船舶通信设备课件.ppt
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1、2022-8-13第六章船舶通信设备第六章船舶通信设备第六章船舶通信设备第六章船舶通信设备本篇应了解和掌握的主要知识主要技术主要技术COSPAS-SARSATCOSPAS-SARSAT系统系统 (406MHz406MHz示位标)示位标)海事卫星通信系统海事卫星通信系统系统组成、特点、信道构成、系统组成、特点、信道构成、各种通信业务的接续过程各种通信业务的接续过程卫星通信基本知识卫星通信基本知识什么是卫星通信、特点、通信卫星什么是卫星通信、特点、通信卫星 1 1 2 2 3 3多址通信多址通信 终端技术终端技术 InmarsatInmarsat系统系统 (B/F(B/F、C C 船站)船站)主要
2、涉及的问题主要涉及的问题第六章船舶通信设备信源信源变换器变换器传输信道传输信道调制调制多址通信多址通信(多用户共享资源)(多用户共享资源)2.抗干扰抗干扰多路复用多路复用分集技术分集技术信源数字化信源数字化语音压缩编码语音压缩编码天线控制天线控制发送器发送器接收器接收器信宿信宿变换器变换器 多址联接多址联接差错控制编码差错控制编码均衡技术均衡技术 1.系统构成系统构成解调解调卫星卫星第六章船舶通信设备GMDSS通信设备与业务通信设备与业务第六章第六章卫星通信绪论卫星通信绪论 航海学院航海学院通信教研室通信教研室第六章船舶通信设备一、一、二、二、三、三、四、四、五、五、第六章第六章 卫星通信绪论
3、卫星通信绪论卫星通信及其特点卫星通信及其特点通信卫星通信卫星卫星通信频段及主要性能参数卫星通信频段及主要性能参数卫星通信中的主要技术卫星通信中的主要技术思考题思考题第六章船舶通信设备什么是卫星通信?什么是卫星通信?一、卫星通信及其特点一、卫星通信及其特点卫星作为中继卫星作为中继两个或多个两个或多个 地球站地球站 间进行的通信间进行的通信1.1.1 1)卫星通信:)卫星通信:2 2)地球站:)地球站:地球站是指设在地球上地球站是指设在地球上(包括地面、包括地面、海洋和低层大气层中海洋和低层大气层中)的无线电通的无线电通信站。信站。包括:包括:固定地球站固定地球站和和移动地球站移动地球站。固定。固
4、定地球站通常指连接地面用户的地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面站,而移动地球站通常指安装在移动体上的地球站。在移动体上的地球站。第六章船舶通信设备1 1)卫星)卫星2 2)地球站)地球站移动地球站船载站车载站机载站地面站地面站地面站固定地球站卫星通信卫星通信第六章船舶通信设备长、中波长、中波短短 波波超短波超短波微微 波波2.卫星通信的特点优点:优点:v覆盖区域大,通信距离远覆盖区域大,通信距离远v便于多址连接便于多址连接v机动灵活,不受地理条件的限制机动灵活,不受地理条件的限制 v频带宽、容量大频带宽、容量大v一次转接,通信质量好,可靠性高一次转接,通信质量好,可靠
5、性高v通信成本与距离无关通信成本与距离无关缺点:缺点:v需要先进的空间技术需要先进的空间技术v传输距离较远,有较大的信号延迟传输距离较远,有较大的信号延迟v卫星寿命短,寿命约为卫星寿命短,寿命约为3-10年年 第六章船舶通信设备二、通信卫星二、通信卫星 1.卫星的组成及其作用卫星的组成及其作用组成:组成:通信装置:通信装置:转发器转发器-双工器、接收机、变频器、发射机双工器、接收机、变频器、发射机 天线天线 转发器的数量决定卫星的容量,可达几十个转发器的数量决定卫星的容量,可达几十个 控制装置:控制装置:控制卫星的运行姿态和位置控制卫星的运行姿态和位置 电源装置:电源装置:太阳能电池、蓄电池太
6、阳能电池、蓄电池为电气设备供电为电气设备供电作用:作用:作为无线通信的中继站,实现远距离无线通信作为无线通信的中继站,实现远距离无线通信第六章船舶通信设备按按 倾倾 角角按按 高高 度度赤道轨道(赤道轨道(=0=00 0,轨道面与赤道面重合),轨道面与赤道面重合)极轨道极轨道 (=90=900 0,穿过南北极),穿过南北极)倾斜轨道(倾斜轨道(0 00 0 90 20000 km h 20000 km)通信卫星的仰角和方位角通信卫星的仰角和方位角方位角: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。以正北为基准顺时针转动到卫星在地平线上方向的角度。仰角:仰角:从地平线仰起到卫星所转
7、动的角度。从地平线仰起到卫星所转动的角度。第六章船舶通信设备赤道轨道赤道轨道极轨道极轨道 倾斜轨道倾斜轨道各种轨道示意图各种轨道示意图第六章船舶通信设备覆盖面大覆盖面大(42%42%)卫星跟踪系统不复杂,卫星跟踪系统不复杂,存在盲区存在盲区传输损耗和时延大传输损耗和时延大卫星数量有限。卫星数量有限。静止卫星静止卫星3.特殊的一类卫星静止卫星:静止卫星:赤道轨道,高轨道赤道轨道,高轨道(36000km)(36000km),卫星运行方向、,卫星运行方向、周期与地球自转方向、周期相同周期与地球自转方向、周期相同特特 点:点:第六章船舶通信设备4.4.星蚀和日凌中断星蚀和日凌中断日凌中断日凌中断太阳、
