衛(wèi)星通信第七章

衛(wèi)星通信

電子信息工程系通信教研室2011-2012年度華北科技學(xué)院通信工程專業(yè)課程第七章衛(wèi)星通信線路計算與衛(wèi)星通信系統(tǒng)舉例17.1接收機輸入端的載波噪聲比1.接收機輸入端的信號功率

如果某系統(tǒng)中的發(fā)射天線與接收天線之間的距離為d，收發(fā)兩端天線的增益相等，接收點的信號功率為：GR=GR=PT發(fā)射功率，GT發(fā)射天線增益，ηR為接收天線效率，AR為接收天線開口面積27.1接收機輸入端的載波噪聲比1.接收機輸入端的信號功率

AR為接收天線開口面積GR=GR=D：拋物面天線口面直徑。則：接收天線的增益為3

當(dāng)以PT功率發(fā)射，同時發(fā)信天線的功率增益為GT時，那么接收站所接收的信號功率C可用下式表示：其中Lp=（4πd/λ）2為自由空間的傳輸衰減。此外，還應(yīng)考慮電波穿過對流層和電離層的影響：

1.接收機輸入端的信號功率4對流層的影響大氣中自由電子、離子、氧和水汽分子對電波的吸收衰減5雨衰:

由雨滴和霧對微波能量的吸收和散射產(chǎn)生，并隨著頻率的增大而加大。通常在Ku頻段及其以上的頻段，雨衰的影響不容忽視。雨衰的大小與雨量和電波穿過雨區(qū)的有效傳輸距離有關(guān)。對流層的影響6不同仰角時的雨衰頻率特性7

衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的工作頻率一般較低，電離層閃爍效應(yīng)必須考慮：當(dāng)頻率高于1GHz時，影響一般大大減輕，但即使是工作在C頻段的系統(tǒng)，在地磁低緯度的地區(qū)也會發(fā)現(xiàn)電離層閃爍的影響。電離層的影響8

赤道區(qū)或低緯度區(qū)指的是地磁赤道以及其南北20。以內(nèi)的區(qū)域，地磁20。~50。為中緯度區(qū)，地磁50。以上為高緯度區(qū)。在地磁赤道附近及高緯度區(qū)(尤其是地磁65。以上的區(qū)域)，電高層閃爍現(xiàn)象則更為嚴重和頻繁。對閃爍深度大的地區(qū)，用編碼、交織、重發(fā)等技術(shù)來克服衰落，其他地區(qū)可以用增加儲備余量的方法克服電離層的閃爍。9法拉第旋轉(zhuǎn)

線極化波通過電離層時極化面會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)還與電離層的離子密度有關(guān)，因此它還與時間、季節(jié)和太陽激活情況有關(guān)。一般：白天旋轉(zhuǎn)值最大；

沿地球磁場線方向傳播時旋轉(zhuǎn)大；

地球站的仰角低時，旋轉(zhuǎn)大。當(dāng)沿經(jīng)度方向傳播時，旋轉(zhuǎn)角與頻率的平方成正比，當(dāng)橫向傳播，旋轉(zhuǎn)角與頻率的立方成反比。10（3）多普勒效應(yīng)的影響

在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星與地面移動終端之間存在相對運動，因而它們作為發(fā)射機或接收機的載體，接收信號相對于發(fā)送信號將產(chǎn)生多普勒頻移。多普勒頻移可表示為：入射電波XV11多普勒頻移與移動臺運動的方向、速度以及無線電波入射方向之間的夾角有關(guān)：

迎向波，頻移為正；背向波，頻移為負；角越小，頻移越大；信號經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴散，因而增加了信號帶寬。（3）多普勒效應(yīng)的影響12不同軌道系統(tǒng)的多普勒頻移軌道類型GEOMEOLEO多普勒頻移的典型值(kHz)＋/－1＋/－100＋/－200切換時多普勒頻移的跳變值(kHz)無200400

上表為靜止軌道、中軌道(高度約10000km)和低軌道(高度約1000km)衛(wèi)星系統(tǒng)工作在C頻段時的最大多普勒頻移的典型值，以及在星間切換時多普勒頻移的跳變值。131、噪聲類型

（1）熱噪聲

系統(tǒng)中的任何器件和設(shè)備工作時，都會給系統(tǒng)引入熱噪聲，其功率為N=KTtB，與數(shù)字微波中的噪聲功率的形式相同。二、衛(wèi)星系統(tǒng)中存在的噪聲與干擾類型14（2）天線噪聲15

由于噪聲是通過接收機天線進入系統(tǒng)的，用天線噪聲溫度衡量進入接收系統(tǒng)的噪聲大小。下圖為一個典型地面站受到大氣吸收（實線）和銀河系外噪聲（虛線）影響時的天線噪聲溫度示意圖。天線噪聲溫度與仰角和頻率的關(guān)系曲線162、干擾

