò)控制中心站收到申請后立即查詢存儲在微機(jī)中全系統(tǒng)的頻率表，找出一對空閑信道，并通過專用公共信道向A站和B站發(fā)送信道分配信息；③B站空閑時守聽在公共信道上，A站發(fā)送申請后也轉(zhuǎn)入守聽公共信道，A、B兩站均收到分配信息并自動控制收發(fā)設(shè)備調(diào)諧到分配的收發(fā)頻率對上。此時，信道建立可以通信了。第六章船舶通信設(shè)備①首先，A站用戶通過專用的公共信道向網(wǎng)絡(luò)控制中心站發(fā)送向B371．什么是衛(wèi)星通信？實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的條件是什么？2．什么是地球站？什么是固定地球站？什么是移動地球站？3．衛(wèi)星通信具有哪些特點(diǎn)？4．通信衛(wèi)星由哪幾部分組成？它的主要作用是什么？5．衛(wèi)星是如何分類的？什么是靜止衛(wèi)星？靜止衛(wèi)星具有哪些特點(diǎn)？6．什么是日凌中斷？什么是星蝕？思考題第六章船舶通信設(shè)備1．什么是衛(wèi)星通信？實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的條件是什么？思考題第六章船387．什么是多路復(fù)用？什么是頻分多路復(fù)用，有何特點(diǎn)？什么是時分多路復(fù)用，有何特點(diǎn)？8．什么是多址聯(lián)接？多址聯(lián)接技術(shù)有哪些？9．SCPC稱為什么？它是一種什么技術(shù)？10．什么叫預(yù)分配方式？什么叫按需分配方式？在國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)中，通常電話信道采用什么分配方式？電傳信道采用什么分配方式？思考題第六章船舶通信設(shè)備7．什么是多路復(fù)用？什么是頻分多路復(fù)用，有何特點(diǎn)？什么是時分391.下列各技術(shù)中哪個屬于多址聯(lián)接技術(shù)？FDMTDMSDM2.下列各技術(shù)中哪些屬于多路復(fù)用技術(shù)？FDMFDMATDMACDMA3.SCPC稱為什么？它是一種什么技術(shù)？4.Inmarsat系統(tǒng)中，通常電傳信道采用什么分配方式？電話信道采用什么分配方式？你掌握了嗎？第六章船舶通信設(shè)備1.下列各技術(shù)中哪個屬于多址聯(lián)接技術(shù)？你掌握了嗎？第六章船舶40演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2023/1/3第六章船舶通信設(shè)備演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew41第六章船舶通信設(shè)備2023/1/3第六章船舶通信設(shè)備第六章船舶通信設(shè)備2022/12/18第六章船舶通信設(shè)備42本篇應(yīng)了解和掌握的主要知識主要技術(shù)COSPAS-SARSAT系統(tǒng)（406MHz示位標(biāo)）海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)組成、特點(diǎn)、信道構(gòu)成、各種通信業(yè)務(wù)的接續(xù)過程衛(wèi)星通信基本知識什么是衛(wèi)星通信、特點(diǎn)、通信衛(wèi)星123多址通信終端技術(shù)①②Inmarsat系統(tǒng)(B/F、C船站）③主要涉及的問題第六章船舶通信設(shè)備本篇應(yīng)了解和掌握的主要知識主要技術(shù)COSPAS-SARSAT43信源變換器傳輸信道調(diào)制多址通信（多用戶共享資源）2.抗干擾多路復(fù)用分集技術(shù)信源數(shù)字化語音壓縮編碼天線控制發(fā)送器接收器信宿變換器多址聯(lián)接差錯控制編碼均衡技術(shù)1.系統(tǒng)構(gòu)成解調(diào)衛(wèi)星第六章船舶通信設(shè)備信源傳輸信道調(diào)制多址通信2.抗干擾多路復(fù)用分集技術(shù)信源數(shù)字化44GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)第六章衛(wèi)星通信緒論

航海學(xué)院通信教研室第六章船舶通信設(shè)備GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)第六章船舶通信設(shè)備45一、二、三、四、五、第六章衛(wèi)星通信緒論衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)通信衛(wèi)星衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)衛(wèi)星通信中的主要技術(shù)思考題第六章船舶通信設(shè)備一、第六章衛(wèi)星通信緒論衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)通信衛(wèi)星衛(wèi)星通46什么是衛(wèi)星通信？

