移动卫星通信系统ppt

1、1 移动卫星通信移动卫星通信 系统系统 张倩张倩 6100211032 2 卫星通信的概念卫星通信的概念 卫星通信卫星通信是地球上是地球上两个或多两个或多 个个地球站利用空中人造通信卫地球站利用空中人造通信卫 星作为中继站星作为中继站，转发或反射无，转发或反射无 线电波，在地球站之间进行的线电波，在地球站之间进行的 通信。通信。 3 移动卫星通信系统的组成移动卫星通信系统的组成 v1、空间系统：由于移动天线空间系统：由于移动天线 终端尺寸小，在终端尺寸小，在L L频段每信道频段每信道 所需卫星辐射功率较固定卫所需卫星辐射功率较固定卫 星业务中相应的信道的功率星业务中相应的信道的功率 为大，预计

2、所需的卫星功率为大，预计所需的卫星功率 为为3000W3000W，天线直径约为，天线直径约为5m5m 4 v用多波束覆盖业务区。这就要用多波束覆盖业务区。这就要 使每个信号选定从单一使每个信号选定从单一K K频段频段 波束到所需波束到所需L L频段波束以及反频段波束以及反 向的接续路由。向的接续路由。K K频段被划分频段被划分 几段每段对应几段每段对应L L频段的一个特频段的一个特 定的点波束。为解决以下两个定的点波束。为解决以下两个 难点：难点： 5 （1）每个L段上的业务无法精 确预测，而且随时变化； （2）国内业务和国际业务的分 配很复杂，也使得卫星移动通 信系统业务的陆地、海上、空 中

3、三个部分的分配很困难，以 便与本波束内业务取得一致。 但是，这里不存在L频段到L 6 频段的路径。 2、地面系统 （1）卫星移动无线电台和天线 卫星移动无线电台和陆地 移动无线电台的功能、复杂性。 部件数量和类型很相似，只是 卫星移动无线电台使用5kHz信 道间隔而不是25或30kHz。电台 话音、调度电话、数据、 7 v消息分组、定位、寻呼等都属于消息分组、定位、寻呼等都属于 该卫星电话系统本身的功能，每该卫星电话系统本身的功能，每 个卫星移动电台都需要一个频率个卫星移动电台都需要一个频率 综合器，以便将他们调谐到所需综合器，以便将他们调谐到所需 的的5kHz5kHz信道。该系统还采用专用信

4、道。该系统还采用专用 信令信道，以免系统在公共安全信令信道，以免系统在公共安全 紧急救援期间饱和，并为天线的紧急救援期间饱和，并为天线的 指向调整提供参考。信令信道在指向调整提供参考。信令信道在 移动台从一个卫移动台从一个卫 8 星波束进入相邻卫星波束时，为 波束转换提供幅度参考电平。 为获得满意的话音质量以及邻星 的频率再用，需要约13dBi的高增 益天线。天线的辐射图形可以是 圆的或是椭圆的，在方位角上通 过电动的机械方法实现调整。也 可以通过圆形阵列的切换达到近 13dBi的增益。 9 （2）关口站、基站 地球站工作于K频段，由于 卫星移动通信服务的基本结构是 每载波单信道，所以关口站必

5、须 自动按网控中心从信令信道传来 的指令调谐到5kHz信道。基站需 要频率合成器，可以工作在固定 信道。这两种站都使用3.3m天线， 但通信密度大的地区的关口站 10 需要较大的天线。关口站应有足 够的容量，以免阻塞；还要有足 够备份以保证高的可用性。一个 出故障的关口站将被旁路，这时 呼叫由相邻的关口站临时转接。 移动卫星的工作过程和方式移动卫星的工作过程和方式 v通信卫星的基本原理：卫星通通信卫星的基本原理：卫星通 信系统是由空间部分信系统是由空间部分通信通信 卫星和地面部分卫星和地面部分通信地面通信地面 站两大部分构成的。在这一系站两大部分构成的。在这一系 统中，通信卫星实际上就是一统中

6、，通信卫星实际上就是一 11 12 个悬挂在空中的通信中继站。它 居高临下，视野开阔，只要在它 的覆盖照射区以内，不论距离远 近都可以通信，通过它转发和反 射电报、电视、广播和数据等无 线信号。 13 通信卫星工作的基本原理如图所示。 14 从地面站1发出无线电信号，这个 微弱的信号被卫星通信天线接收 后，首先在通信转发器中进行放 大，变频和功率放大，最后再由 卫星的通信天线把放大后的无线 电波重新发向地面站2，从而实现 两个地面站或多个地面站的远距 离通信。举一个简单的例子：如 北京市 15 某用户要通过卫星与大洋彼岸的 另一用户打电话，先要通过长途 电话局，由它把用户电话线路与 卫星通信系

7、统中的北京地面站连 通，地面站把电话信号发射到卫 星，卫星接到这个信号后通过功 率放大器，将信号放大再转发到 大西洋彼岸的地面站，地面站把 电话信号取出来， 16 送到受话人所在的城市长途电话 局转接用户。 电视节目的转播与电话传输相 似。但是由于各国的电视制式标 准不一样，在接收设备中还要有 相应的制式转换设备，将电视信 号转换为本国标准。电报、传真、 广播、数据传输等业务也与电话 传输过程相似，不同的是需要在。 17 地面站中采用相应的终端设备。 随着航天技术日新月异的发展， 通信卫星的种类也越来越多。按 服务区域划分，有全球、区域和 国内通信卫星。按用途分，有一 般通信卫星、广播卫星、海