衛(wèi)星系統(tǒng)中所能存在的干擾有很多種，與系統(tǒng)中運用的多址方式有關(guān)。

（1）交調(diào)干擾（2）鄰道干擾

鄰道干擾是指相鄰波道或相近波道所帶來的干擾，其產(chǎn)生的原因有：

①相鄰波道間隔過小或接收濾波器特性不完善造成的干擾②其他站寄生發(fā)射造成的干擾17（3）相鄰波束間的干擾

衛(wèi)星系統(tǒng)中采用了空分多址方式時，采用波束隔離方式，將地球表面分成若干個區(qū)域，不同的區(qū)域用不同的波束覆蓋，而且彼此互不重疊。從而不同波束可以采用相同頻帶，但由于天線方向圖的旁瓣效應(yīng)，使得兩個彼此接近的波束之間存在相互干擾。18（4）交叉極化干擾

為了提高頻帶利用率，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中（或衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中）可以采用空間區(qū)域彼此重疊、空間指向一致、工作頻率相同、極化方式不同的兩個波束（一個是水平極化波，另一個是垂直極化波）來實現(xiàn)信號隔離。19（5）碼間干擾

當(dāng)數(shù)字序列經(jīng)過具有理想低通特性的信道時，如果其傳輸速率以及所占用信道帶寬不滿足奈奎斯特準(zhǔn)則，那么其輸出信號序列中各比特間存在碼間干擾。

（6）同頻干擾

所有進入接收機通帶內(nèi)的、與本信道頻率相同的或相近的無用信號對本信道信號構(gòu)成干擾。203、接收機輸入端載噪比

接收機輸入端載噪比是指接收機輸入端所接收到的有用信號功率與噪聲之比，用符號C/N表示。213、接收機輸入端載噪比

上行鏈路以[C/N]s表示:下行鏈路以[C/N]E表示:224、對式（7－9）中Tt的說明

TU:上行線路噪聲；TI:轉(zhuǎn)發(fā)器交調(diào)噪聲TD:地球接收系統(tǒng)本身噪聲

235、地球站品質(zhì)因數(shù)（GR/TD）

例：標(biāo)準(zhǔn)站A工作頻率4GHZ,仰角50

，[G/T]≥40.7dB/K，當(dāng)工作在其他頻率時則：當(dāng)天線口面直徑D＝30m，效率＝0.7，[GR]=60.5dB,仰角為50，TA=47K時，可求得總的等效噪聲溫度為Tt＝95K

247.2衛(wèi)星通信線路的C/T值

由前面的分析可知，當(dāng)接收機輸入端匹配時，折合到輸入端的熱噪聲功率為N=KTB。這樣與的關(guān)系可表示為25一、對熱噪聲C/T（C/TU和C/TD）值1、上行鏈路C/T值

將（7－8）式代入（7－19）得：

為了與下行鏈路中的接收系統(tǒng)等效噪聲溫度加以區(qū)別，用C/TU來表示上行鏈路所受熱噪聲影響的程度26一、對熱噪聲C/T（C/TU和C/TD）值1、上行鏈路C/T值

通常用單位面積上的有效全向輻射功率Ws表示：

轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度－－指衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器達到最大飽和輸出時，其輸入端所需的信號功率。27表1-3IS-V通信衛(wèi)星的主要性能參數(shù)28一、對熱噪聲C/T（C/TU和C/TD）值1、上行鏈路C/T值

則轉(zhuǎn)發(fā)器多載波工作時的EIRP與單載波工作時的EIRP的關(guān)系為：

為減少交調(diào)干擾，要減少輸入信號功率，使轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線性部分。29一、對熱噪聲C/T（C/TU和C/TD）值1、上行鏈路C/T值

則多載波工作的上行鏈路[C/T]U值，用[C/T]UM表示302.下行鏈路的C/T值與上行鏈路C/T值的表示方式相對應(yīng)，用C/TD來表示下行鏈路中的C/T值。如果我們只考慮下行鏈路本身的噪聲的話，那么可得

考慮多載波工作：31二、對交調(diào)噪聲的C/T值32三、衛(wèi)星線路的C/T值

為了便于分析，我們在對某衛(wèi)星系統(tǒng)鏈路進行計算時，假設(shè)其衛(wèi)星鏈路的等效噪聲溫度Tt是上行鏈路噪聲Tu（與前面Tsat意義相同）、下行鏈路噪聲TD和交調(diào)噪聲TI三部分組成的，即Tt=TU+TD+TI