一、衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)衛(wèi)星作為中繼兩個或多個地球站

間進(jìn)行的通信1.1）衛(wèi)星通信：2）地球站：地球站是指設(shè)在地球上(包括地面、海洋和低層大氣層中)的無線電通信站。包括：固定地球站和移動地球站。固定地球站通常指連接地面用戶的地面站，而移動地球站通常指安裝在移動體上的地球站。第六章船舶通信設(shè)備什么是衛(wèi)星通信？一、衛(wèi)星通信及其特點(diǎn)衛(wèi)星作為中繼1.1）衛(wèi)星471）衛(wèi)星2）地球站移動地球站船載站車載站機(jī)載站地面站地面站地面站固定地球站衛(wèi)星通信第六章船舶通信設(shè)備1）衛(wèi)星2）地球站移動地球站船載站車載站機(jī)載站地面站地面站地48長、中波短

波超短波微波2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)便于多址連接機(jī)動靈活，不受地理?xiàng)l件的限制頻帶寬、容量大一次轉(zhuǎn)接，通信質(zhì)量好，可靠性高通信成本與距離無關(guān)缺點(diǎn)：需要先進(jìn)的空間技術(shù)傳輸距離較遠(yuǎn)，有較大的信號延遲衛(wèi)星壽命短，壽命約為3-10年

第六章船舶通信設(shè)備長、中波短波超短波微波2.衛(wèi)星通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：第六章船49二、通信衛(wèi)星

1.衛(wèi)星的組成及其作用組成：通信裝置：轉(zhuǎn)發(fā)器--雙工器、接收機(jī)、變頻器、發(fā)射機(jī)天線

轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量決定衛(wèi)星的容量，可達(dá)幾十個

控制裝置：控制衛(wèi)星的運(yùn)行姿態(tài)和位置

電源裝置：太陽能電池、蓄電池—為電氣設(shè)備供電作用：

作為無線通信的中繼站，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線通信第六章船舶通信設(shè)備二、通信衛(wèi)星1.衛(wèi)星的組成及其作用第六章船舶通信設(shè)備50按傾角按高度赤道軌道（ⅰ=00，軌道面與赤道面重合）極軌道（ⅰ=900，穿過南北極）傾斜軌道（00<ⅰ<900）2.衛(wèi)星分類低（h﹤5000km）中（h:5000～20000km）高（h>20000km）通信衛(wèi)星的仰角和方位角方位角：以正北為基準(zhǔn)順時針轉(zhuǎn)動到衛(wèi)星在地平線上方向的角度。

仰角：從地平線仰起到衛(wèi)星所轉(zhuǎn)動的角度。第六章船舶通信設(shè)備按傾角按高度赤道軌道（ⅰ=00，軌道面與赤道面重合51●●●赤道軌道極軌道傾斜軌道各種軌道示意圖第六章船舶通信設(shè)備●●●赤道軌道各種軌道示意圖第六章船舶通信設(shè)備52覆蓋面大（42%）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)不復(fù)雜，存在盲區(qū)傳輸損耗和時延大衛(wèi)星數(shù)量有限?！o止衛(wèi)星3.特殊的一類衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：赤道軌道，高軌道(36000km)，衛(wèi)星運(yùn)行方向、周期與地球自轉(zhuǎn)方向、周期相同特點(diǎn)：第六章船舶通信設(shè)備覆蓋面大（42%）→靜止衛(wèi)星3.特殊的一類衛(wèi)星靜止衛(wèi)星：534.星蝕和日凌中斷日凌中斷太陽、衛(wèi)星、地球依次排列為一直線地球站天線對著衛(wèi)星的同時也正對著太陽，太陽噪聲最大每年春分、秋分前后數(shù)日，白天中午條件：原因：時間：日凌中斷1）第六章船舶通信設(shè)備4.星蝕和日凌中斷日凌中斷太陽、衛(wèi)星、地球地球站天線對著54星蝕太陽、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23天，夜間條件：原因：時間：星蝕2）第六章船舶通信設(shè)備星蝕太陽、地球、衛(wèi)星太陽能電池不工作，春分、秋分前后23天，555.影響衛(wèi)星通信的其他因素1）攝動現(xiàn)象：理想情況下衛(wèi)星應(yīng)在定點(diǎn)位置按指定的軌道運(yùn)行，但由于衛(wèi)星運(yùn)行中會受到太陽、地球、月亮的引力的影響及地球大氣層阻力的影響和太陽輻射壓力的影響，使衛(wèi)星運(yùn)行的實(shí)際軌道不斷發(fā)生不同程度地偏離理想軌道的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象稱為攝動要控制衛(wèi)星的運(yùn)行姿態(tài)和位置2）其他因素：惡劣的氣候降雨大氣噪聲電離層閃爍太陽黑子活動第六章船舶通信設(shè)備5.影響衛(wèi)星通信的其他因素1）攝動現(xiàn)象：理想情況下衛(wèi)星56①②③④⑤四、衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)電波應(yīng)能穿透電離層且傳播過程中衰減要??；天線系統(tǒng)接收的外部噪聲要??；有較寬的頻帶，較大的通信容量，滿足信息傳輸?shù)囊螅荒艹浞掷矛F(xiàn)有的通信技術(shù)；與其它通信、雷達(dá)等電子系統(tǒng)間的干擾要小。１．衛(wèi)星通信頻段的選擇原則：第六章船舶通信設(shè)備四、衛(wèi)星通信頻段及主要性能參數(shù)電波應(yīng)能穿透電離層且傳播過程中57２．衛(wèi)星通信的頻段選擇穿透電離層頻率足夠高傳輸衰減要小引入的外部噪聲要小工作頻率增高噪聲影響可忽略但是，隨著頻率升高，特別是在10GHz以上時綜合考慮，1GHz～10GHz是衛(wèi)星通信的最佳頻段，稱為衛(wèi)星通信的電波之窗１）２）３）云、水蒸氣、氧氣、雨等噪聲增加４）工作頻率＞1GHz時第六章船舶通信設(shè)備２．衛(wèi)星通信的頻段選擇穿透電離層頻率足夠高傳輸58２．衛(wèi)星通信的頻段：ITU分配給衛(wèi)星通信頻道現(xiàn)在擴(kuò)展為117MHz--275GHz第六章船舶通信設(shè)備２．衛(wèi)星通信的頻段：ITU分配給衛(wèi)星通信頻道現(xiàn)在擴(kuò)展為11593.衛(wèi)星通信的主要性能參數(shù)

