第六章、船舶通信设备

ຫໍສະໝຸດ 卫星通信1）卫星 2）地球站
固定地球站 移动地球站
地面站
车载站
地面站
机载 站
地面站
船载站
2. 卫星通信的特点
优点：
❖ 覆盖区域大，通信距离远 ❖ 便于多址连接 ❖ 机动灵活，不受地理条件的限制 ❖ 频带宽、容量大 ❖ 一次转接，通信质量好，可靠性高 ❖ 通信成本与距离无关
缺点：
❖ 需要先进的空间技术 ❖ 传输距离较远，有较大的信号延迟 ❖ 卫星寿命短，寿命约为3-10年
③单路单载波（SCPC-Single Channel Per Carrier）:
是指每个载波只传一路信号，每个地球站只有在需要通信时 才被分配给载波，即按需分配载波信道，通信结束后信道随 即被收回。
④单路单载波2个优点： 每个地球站 按需分配 载波； 信道利用率高
3）时分多址（TDMA）
（1）定义：
一、卫星通信及其特点 1. 什么是卫星通信？
1）卫星通信：
卫星作为中继
两个或多个 地球站
间进行的通信
2）地球站： 地球站是指设在地球上(包括地面、 海洋和低层大气层中)的无线电通 信站。
包括：
固定地球站和移动地球站。固定 地球站通常指连接地面用户的地 面站，而移动地球站通常指安装 在移动体上的地球站。
即以各地球站所处点波束区域的不同来区分各站 址。
卫星 （含转换开关）
地球站 12 地球站 11
点波 束1
点波 束m
地
地
地
地
球
球
球
球
站
站
站
站
1n
m1
m2
mn
SDMA示意图
（3）特征 卫星有多个窄波束，每个波束覆盖地球表面一定区域。
（4）主要特点
① 频率利用率高，通信容量大； ② 发射能量集中，通信效果好； ③ 卫星对其它地面系统的干扰小； ④ 卫星控制要求高。
么？ 5．卫星是如何分类的？什么是静止卫星？静止卫
星具有哪些特点？ 6．什么是日凌中断？什么是星蚀？
思考题
7．什么是多路复用？什么是频分多路复用，有何 特点？什么是时分多路复用，有何特点？
8．什么是多址联接？多址联接技术有哪些？ 9．SCPC称为什么？它是一种什么技术？ 10．什么叫预分配方式？什么叫按需分配方式？在
③ B站空闲时守听在公共信道上，A站发送申请后也转入守听 公共信道，A、B两站均收到分配信息并自动控制收发设备调 谐到分配的收发频率对上。此时，信道建立可以通信了。
思考题
1．什么是卫星通信？实现卫星通信的条件是什么？ 2．什么是地球站？什么是固定地球站？什么是移
动地球站？ 3．卫星通信具有哪些特点？ 4．通信卫星由哪几部分组成？它的主要作用是什
（4） 接收系统品质因数 接收系统品质因数是衡量接收系统好坏的重要 指标。定义为接收天线增益与接收系统噪声温 度之比，也称为G/T值。G/T值较大为好。
四、卫星通信中的主要技术
1.多路复用：在基带内复用
1）定义：同一信道，互不干扰传输多路信号，收端能将各路
信号分离
2）技术难点： 多用户信号的合并和分离
将卫星工作时间分成 周期性的 若干个 不重叠 时隙 分给各 地球站 使用，它利用转发器 不同的工作时间区分 各地球站。
B A
卫星转发器 时间分配
R1
基准子帧
R2
C
TDMA帧
Co R1 A1 B1 C1 R2 A2
基准站R
B2
T 分帧
转发器上分帧排列
（2）基准站 ：
在TDMA方式中，为建立精确同步，需要确定一个地球站为 基准站，其它各地球站从基准站的射频信号中提取位同步 及帧同步信号。在国际移动卫星通信系统中通常以岸站 （CES）作为基准站。
点波束模式与全球覆盖模式示意图（3代卫星）
注：①图中实线范围为全球波束 ②蓝色阴影区为点波束
③小红圈为地面站
4.信道分配
1）主要的信道分配方式：
①预分配方式： 每个地球站预分配一些固定信道。 ②按需分配方式： 划定的信道，按需分配使用。 ③在Inmarsat系统中一般遵循原则：
电传信道采用预分配方式 电话信道采用按需分配方式
赤道轨道（ⅰ= 00，轨道面与赤道面重合） 按 倾 角 极轨道 （ⅰ= 900，穿过南北极）
倾斜轨道（00 <ⅰ< 900）
低（h ﹤ 5000 km ） 按 高 度 中（h:5000～20000 km）
高（h > 20000 km ）
通信卫星的仰角和方位角 方位角：以正北为基准顺时针转动到卫星在地平线上方向的角度。
２．卫星通信的频段 ：
ITU分配给卫星通信频道现在扩展为117MHz--275GHz
3.卫星通信的主要性能参数
（ 1 ）天线增益---定向天线增益 天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的 能力，它是卫星通信系统的一个重要参数，通常用G 表示，定义为定向天线辐射时接收到的最大功率与无 方向性天线辐射时接收到的功率之比。