，顯然有33門限余量”［M］th

四、衛(wèi)星鏈路的C/T門限余量與降雨余量

通?？紤]到雨、雪等氣象條件設(shè)備的不穩(wěn)定性及器件的老化等因素的影響，因此該門限余量應(yīng)取適當(dāng)值。34

五、衛(wèi)星通信系統(tǒng)線路設(shè)計步驟

一個單行衛(wèi)星通信系統(tǒng)線路的設(shè)計可按以下幾個步驟來完成，返回的線路的設(shè)計也遵循相同的步驟。

(1)確定系統(tǒng)必須運行的頻段；

(2)確定衛(wèi)星通信的參數(shù)，估計所有未知的值；

(3)確定傳輸和接收地球站的參數(shù)；

(4)從傳輸?shù)厍蛘鹃_始，建立1個上行線路的預(yù)算，和1個應(yīng)答罪噪聲功率預(yù)算來找出應(yīng)答的[C／N]u；

35(5)根據(jù)應(yīng)答器的輸出功率和應(yīng)答器的增益和輸出反饋來求出地球站的輸出功率；

(6)為接收地球站建立1個下行線路的功率和噪聲預(yù)算，計算在覆蓋帶邊緣處地球站的[C／N]D。；

(7)計算衛(wèi)星通信線路總的C／N，求出線路的余量。367.3衛(wèi)星線路計算舉例

一、FDM/FM/FDMA系統(tǒng)中線路參數(shù)設(shè)計

FDM/FM/FDMA系統(tǒng)中，基站與另一基站進行通話時，首先將所要傳輸?shù)亩嗦沸盘枏?fù)用到基帶中的相應(yīng)位置，然后用基帶信號對本站的發(fā)射載頻進行調(diào)頻，最后通過其上行鏈路向衛(wèi)星發(fā)送。37【例6-5】已知工作頻率為6/4GHz的FDM/FM/FDMA系統(tǒng)中，其衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器有效全向輻射功率

接收系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度輸入補償輸出補償標(biāo)準(zhǔn)地球站性能因數(shù)傳輸252路電話信號時，測試音有效值頻偏Δfr=577kHz。試計算該衛(wèi)星系統(tǒng)的線路參數(shù)。38解：(1)調(diào)頻信號傳輸帶寬BA、計算基帶信號最高頻率

基帶信號的最高頻率Fm≈4.2n=1058kHz，調(diào)制信號傳輸帶寬B=12387.5kHzl:20lgl=-15+10lgn

＝2(△fp+Fm)△fp=FpL△fr39(2)滿足系統(tǒng)信噪比指標(biāo)條件下所需的C/T值

FDM/FM/FDMA系統(tǒng)是一個模擬通信系統(tǒng)，在這樣的系統(tǒng)中存在上行鏈路噪聲、下行鏈路噪聲和交調(diào)噪聲（一般三部分之和取6000~8000pW），取輸出信噪比S/N0=51.3dB.衛(wèi)星線路應(yīng)滿足的C/T值為：40

可得,折合

因系統(tǒng)中所使用的普通限幅鑒頻器的載噪比門限值約等于10dB，可見仍存在3.9dB的差值，故此時41（2）衛(wèi)星線路實際達到的C/T值由于系統(tǒng)的上行鏈路工作于6GHz頻段，可以很容易地計算出

這樣利用式（7-24）、式（7-25）可求得上行鏈路的和42根據(jù)圖7-2中所示的

由于系統(tǒng)的下行鏈路工作于4GHz頻段，可以很容易地計算出

當(dāng)利用式（7-27）和式（7-28）可得下行鏈路的和的關(guān)系可得43

但值得注意的是上述所求出的值并不是針對傳輸252路電話載波時的C/T值，而是指多載波工作時的C/T值，因此必須根據(jù)發(fā)端地球站傳輸252路電話信號時實際的在中所占的比例來加以修正。設(shè)系統(tǒng)中發(fā)端地球站實際的可見比求出的小3.7dB44

分別為-139.1dB/K,-142dB/K,和-136.3dB/K。當(dāng)將所求得上述結(jié)果代入式（7-31）時，便可得出值都應(yīng)比相應(yīng)的因此：小3.7dB45二、TDMA系統(tǒng)線路參數(shù)設(shè)計及容量計算1.衛(wèi)星線路參數(shù)設(shè)計

由TDMA工作方式?jīng)Q定了該方式適合于數(shù)字通信系統(tǒng)。對于數(shù)字通信系統(tǒng)而言，衡量其系統(tǒng)性能的技術(shù)指標(biāo)是誤碼率和傳輸速率，其衛(wèi)星線路參數(shù)設(shè)計過程如下：46【例6-6】已知工作頻率為6/4GHz的TDMA系統(tǒng)中，其衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器有效全向輻射功率接收系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度為若系統(tǒng)中采取輸入輸出補償技術(shù)，另外已知地球站的

當(dāng)采用QPSK調(diào)制時，若欲使其工作于Pe≤10-4狀態(tài)下,則要求Eb/N0≥10.4dB.設(shè)系統(tǒng)的信息傳輸速率為60.032Mb/s,試計算該衛(wèi)星線路的參數(shù)。輸出補償使輸入補償：47

解:(1)滿足系統(tǒng)誤碼率和信息傳輸速率條件下所需的C/T值.

已知系統(tǒng)的信息傳輸速率R=60.032Mb/s,可折合成利用下式可求得C/T值:=10.4-228.6+77.8=-140.4dBW/K48(2)衛(wèi)星線路實際C/T值利用式(7-24)和(7-25),可求得

將它們代入式(7-20)和(7-27),可分別求出上行和下行鏈路的C/T值.最后再將上述結(jié)果代入式(7-47)求得:(因TDMA系統(tǒng)中492.容量計算

TDMA方式的系統(tǒng)中，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可工作于功率受限情況下，也可工作于頻帶受限情況下，其系統(tǒng)容量與系統(tǒng)中所使用工作狀態(tài)有關(guān)