（1）天線增益---定向天線增益

天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，通常用G表示，定義為定向天線輻射時接收到的最大功率與無方向性天線輻射時接收到的功率之比。實(shí)際天線增益通常按下式計(jì)算：G=(4πA)η/λ2式中：A為天線的口徑面積（m2）；λ為工作波長（m）；η為天線效率。（2）載噪比

載噪比是指載波功率與噪聲功率之比，它是決定衛(wèi)星通信線路性能的基本參數(shù)，通常用C/N表示。

第六章船舶通信設(shè)備3.衛(wèi)星通信的主要性能參數(shù)第六章船舶通信設(shè)備60

（3）全向有效輻射功率EIRP

設(shè)發(fā)射機(jī)的功放輸出功率為PT，發(fā)射天線的增益為GT，全向有效輻射功率是指PT與天線增益GT的乘積，則有：EIRP=PT×GT

。（4）接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)是衡量接收系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)。定義為接收天線增益與接收系統(tǒng)噪聲溫度之比，也稱為G/T值。G/T值較大為好。

第六章船舶通信設(shè)備（3）全向有效輻射功率EIRP第六章船舶通信設(shè)備611.多路復(fù)用：在基帶內(nèi)復(fù)用同一信道，互不干擾傳輸多路信號，收端能將各路信號分離多用戶信號的合并和分離1）定義：2）技術(shù)難點(diǎn)：3）海事衛(wèi)星通信主要涉及的多路復(fù)用：FDMTDM①②四、衛(wèi)星通信中的主要技術(shù)第六章船舶通信設(shè)備1.多路復(fù)用：在基帶內(nèi)復(fù)用同一信道，互不干擾傳輸多路信號，收62（1）FDM

復(fù)用技術(shù)通常用于傳輸語音信號。是指將多路信號通過調(diào)制分別搬移到基帶信道的不同頻段，同時占用一個基帶信道進(jìn)行傳輸。4）多路復(fù)用技術(shù)（頻分多路）FrequencyDivisionMultiplex第六章船舶通信設(shè)備（1）FDM復(fù)用技術(shù)通常用于傳輸語音信號。是指將多路信號通63（時分多路）TimeDivisionMultiplex