8、卫星、地球太阳、卫星、地球 依次排列为一直线依次排列为一直线地球站天线对着卫星的同地球站天线对着卫星的同时也正对着太阳,太阳噪声最大时也正对着太阳,太阳噪声最大每年春分、秋分前后每年春分、秋分前后数日数日,白天中午白天中午条件:条件:原因:原因:时间:时间:日凌中断日凌中断1 1)第六章船舶通信设备星蚀太阳、地球、卫星太阳、地球、卫星 依次排列为一直线依次排列为一直线太阳能电池不工作,太阳能电池不工作,蓄电池工作,通信效果受影响蓄电池工作,通信效果受影响春分、秋分前后春分、秋分前后23天天,夜间,夜间条件:条件:原因:原因:时间:时间:星蚀星蚀2)第六章船舶通信设备5.5.影响卫星通信的其他因
9、素影响卫星通信的其他因素1 1)摄动现象: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于卫星运行中会受到太阳太阳、地球地球、月亮月亮的引力的影响及的引力的影响及地球大气层阻力地球大气层阻力的影响和太阳辐射压力的影响,使卫星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,这一现象称为摄动象,这一现象称为摄动 要要控制卫星的运行姿态和位置控制卫星的运行姿态和位置2 2)其他因素:其他因素:恶劣的气候恶劣的气候降雨降雨大气大气噪声噪声电
10、离层闪烁电离层闪烁太阳黑子活动太阳黑子活动第六章船舶通信设备 四、卫星通信频段及主要性能参数四、卫星通信频段及主要性能参数电波应能穿透电离层且传播过程中衰减要小;电波应能穿透电离层且传播过程中衰减要小;天线系统接收的外部噪声要小;天线系统接收的外部噪声要小;有较宽的频带,较大的通信容量,满足信息传输的要求;有较宽的频带,较大的通信容量,满足信息传输的要求;能充分利用现有的通信技术;能充分利用现有的通信技术;与其它通信、雷达等电子系统间的干扰要小。与其它通信、雷达等电子系统间的干扰要小。卫星通信频段的选择原则:卫星通信频段的选择原则:第六章船舶通信设备卫星通信的频段选择卫星通信的频段选择穿透电离
11、层穿透电离层 频率足够高频率足够高传输衰减要小传输衰减要小引入的外部噪声要小引入的外部噪声要小工作频率工作频率增高增高噪声影响可忽略噪声影响可忽略但是,但是,随着频率升高,特别是在随着频率升高,特别是在10GHz以上时以上时 综合考虑,综合考虑,1 GHz10GHz是卫星通信的最佳频段,是卫星通信的最佳频段,称为卫星通信的称为卫星通信的电波之窗电波之窗)云、水蒸气、氧气、雨等噪声增加云、水蒸气、氧气、雨等噪声增加)工作频率工作频率 1 GHz1 GHz时时第六章船舶通信设备卫星通信的频段卫星通信的频段:ITUITU分配给卫星通信频道现在扩展为分配给卫星通信频道现在扩展为117MHz-275GH
12、z117MHz-275GHz第六章船舶通信设备3.卫星通信的主要性能参数卫星通信的主要性能参数(1)天线增益)天线增益-定向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。方向性天线辐射时接收到的功率之比。实际天线增益通常按下式计算:实际天线增益通常按下式计算:G=(4A)/2 式中:式中:A为天线的口径面积(为天线
13、的口径面积(m2););为工作波长为工作波长(m););为天线效率。为天线效率。(2)载噪比载噪比 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,通常用通信线路性能的基本参数,通常用C/N表示。表示。第六章船舶通信设备(3)全向有效辐射功率全向有效辐射功率EIRP 设发射机的功放输出功率为设发射机的功放输出功率为PT,发射天线的增,发射天线的增益为益为GT,全向有效辐射功率是指,全向有效辐射功率是指PT与天线增益与天线增益GT的乘积,则有:的乘积,则有:EIRP=PTGT。(4)接收系统品质因数接收系统品质因数 接收系统品质
14、因数是衡量接收系统好坏的重要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,也称为度之比,也称为G/T值。值。G/T值较大为好值较大为好。第六章船舶通信设备1.1.多路复用:在基带内复用多路复用:在基带内复用同同一信道一信道,互不干扰传输,互不干扰传输多路信号多路信号,收端能将各路,收端能将各路信号分离信号分离多用户信号的多用户信号的合并合并和和分离分离1 1)定义:)定义:2 2)技术难点:)技术难点:3 3)海事卫星通信主要涉及的多路复用:)海事卫星通信主要涉及的多路复用:FDMFDMTDMTDM四、卫星通信中
15、的主要技术四、卫星通信中的主要技术第六章船舶通信设备(1 1)FDMFDM 复用技术通常用于复用技术通常用于传输语音传输语音信号信号。是指将多路信号通过。是指将多路信号通过调制分别搬移到调制分别搬移到基带信道的基带信道的不同频段不同频段,同时占用一个基,同时占用一个基带信道进行传输。带信道进行传输。4 4)多路复用技术)多路复用技术(频分多路)(频分多路)F Frequency requency D Division ivision M Multiplexultiplex第六章船舶通信设备(时分多路)(时分多路)T Time ime D Division ivision M Multiplex
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