1）衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處于功率受限狀態(tài)當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作于功率受限情況下時，衛(wèi)星的有效全向輻射功率［EIRP］S固定不變，這時下行鏈路滿足下面的方程：502）衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器處于頻率受限當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作于頻率受限情況下時，一般用轉(zhuǎn)發(fā)器的帶寬與碼元速率之比KWB來表示：51需要記住的公式上行鏈路公式52需要記住的公式下行鏈路公式53需要記住的公式理論門限值公式功率有限情況下547.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)舉例Inmarsat海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)原名：國際海事衛(wèi)星組織現(xiàn)名：國際移動衛(wèi)星組織55海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

1976年第一顆“海事衛(wèi)星1號”（MARISAT-1）發(fā)射到大西洋上空,1979年成立國際組織，直接成員國89個，總部在倫敦，業(yè)務(wù)遍布全球.中國以創(chuàng)始成員國身份加入該組織，并指定交通部交通通信中心所經(jīng)營的北京船舶通信導(dǎo)航公司作為中國的簽字者，承擔(dān)有關(guān)該組織的一切日常事務(wù)，是Inmarsat所有中國事物的惟一合法性經(jīng)辦機構(gòu)，并負責(zé)運營北京海事衛(wèi)星地面站。56海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)在20世紀70年代末80年代初，Inmarsat租用美國的Marisat、歐洲的Marecs和國際通信衛(wèi)星組織的Intelsat-V衛(wèi)星（都是GEO衛(wèi)星），構(gòu)成了第一代的Inmarsat系統(tǒng)，為海洋船只提供全球海事衛(wèi)星通信服務(wù)和必要的海難安全呼救通道。第二代Inmarsat的三顆衛(wèi)星于20世紀90年代初布置完畢。57海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)對于早期的第一、二代Inmarsat系統(tǒng)，通信只能在船站與岸站之間進行，船站之間的通信應(yīng)由岸站轉(zhuǎn)接形成“兩跳”通信。

目前運行的系統(tǒng)是具有點波束的第三代Inmarsat，船站之間可直接通信，并支持便攜電話終端。58海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

Inmarsat系統(tǒng)（第三代）的空間段由四顆GEO衛(wèi)星構(gòu)成，分別覆蓋太平洋（衛(wèi)星定位于東經(jīng)178°）、印度洋（東經(jīng)65°）、大西洋東區(qū)（西經(jīng)16°）和大西洋西區(qū)（西經(jīng)54°）。系統(tǒng)的網(wǎng)控中心（NOC）設(shè)在倫敦Inmarsat總部，負責(zé)監(jiān)測、協(xié)調(diào)和控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有衛(wèi)星的操作運行，包括對衛(wèi)星姿態(tài)、燃料消耗情況、星上工作環(huán)境參數(shù)和設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)測，同時對各地球站（岸站）的運行情況進行監(jiān)督，并協(xié)助網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站對有關(guān)運行事務(wù)進行協(xié)調(diào)。59海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)1999年變革為國際商業(yè)公司。目前主要應(yīng)用有衛(wèi)星水情自動測報系統(tǒng)，移動衛(wèi)星車輛監(jiān)控系統(tǒng)等。在海事的應(yīng)用還主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)連接、船隊管理、船隊安全網(wǎng)和緊急狀態(tài)示位標(biāo)，以及更多的基于Inmarsat所提供的業(yè)務(wù)而開發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，促進了海上航行安全和海上商業(yè)往來的繁榮。還為海事遇險救助和陸地自然災(zāi)害提供免費應(yīng)急通信服務(wù)。60海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)在各大洋區(qū)的海岸附近有一些地球站（習(xí)慣上稱為岸站），并至少有一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站（NCS）。岸站分屬Inmarsat簽字國主管部門所有，它既是與地面公用網(wǎng)的接口，也是衛(wèi)星系統(tǒng)的控制和接入中心北京船舶通信導(dǎo)航公司作為Inmarsat在我國惟一的合法運營商，建設(shè)并運維我國惟一的地面站--北京地面站61海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)船用移動衛(wèi)星通信終端的發(fā)展時間表：1982年

INMARSAT—A終端1989年

INMARSAT—C終端1993年

INMARSAT—M終端1994年

INMARSAT—B終端1996年INMARSAT—Mm(Mini-M)終端1997年

INMARSAT—E終端2002年

INMARSAT—F77終端和Mini-C終端2003年

INMARSAT—F55和F33型終端62海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)63海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

Inmarsat-C系統(tǒng)是一個存儲轉(zhuǎn)發(fā)式雙向衛(wèi)星通信系統(tǒng)，采用數(shù)字化技術(shù)向用戶提供衛(wèi)星全球覆蓋區(qū)內(nèi)移動數(shù)據(jù)通信和傳遞定位報告信息，其通信率為600bit/s，工作在標(biāo)準(zhǔn)的移動衛(wèi)星通信L頻段。

Inmarsat-C通信系統(tǒng)由三部份組成，即空間段、衛(wèi)星地面站和用戶終端。

64海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

Inmarsat-C終端將GPS系統(tǒng)的接收模塊內(nèi)置其中，由于Inmarsat與GPS均工作在L波段上，兩個系統(tǒng)共享天線和收發(fā)單元。Inmarsat-C終端隨時接收GPS系統(tǒng)定位信息，確定移動目標(biāo)的地理位置，然后通過Inmarsat-C系統(tǒng)以數(shù)據(jù)報告的方式將位置信息傳送到系統(tǒng)的監(jiān)控中心。

用戶操作終端有：Inmarsat-C終端內(nèi)置液晶屏LCD、外接液晶操作終端和外接筆記本計算機。65海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

Inmarsat-M是Inmarsat-B的簡化型,它提供高質(zhì)量數(shù)字式電話(4.8kbps)\低速傳真和數(shù)據(jù)(2.4kbps).以提供電話服務(wù)為主,它體積小(天線0.4米),重量15公斤左右，價格相對便宜,有海事和陸用兩種類型.