(2)TDM是指多路信號用同一載波在不同時隙交替占用同一信道進(jìn)行傳輸。具體說來是將信道不同的工作時隙指定給各個不同的用戶，以時間來彼此分割達(dá)到同信道而不同時的多元通信。第六章船舶通信設(shè)備（時分多路）TimeDivisionMultiple642.多址聯(lián)接：在射頻信道復(fù)用多個地球站利用同一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)雙邊或多邊通信的聯(lián)接方式。1)定義2）海事衛(wèi)星通信主要涉及的多址聯(lián)接：FDMA（頻分多址）TDMA（時分多址）①②③④SDMA（空分多址）CDMA（碼分多址）第六章船舶通信設(shè)備2.多址聯(lián)接：在射頻信道復(fù)用多個地球站利用同一顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)雙邊653）.頻分多址（FDMA-FrequencyDivisionMultipleAccess

）（1)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示意圖地球站作為其載波第六章船舶通信設(shè)備3）.頻分多址（FDMA-FrequencyDivis66（2)FDMA的三種方式

①單址載波:

②多址載波:

單址載波是指一個載波只傳一路信號，每個地球站與其它不同的地球站通信時采用各自不同的載波以實(shí)現(xiàn)多路通信。多址載波是指每個地球站只允許發(fā)射一個載波，但一個載波可傳多路信號，各地球站利用基帶多路復(fù)用進(jìn)行信道定向，實(shí)現(xiàn)多路通信。第六章船舶通信設(shè)備（2)FDMA的三種方式單址載波是指一個載波只傳一路信號，每67是指每個載波只傳一路信號，每個地球站只有在需要通信時才被分配給載波，即按需分配載波信道，通信結(jié)束后信道隨即被收回。③單路單載波（SCPC-SingleChannelPerCarrier）:④單路單載波2個優(yōu)點(diǎn)：

每個地球站按需分配載波；信道利用率高第六章船舶通信設(shè)備是指每個載波只傳一路信號，每個地球站只有在需要通信時才被分配683）時分多址（TDMA）（1）定義：將衛(wèi)星工作時間分成周期性的不重疊分給各使用，它利用轉(zhuǎn)發(fā)器不同的工作時間區(qū)分各地球站。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)器時間分配若干個時隙地球站第六章船舶通信設(shè)備3）時分多址（TDMA）（1）定義：將衛(wèi)星工作時間分成周期性69（3）TDMA5個主要優(yōu)點(diǎn)：

各地球站載波信號頻率相同，但發(fā)射時間不同 衛(wèi)星上一個轉(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 FDMA方式能更充分利用轉(zhuǎn)發(fā)器的輸出功率

在TDMA方式中，為建立精確同步，需要確定一個地球站為基準(zhǔn)站，其它各地球站從基準(zhǔn)站的射頻信號中提取位同步及幀同步信號。在國際移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中通常以岸站（CES）作為基準(zhǔn)站。（2）基準(zhǔn)站：第六章船舶通信設(shè)備（3）TDMA5個主要優(yōu)點(diǎn)：在TDMA方式中，為建立精確同70預(yù)備知識：點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式點(diǎn)波束模式：全球覆蓋模式:4）空分多址（SDMA-SpaceDivisionMultipleAccess

）將衛(wèi)星發(fā)射功率集中在一些航運(yùn)密集，通信業(yè)務(wù)繁忙的地區(qū)，以便為這一地區(qū)提供更多的通信線路，并可進(jìn)一步減小移動站的體積。除了給航運(yùn)密集的地區(qū)提供足夠的能量、保證其正常通信外，也兼顧航運(yùn)稀疏過往船舶較少的地區(qū)，使得航行于世界任何地區(qū)的船舶能夠利用衛(wèi)星進(jìn)行通信。第六章船舶通信設(shè)備預(yù)備知識：點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式點(diǎn)波束模式：4）空分多址（71SDMA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（1）定義：將地球空間分割成多個，利用衛(wèi)星天線波束在空間指向的差異來，即以各地球站所處點(diǎn)波束區(qū)域的不同來區(qū)分各站址。點(diǎn)波束區(qū)區(qū)分各地球站第六章船舶通信設(shè)備SDMA示意圖地球站12地球站11地球站1n地球站m1地72（3）特征（4）主要特點(diǎn)

① ② ③ ④衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。頻率利用率高，通信容量大；發(fā)射能量集中，通信效果好；衛(wèi)星對其它地面系統(tǒng)的干擾?。恍l(wèi)星控制要求高。第六章船舶通信設(shè)備（3）特征衛(wèi)星有多個窄波束，每個波束覆蓋地球表面一定區(qū)域。頻73點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）注：①圖中實(shí)線范圍為全球波束②藍(lán)色陰影區(qū)為點(diǎn)波束③小紅圈為地面站

第六章船舶通信設(shè)備點(diǎn)波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）注：①圖中實(shí)線范圍74