3）海事卫星通信主要涉及的多路复用： ① FDM ② TDM
4）多路复用技术
（1）FDM
（频分多路） Frequency Division Multiplex
复用技术通常用于传输语音 信号。是指将多路信号通过 调制分别搬移到基带信道的 不同频段，同时占用一个基 带信道进行传输。
(2)TDM
（时分多路） Time Division Multiplex
仰角：从地平线仰起到卫星所转动的角度。
赤道轨道 极轨道 倾斜轨道
各种轨道示意图
● ● ●
3. 特殊的一类卫星 → 静止卫星
静止卫星：赤道轨道，高轨道(36000km)，卫星运行方向、 周期与地球自转方向、周期相同
特 点：
覆盖面大（42%） 卫星跟踪系统不复杂， 存在盲区 传输损耗和时延大 卫星数量有限。
船舶通信设备
MF/HF 设备
SSB台→ 电话通信 NBDP → 电传通信 DSC → 常规和遇险呼叫
VHF 设备 卫通设备
FM 电话通信
DSC（CH70）→ 遇险报警 A/B/F 站
Inmarsat系统设备 C 站 E 站（1.6G EPIRB）
COSPAS系统设备 → 406 MHz EPIRB
MSI接收设备
NAVTEX 接收机 EGC 接收机
SART
搜救系统设备
本篇应了解和掌握的主要知识
1 卫星通信基本知识
什么是卫星通信、特点、通信卫星
2 主要技术
多址通信 终端技术
3 海事卫星通信系统
① Inmarsat系统 (B /F、C 船站） ② COSPAS-SARSAT系统 （406MHz示位标）
③ 主要涉及的问题 系统组成、特点、信道构成、 各种通信业务的接续过程
2）按需分配方式的优点：
信道集中控制和管理，按需分配使用，通信结束收 回信道。
3）按需分配方式的特殊要求： （1） 需要在系统中增加了一个网络控制中心站，用于 对卫星转发器的SCPC信道进行集中监控和管理， 统一分配使用。
（2）增加一个专用的公共信道，供所有地球站发送通信 申请、拆线等信号，以及网络控制中心站发送信道 分配、信道忙闲等信号，并规定所有地球站在空闲 时守听在该专用的公共信道上。
实际天线增益通常按下式计算：G = (4πA)η/ λ2 式中：A为天线的口径面积（m2）；λ为工作波长
（m）；η为天线效率。 （2） 载噪比
载噪比是指载波功率与噪声功率之比，它是决定卫星
通信线路性能的基本参数，通常用C/N表示。
（3） 全向有效辐射功率EIRP 设发射机的功放输出功率为PT，发射天线的增 益为GT，全向有效辐射功率是指PT与天线增益 GT的乘积，则有：EIRP = PT×GT 。
大气
噪声
电离层闪烁 太阳黑子活动
四、卫星通信频段及主要性能参数
１．卫星通信频段的选择原则：
① 电波应能穿透电离层且传播过程中衰减要小； ② 天线系统接收的外部噪声要小； ③ 有较宽的频带，较大的通信容量，满足信息传输的要求； ④ 能充分利用现有的通信技术； ⑤ 与其它通信、雷达等电子系统间的干扰要小。
２．卫星通信的频段选择
１）穿透电离层 频率足够高 传输衰减要小
工作频率增高
２）引入的外部噪声要小
工作频率＞ 1 GHz时
噪声影响可忽略
３） 但是， 随着频率升高，特别是在10GHz以上时 云、水蒸气、氧气、雨等噪声增加
４） 综合考虑，1 GHz～10GHz是卫星通信的最佳频段， 称为卫星通信的电波之窗
是指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。具体说来是将信 道不同的工作时隙指定给各 个不同的用户，以时间来彼 此分割达到同信道而不同时 的多元通信。
2.多址联接：在射频信道复用 1)定义 多个地球站利用同一颗卫星实现双边或多边通信的
联接方式。
2）海事卫星通信主要涉及的多址联接：
星蚀
5. 影响卫星通信的其他因素
1） 摄动现象：
理想情况下卫星应在定点位置按指定的轨道运行，但由 于卫星运行中会受到太阳、地球、月亮的引力的影响及 地球大气层阻力的影响和太阳辐射压力的影响，使卫星 运行的实际轨道不断发生不同程度地偏离理想轨道的现 象，这一现象称为摄动 要控制卫星的运行姿态和位置
2）其他因素：恶劣的气候 降雨
f
地球站 A
地球站 B
FDMA示意图
地球站 C
（2)FDMA的三种方式
①单址载波: 单址载波是指一个载波只传一路信号，每个 地球站与其它不同的地球站通信时采用各自 不同的载波以实现多路通信。
②多址载波:
多址载波是指每个地球站只允许发射一个 载波，但一个载波可传多路信号，各地球 站利用基带多路复用进行信道定向，实现 多路通信。