遇險通信業(yè)務(wù)電話業(yè)務(wù)傳真數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)縮位撥號業(yè)務(wù)66海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)

InmarsatFleet55是船用高速、經(jīng)濟的衛(wèi)星通訊終端，該通訊終端擁有高速數(shù)據(jù)、經(jīng)濟的語音和數(shù)據(jù)通信，可接入LAN、VPN和Internet。自動跟蹤天線68厘米高，直徑57厘米，重量為18公斤67海事衛(wèi)星車載BGAN-E727海事衛(wèi)星便攜BGAN探險者E700

BGAN（Broadband

Global

Area

Network）是具有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入、移動實時視頻直播、兼容3G等多種前衛(wèi)通信能力的新一代Inmarsat全球衛(wèi)星寬帶局域網(wǎng)的簡稱68Inmarsat

SatelliteMARITIMELANDAERONCSTT&CRESCUECOORDINATIONCENTREOCCSCCInmarsatNOCLESNational&InternationalTelecomNetworkvoicefaxdatatelexInmarsatSystem69INMARSAT系統(tǒng)組成

INMARSAT通信系統(tǒng)：空間段地面段——衛(wèi)星通信地面網(wǎng)絡(luò)（含網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站NCS、地面站LES）用戶段——衛(wèi)星移動通信終端（MES）

70INMARSAT系統(tǒng)組成——空間段海事衛(wèi)星（Satellite）

接收岸站和船站發(fā)來的信號，對所接收的信號加以放大和處理,然后轉(zhuǎn)發(fā)給船站或岸站。

PORIORAOR-EAOR-W71Inmarsat

衛(wèi)星覆蓋圖72點波束模式與全球覆蓋模式點波束模式：將衛(wèi)星發(fā)射功率集中在一些航運密集，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，并可進一步減小移動站的體積。全球覆蓋模式:除了給航運密集的地區(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)星進行通信。73點波束模式與全球覆蓋模式示意圖（3代衛(wèi)星）注：①圖中實線范圍為全球波束②藍色陰影區(qū)為點波束③小紅圈為地面站

74INMARSAT空間段九顆衛(wèi)星的軌道示意圖75INMARSAT衛(wèi)星的洋區(qū)編碼

洋區(qū)AOR-EAOR-WPORIOR電傳編碼581584582583電話（傳真）編碼87187487287376INMARSAT系統(tǒng)組成——地面段

網(wǎng)絡(luò)操作中心(NOC)INMARSAT網(wǎng)絡(luò)控制中心位于倫敦INMARSAT總部，它使用全球通信網(wǎng)絡(luò)與四個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站連接起來。網(wǎng)絡(luò)控制中心和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站進行信息交換，可以使網(wǎng)絡(luò)控制中心對整個網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)進行監(jiān)視、協(xié)調(diào)和控制。作用：負責(zé)對整個INMARSAT通信網(wǎng)的營運和管理。77INMARSAT系統(tǒng)組成——地面段衛(wèi)星操作中心（SOC)

衛(wèi)星控制中心設(shè)在倫敦

INMARSAT總部，它負責(zé)監(jiān)視INMARSAT擁有衛(wèi)星的運行情況。衛(wèi)星控制中心接收從全球測控站（TT&C)發(fā)來的數(shù)據(jù)將這些數(shù)據(jù)加以處理，并通過測控站對INMARSAT衛(wèi)星進行控制和管理。78INMARSAT系統(tǒng)組成——地面段

測控站（TT&C)測控站直接對INMARSAT衛(wèi)星進行控制和管理。測控站跟蹤遙測衛(wèi)星，并把測得的數(shù)據(jù)送衛(wèi)星操作中心處理。測控站還接收衛(wèi)星操作中心發(fā)來的分析結(jié)果，以此為依據(jù)給衛(wèi)星發(fā)指令，對衛(wèi)星進行控制。全球設(shè)立了四個測控站，分別是加拿大的考伊琴湖（LakeCowichan）與彭南特角(PennantPoint)、意大利的福希諾(Fucino)和中國的北京（Beijing）。測控站在必要時可以替代衛(wèi)星操作中心控制衛(wèi)星，起到備用的作用。79INMARSAT系統(tǒng)組成——地面段網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站(NCS)

在每個洋區(qū)都有一個岸站兼作網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站，對本洋區(qū)的通信情況進行監(jiān)控。