8、事卫 星、跟踪和数据中继卫星以及各 种军用卫星。 移动卫星通信系统移动卫星通信系统 v移动卫星通信系统是陆地蜂窝移动卫星通信系统是陆地蜂窝 移动通信系统的扩展和延伸移动通信系统的扩展和延伸, ,在在 偏远的地区、山区、海岛、受偏远的地区、山区、海岛、受 灾区、远洋船只及远航飞机等灾区、远洋船只及远航飞机等 通信方面更具独特的优越性。通信方面更具独特的优越性。 卫星移动通信系统卫星移动通信系统, ,按所用按所用轨道轨道18 19 分,可分为静止轨道(GEO)和中轨 道(MEO)、低轨道(LEO)卫星移动 通信系统。GEO系统技术成熟、 成本相对较低,目前可提供业务的 GEO系统有INMARSAT

9、系统、北 美卫星移动系统MSAT、澳大利亚 卫星移动通信系统Mobilesat系 统;LEO系统具有传输时延短、路 径损耗小、易实现全球覆盖及避 开 20 了静止轨道的拥挤等优点,目前典 型的系统有Iridium、Globalstar、 Teldest等系统;MEO则兼有GEO、 LEO两种系统的优缺点,典型的系 统有Odyssey、AMSC、 INMARSMT-P系统等。另外,还有 区域性的卫星移动系统,如亚洲的 AMPT、日本的N-STAR、巴西的 ECO-8系统等。 21 状况：目前,卫星移动通信主要采 用TDMA和CDMA多址联接技术, 不过CDMA技术被认为是更有发 展前途的技术,只

10、是还处于试验开 发阶段。WARC-92为卫星移动业 务划分了频率,其中空到地链路 84.2MHz带宽(1525-1530MHz、 2170-2200MHz、2483.5-2500MHz、 2500-2520MHz、 22 1613.8-1626.5MHz),地到空链路 66.5MHz带宽(1610-1626.5MHz、 1980一2010MHz、2670-2690MHz)。 由于卫星移动通信系统繁多,相互 竞争十分激烈,许多系统要到21世 纪才能商用,而且我国最需要卫星 移动通信的地区,往往是不发达地 区,作为陆地蜂窝移动通信市场潜 力巨大,但涉及我国频率使用权益、 23 通信主权、经营管理等

11、诸多方面 问题,目前不能操之过急。国家无 线电委员会已对我国的“无线电 频率划分表”进行修改,相信对卫 星移动业务的使用频率的规划和 分配会有所考虑。非对地静止卫 星的使用,增加了卫星间协调的难 度,不仅非静止卫星之间需要进行 频率协调,非静止卫星与静止卫星 24 之间、与地面无线电业务之间都 需要频率协调。 卫星有着巨大的覆盖面积,一颗同 步通信卫星就可以覆盖地球面积 的1/3,只要有三颗同步卫星就可以 实现全球除南北极之外地区的通 信。这已成为世界上洲际以及远 距离的重要通信方式,并且在部分 地区的陆、海、空领域的车、船、 25 飞机移动通信中也占有市场。但 是同步通信卫星无法实现个人手

12、机的移动通信。解决这个问题可 以利用中低轨道的通信卫星。中 低轨道卫星距离地面只有几百千 米或几千千米,它在地球上空快速 绕地球转动,因此叫做非同步地球 卫星,或称移动通信卫星,这种卫星 系统是以个人手机通信为目标而 26 设计的。比较典型的有“依星” 系统、“全球星系统”等。这些 系统用几十颗中、低轨道小型卫 星把整个地球表面覆盖起来,就好 像把一个覆盖全球的蜂窝移动通 信系统“倒过来”设置在天空上。 每颗卫星可以覆盖直径为几百千 米的面积,比地面蜂窝小区基站的 覆盖面积大得多。 27 卫星形成的覆盖站区在地球表面 上是迅速移动的,大约两个小时就 绕地球一周,因此对用户的手机来 说,也有“过

13、区切换”的问题。与 地面蜂窝系统不同的是:地面蜂窝 系统中是用户移动通过小区,而卫 星移动通信系统则是小区移动通 过用户,这种不同使卫星移动通信 系统解决“过区切换”问题比 28 地面蜂窝系统还要简单一些。 特点: 卫星移动通信系统覆盖全球, 能解决人口稀少、通信不发达地 区的移动通信服务,是全球个人通 信的重要组成部分。但是它的服 务费用较高,目前还无法代替地面 蜂窝移动通信系统 29 移动卫星通信系统的发展及特点移动卫星通信系统的发展及特点 v第一代移动卫星通信系统：第一代移动卫星通信系统：模拟信号技术模拟信号技术 1976年，由年，由3颗静止卫星构成的颗静止卫星构成的MARISAT 系统

14、成为第系统成为第1个提供海事移动通信服务的个提供海事移动通信服务的 卫星系统卫星系统 1982年，年，Inmarsat-A成为第成为第1个海事移动个海事移动 卫星电话系统卫星电话系统 30 v第二代移动卫星通信系统：第二代移动卫星通信系统：数字传输技术数字传输技术 1988年，年，Inmarsat-C成为第成为第1个陆地移动个陆地移动 卫星数据通信系统卫星数据通信系统 1993年，年，Inmarsat-M和澳大利亚的和澳大利亚的 Mobilesat成为第成为第1个数字陆地移动卫星电个数字陆地移动卫星电 话系统，支持公文包大小的终端话系统，支持公文包大小的终端 1996年，年，Inmarsat-3可支持便携式的膝上可支持便携式的膝上 型电话终端型电话终端 31 移动卫星通信系统的特点移动卫星通信系统的特点 移动卫