NCS之間的相互通信，由INMARSAT網(wǎng)絡(luò)操作中心控制。

80INMARSAT系統(tǒng)組成——地面段地面站（LES)地面站也稱陸地地球站，是陸地網(wǎng)絡(luò)和移動終端的網(wǎng)關(guān)（接口）。目前每一個衛(wèi)星覆蓋區(qū)可建立若干個地面站，其中一個地面站兼做網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站，在四顆衛(wèi)星的情況下，全球最多可建60個地面站。作用：經(jīng)衛(wèi)星和移動站進行通信，并為移動站提供國內(nèi)或國際網(wǎng)絡(luò)通信的一個接口。81地面站內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)連接

82地面站情況目前，全球在運營的地面站共有39個。在實際衛(wèi)星通信中，不同移動終端通過衛(wèi)星經(jīng)地面站完成通信。呼叫地面站以接續(xù)碼（呼叫號碼）完成，如北京地面站接續(xù)碼（移動站首發(fā)呼叫）如下：

移動站類型太平洋印度洋大西洋東大西洋西INMARSAT-A11111111B，M，mM，M4，F(xiàn)868868868868INMARSAT-C21131112102183INMARSAT系統(tǒng)組成——用戶段INMARSAT船舶地球站（簡稱：船站(SES)、移動站(MES))作用：通過衛(wèi)星和岸站與陸地用戶或其它船站之間進行通信聯(lián)絡(luò)種類：包括A站、C站、B站、M站、E站、

F站和P站等多種型號的船站.84船站的組成ADE甲板上設(shè)備BDE甲板下設(shè)備天線

電源打印機

VDU電話傳真其他終端天線伺服機構(gòu)/天線控制單元三路器FM/PSK解調(diào)器FM/PSK調(diào)制器

頻率合成器基帶信號處理器主CPU信道控制終端接口任選功能板雙工耦合器高功率放大器低噪聲放大器頻率變換單元下變頻器頻率產(chǎn)生器上變頻器INMARSAT船站組成簡化圖85水移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)L波段固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)C波段靜止衛(wèi)星SES-ID：1570101MIHAX日本NCS/CESID：03SES-ID：1571733BBQDX北京CES-ID：11

美國

CES-ID：01上行線路6Ghz下行線路4Ghz上行線路1.6Ghz下行線路1.5Ghz86INMARSAT標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)功能電傳網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)Inm-ALESInm-A移動終端Inmarsat衛(wèi)星Inmarsat-系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)包括：話音，傳真，電傳以及話帶數(shù)據(jù)87第四節(jié)INMARSAT通信程序

一、電傳通信程序——1

1、船至岸電傳通信程序

（1）通信前的準(zhǔn)備 ①選擇衛(wèi)星、調(diào)天線 ②選擇工作種類（電傳） ③選擇優(yōu)先等級 ④編輯欲發(fā)送的電文88電傳通信程序——2（2）選擇通信路由（3）申請岸站

XX+

其中：XX：CES-ID

例如：北京ID：11+：結(jié)束符岸站名稱日期時間你是誰？船站自動應(yīng)答

GA+89電傳通信程序——3（4）撥號

業(yè)務(wù)代碼→國家電傳代碼→被呼叫用戶號碼+

被呼叫用戶應(yīng)答（5）發(fā)電傳按“HEREIS”→→本船應(yīng)答碼按“WRU”→→被呼叫用戶應(yīng)答

(6)按.....五個點，或按釋放鍵以結(jié)束通信90常用業(yè)務(wù)代碼00自動轉(zhuǎn)接11手動轉(zhuǎn)接（國際接線員）12查詢（國際）13手動轉(zhuǎn)接（國內(nèi)接線員）14查詢（國內(nèi)）33技術(shù)援助32醫(yī)療指導(dǎo)呼叫;38醫(yī)療援助呼叫;39海事援助呼叫;91線路性能測試92船站啟用試驗91船至岸電傳通信程序舉例航行于太平洋的明華輪(341219701MIHAX)從船上給(集團)總公司(22264CPCPKCN發(fā)電傳。1調(diào)天線指向太平洋衛(wèi)星、選則電傳方式、常規(guī)通信、編輯欲發(fā)電文2選擇通信路由---北京岸站（CES-ID:868)3868+BEIJING2004/1/2009:30:00341219701MIHAXGA+

008522264+22264CPCPKCN

發(fā)電文

HEREIS341219701MIHAXWRU22264CPCPKCN…..BEIJING2004/1/2009:31:0001.00MIN922、船至船電傳通信程序——1（1）通信前的準(zhǔn)備 ①選擇衛(wèi)星、調(diào)天線 ②選擇工作種類（電傳） ③選擇優(yōu)先等級 ④編輯欲發(fā)送的電文（2）選擇通信路由932、船至船電傳通信程序——2（3）申請岸站

XX+

其中：XX：CES-ID

例如：北京ID：868+：結(jié)束符岸站名稱日期時間你是誰？船站自動應(yīng)答

GA+942、船至船電傳通信程序——3（4）撥號：業(yè)務(wù)代碼.洋區(qū)碼.被呼叫船船站識別碼+

被呼叫用戶應(yīng)答（5）發(fā)電傳按“HEREIS”鍵→→本船應(yīng)答碼按“WRU”→→被呼叫用戶應(yīng)答

(6)按.....五個點，或按釋放鍵以結(jié)束通信95電傳洋區(qū)代碼POR:582IOR:583AOR-E:581AOR-W:58496船至船電傳通信程序舉例航行于太平洋的明華輪(341219701MIHAX)從船上給航行于印度洋的育強輪（341219708BBQDX)發(fā)電傳。1調(diào)天線指向太平洋衛(wèi)星、選則電傳方式、常規(guī)通信、編輯欲發(fā)電文2選擇通信路由---北京岸站（CES-ID:868)3868+BEIJING2004/1/2009:30:00341219701MIHAXGA+00583341219708+

341219708BBQDX

發(fā)電文

HEREIS341219701MIHAXWRU341219708BBQDX…..BEIJING2004/1/2009:31:0001.00MIN97電文編輯格式TO：COSCOFM：M/VMINGHUACOPY：MANAGER

空兩行正文（署名）MASTER

空兩行

NNNN98INMARSAT通信程序（續(xù)）

二、電話通信程序1、船至岸電話通信程序（1）通信前的準(zhǔn)備①選擇衛(wèi)星、調(diào)天線②選擇工作種類（電話）③選擇優(yōu)先等級（常規(guī)）④準(zhǔn)備通話內(nèi)容GMDSS原理與操作99電話通信程序（續(xù)）（2）選擇通信路由（3）申請岸站摘機

XX#其中：XX：CES-ID

例如：北京ID：868#：結(jié)束符聽有無接續(xù)音若有，則（4）撥號業(yè)務(wù)代碼.國家電話代碼.地區(qū)碼.被呼叫用戶電話號碼#GMDSS原理與操作100電話鈴聲0.5秒通/0.5秒斷的斷續(xù)音忙音

0.25秒通/0.25秒斷的斷續(xù)音 擁擠音

0.125秒通/0.125秒斷的斷續(xù)音 占線音

1.5秒通/1.5秒斷的斷續(xù)音接通音持續(xù)音遇險GMDSS原理與操作101電話通信程序（續(xù)）

電話接通鈴響（5）通話

(6)掛機，以結(jié)束通信GMDSS原理與操作102中國和常用地區(qū)代碼86中國電話業(yè)務(wù)代碼010北京地區(qū)0532青島地區(qū)021上海地區(qū)GMDSS原理與操作103船至岸電話通信程序舉例

航行于太平洋的明華輪(341219701MIHAX)從船上給青島遠洋船員學(xué)院信息工程系通信教研室打電話（5752167）1調(diào)天線指向太平洋衛(wèi)星、選則電話方式、常規(guī)通信、準(zhǔn)備通話內(nèi)容2選擇通信路由---北京岸站（CES-ID:868)3摘機868#

聽到接續(xù)音4撥號

00865325752167#

接通后5通話6掛機（結(jié)束通信）GMDSS原理與操作104INMARSAT通信程序（續(xù)）

電話通信程序(續(xù)）2、船至船電話通信程序（1）通信前的準(zhǔn)備①選擇衛(wèi)星、調(diào)天線②選擇工作種類（電話）③選擇優(yōu)先等級④準(zhǔn)備欲通話內(nèi)容105電話通信程序（續(xù)）（2）選擇通信路由（3）申請岸站摘機

XX#其中：XX：CES-ID

例如：北京ID：868#：結(jié)束符聽到接續(xù)音（4）撥號：業(yè)務(wù)代碼.洋區(qū)碼.被呼叫船船站識別碼#GMDSS原理與操作106電話通信程序（續(xù)）

聽到被呼叫用戶被接通的鈴聲（5）通話

(6)掛機（以結(jié)束通信）GMDSS原理與操作107電話洋區(qū)代碼POR :872IOR :873AOR-E :871AOR-W :874要記住啊!GMDSS原理與操作108三、遇險電話、電傳呼叫程序

1.選擇電話/電傳工作方式;2.根據(jù)最佳路由確定岸站識別碼(必須查明本船當(dāng)前使用的衛(wèi)星是否與所選定的營救協(xié)調(diào)中心相一致，若不一致，則必須做相應(yīng)調(diào)整）;3.選擇遇險優(yōu)先通信等級;4.根據(jù)船站操作要求進行呼叫申請,遇險通信能自動接到一個救助協(xié)調(diào)中心或連接到一個特殊的操作員那里。如果船站在15秒鐘之內(nèi)未被接通,應(yīng)重復(fù)上述呼叫,或選擇其它合適的岸站。

5.當(dāng)遇險通信建立后,發(fā)遇險電話/遇險電傳(MAYDAY)信號;6.結(jié)束通信。GMDSS原理與操作109四、緊急和安全通信程序——1

由岸站提供的緊急和安全業(yè)務(wù)適用于醫(yī)療指導(dǎo)、醫(yī)療援助和海事援助三個方面。對于電傳業(yè)務(wù):

醫(yī)療指導(dǎo)前必須冠有"MEDICO"字樣;

醫(yī)療和海事援助信息前必須冠有“URGENT”字樣;緊急和安全通信程序如下:1.選擇電話/電傳工作方式;2.選擇緊急優(yōu)先通信等級;3.根據(jù)最佳路由確定岸站識別碼;4.根據(jù)船站操作要求進行呼叫申請;GMDSS原理與操作110四、緊急和安全通信程序——25.在接通岸站后(電話撥號音,電傳GA+信息);

選擇并健入所要求的業(yè)務(wù)代碼。

32：醫(yī)療指導(dǎo)呼叫;

38：醫(yī)療援助呼叫;

39：海事援助呼叫;

在健入業(yè)務(wù)代碼之后,在業(yè)務(wù)代碼后，電話以#符號結(jié)束,電傳以+符號結(jié)束GMDSS原理與操作111四、緊急和安全通信程序——36.發(fā)送有關(guān)信息，這些信息必須包括：

----船舶名稱,呼號,船舶識別碼

----船舶的位置

----病人或受傷者的情況,癥狀(用于醫(yī)療通信)----緊急性的特征情況(用于海事援助通信)----要求援助的項目

----任何其它的有關(guān)情況

7.結(jié)束通信GMDSS原理與操作112GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的基本常識

全球定位系統(tǒng)（GPS）是利用衛(wèi)星進行點位測量和導(dǎo)航技術(shù)的一種，其全稱是導(dǎo)航衛(wèi)星測時和測距/全球定位系統(tǒng)（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositionSystem）。它是由美國軍方組織研制建立，從1973年開始實施，到1994年完成，可實現(xiàn)地球上任何地方，任何時刻的自動定位和授時。113GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的基本常識114GPS是美國繼阿波羅登月計劃和航天飛機之后的第三大空間工程。GPS計劃實施共分三個階段：第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星，研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)，從硬件和軟件上進行了試驗。試驗結(jié)果令人滿意。GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的基本常識115GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的基本常識第二階段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星。這一階段稱之為BlockI。與此同時，研制了各種用途的接收機，主要是導(dǎo)航型接收機，同時測地型接收機也相繼問世。試驗表明，GPS的定位精度遠遠超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。利用粗碼的定位精度幾乎提高了一個數(shù)量級，達到14m。由此證明，GPS計劃是成功的。116GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的基本常識第三階段為實用組網(wǎng)階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，宣告了GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段。工作衛(wèi)星稱為BlockⅡ和BlockⅡA衛(wèi)星。這兩組衛(wèi)星的差別是：BlockⅡA衛(wèi)星增強了軍事應(yīng)用功能，擴大了數(shù)據(jù)存儲容量；BlockⅡ衛(wèi)星只能存儲供14天用的導(dǎo)航電文（每天更新三次）；而BlockⅡA衛(wèi)星能存儲供180天用的導(dǎo)航電文，確保在特殊情況下使用GPS衛(wèi)星。實用的GPS網(wǎng)即（21＋3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。117GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的系統(tǒng)組成（常識）GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機118GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的系統(tǒng)組成（常識）GPS衛(wèi)星分布119空間部分：衛(wèi)星分布

21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星；

每4顆衛(wèi)星工作在同一軌道平面內(nèi)，24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面，彼此夾角為60；軌道平面相對于赤道的傾角為55；衛(wèi)星離地面高度20200km；

12恒星時(11hr58min2.05s)繞地球一周；地球上任何地方任何時刻同時可收到4顆以上GPS衛(wèi)星的信號。GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的系統(tǒng)組成（常識）120GPS（GlobalPositionSystem）

——GPS的定位原理（常識）GPS定位的基本原理是利用測距交會確定點位。D1D2D3準(zhǔn)確位置一臺接收機同時獲得與四個以上的GPS衛(wèi)星之間的距離。若多于四個，則可優(yōu)選出四個進行計算。121Slide122銫原子鐘計算機2塊7m2的太陽能翼板無線電收發(fā)兩用機導(dǎo)航荷載（接收數(shù)據(jù)，發(fā)射測距和導(dǎo)航數(shù)據(jù)）姿態(tài)控制和太陽能板指向系統(tǒng)GPS衛(wèi)星Slide123GPS衛(wèi)星結(jié)構(gòu)雙葉對日定向太陽能電池帆板，全長5.33m，接受日光面積7.2m2。采用鋁蜂巢結(jié)構(gòu)，主體呈柱形，直徑為1.5m多波束定向天線，這是一種由12個單元構(gòu)成的成形波束螺旋天線陣，能發(fā)射L1和L2波段的信號，其波束方向圖能覆蓋約半個地球。在星體兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)通信。Slide124GPS地面監(jiān)控部分GPS的地面監(jiān)控部分由分布在全球的5個地面站組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站（5個）、主控站（1個）和注入站（3個）1、監(jiān)測站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機、高精度原子鐘、計算機1臺和若干臺環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。觀測資料由計算機進行初步處理，存儲并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星。Slide125主控站監(jiān)控站監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站注入站/監(jiān)控站監(jiān)測站的分布夏威夷卡瓦加蘭狄哥

伽西亞阿松森島科羅拉多Slide126GPS地面監(jiān)控部分2、主控站除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)：1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測站的觀測資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站。2）提供全球定位系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。各監(jiān)測站和GPS衛(wèi)