第九章Inmarsat-BF系统及其船站课件.ppt
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- 第九 Inmarsat BF 系统 及其 课件
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1、GMDSS通信设备与业务通信设备与业务第九章第九章 Inmarsat-B/FInmarsat-B/F系统及其船站系统及其船站 航海学院航海学院通信教研室通信教研室 第九章第九章 InmarsatInmarsat-B/F-B/F系统及其船站系统及其船站 一、一、B/FB/F系统结构及信道系统结构及信道二、系统接续控制二、系统接续控制 三、系统通信接续过程三、系统通信接续过程 四、船站组成及主要终端技术四、船站组成及主要终端技术 五、船舶常用的卫星天线五、船舶常用的卫星天线 六、六、F F系统及其应用系统及其应用 七、海事卫星宽带系统及业务简介七、海事卫星宽带系统及业务简介 八、思八、思 考考 题
2、题 一、一、B/FB/F系统结构及信道系统结构及信道1 B/F1 B/F系统发展历程系统发展历程InmarsatInmarsat-B-B系统系统19931993年年 M M系统系统19931993年年 简化掉电传简化掉电传 Mini-M Mini-M 19971997年年点波束工作的改进点波束工作的改进 M4M4系统系统(多媒体(多媒体Mini-MMini-M系统)系统)20002000年年多媒体多媒体Mini-MMini-M即即F F系统系统20022002年年只能进行遇险报只能进行遇险报警而不具有遇险警而不具有遇险通信能力通信能力不具有遇险通不具有遇险通信和遇险报警信和遇险报警的能力的能力
3、实现多媒体通信实现多媒体通信 高速数据信道。只适用于陆高速数据信道。只适用于陆地移动用户和飞机用户,只地移动用户和飞机用户,只支持常规通信支持常规通信 海用型海用型唯一一个与四代星点波束兼唯一一个与四代星点波束兼容的系统,有遇险报警和遇容的系统,有遇险报警和遇险通信险通信A系统系统的数的数字化字化2 B/F2 B/F系统的通信业务种类系统的通信业务种类 电话电话传真传真数据(低速、高速)数据(低速、高速)电传电传LESLES国际国内电信网络国际国内电信网络F系统的系统的64Kbit/s高速数高速数据业务必备业务据业务必备业务 仅限仅限于于B站站3 B/F3 B/F系统主要特点系统主要特点f发发
4、-f收收常数,减少了互调干扰常数,减少了互调干扰LES和和SES有不同的有效全向辐射功率有不同的有效全向辐射功率(EIRP-Effective Isotropic Radiated Power)卫星全球波束和点波束工作卫星全球波束和点波束工作收、发频率不成对收、发频率不成对子带信令信道控制与子带信令信道控制与ISDN网完全兼容网完全兼容 可直接接入可直接接入ISDN网网 4 4 信道构成信道构成(1 1)五种信道)五种信道TDMTDM信道信道信令信道信令信道TDMATDMA信道信道 数据信道数据信道话音信道话音信道LES(2 2)信道的功能信道的功能电话电话话音波段数据话音波段数据(2.4Kb
5、it/s)传真传真数据(数据(9.6Kbit/s)高速数据(高速数据(64Kbit/s)电传信息电传信息船站响应船站响应信道分配信道分配洋区登记洋区登记公共信道公共信道信道分配信道分配点波束信道点波束信道洋区登记确认洋区登记确认信道分配申请信道分配申请广播呼叫申请广播呼叫申请分配信息分配信息船站申请船站申请呼叫确认呼叫确认 信道分配信道分配 电传信息电传信息二、系统接续控制二、系统接续控制 1 1)点波束控制点波束控制(1 1)B B船站船站B B船站船站NCSNCS在在TDM帧的点波帧的点波束信道上发射各束信道上发射各点波束识别载波点波束识别载波 间隔大约间隔大约8小时小时,用用15分钟完成
6、分钟完成63个个点波束识别点波束识别 存储最好存储最好点波束点波束申请或响应时申请或响应时将点波束告之将点波束告之LES或或NCS(2 2)F F船站船站增强点波束选择增强点波束选择 基于布告板点波束地图广基于布告板点波束地图广播和位置信息系统播和位置信息系统点波束标识载波扫描法点波束标识载波扫描法 三代星三代星63个点波束个点波束四代星四代星253个个点波束点波束F F船站有船站有GPSGPS提供位置,根据位置和点提供位置,根据位置和点波束图确定点波束波束图确定点波束ID NCSNCS根据位置及点波束图,选择点波束根据位置及点波束图,选择点波束ID,呼,呼叫时通过叫时通过“申请申请”传递给网
7、络协调站传递给网络协调站 2 2)功率控制)功率控制(1 1)功率控制目的:)功率控制目的:通过通过SESSES仰角仰角参数控制参数控制LESLES功率功率通过通过业务种类业务种类控制控制SESSES功率功率(2 2)控制机制:)控制机制:通过通过信号质量信号质量控制控制LESLES和和SESSES功率功率LES/SES LES/SES 功率功率=初始值初始值+调整值调整值取决于业务种类和卫星取决于业务种类和卫星取决于信号质量取决于信号质量LESLES的发射功率的发射功率SESSES的发射功率的发射功率LESSES前向功率:前向功率:前向前向返向功率:返向功率:返向有效利用功率、减少电波干扰有
8、效利用功率、减少电波干扰 F F系统系统 B B系统系统设定后设定后恒定恒定F系统系统480ms检测检测并报告并报告LES(1 1)B B系统:系统:船船岸岸岸岸船船(2 2)F F系统:系统:方向可实现优先权抢占功能方向可实现优先权抢占功能船船岸岸不同业务种类不同业务种类高于常规的话音高于常规的话音优先于优先于数据数据同一话音业务同一话音业务遇险高于紧急,紧急高于遇险高于紧急,紧急高于安全,安全高于常规安全,安全高于常规同一呼叫等级同一呼叫等级船船发起发起高于岸高于岸发起发起3 3)优先权控制)优先权控制(3 3)优先权划分)优先权划分方向可实现方向可实现 4 4个级别的优先权抢占功能个级别
9、的优先权抢占功能方向可实现方向可实现4 4个级别的个级别的广播通信广播通信无法无法实现实现点对点点对点通信通信 图 43 信道优先权控制过程方框图 LES2 NCS LES1 MES1 MES2 正在通信 F系统优先权抢占功能系统优先权抢占功能 移动站移动站MES2向岸站向岸站LES2发射较高优发射较高优先等级的话音呼叫申请。先等级的话音呼叫申请。岸站岸站LES2收到申请后,向网络协调收到申请后,向网络协调站站NCS发送请求信道分配申请。发送请求信道分配申请。NCS收到该较高优先等级的申请后,收到该较高优先等级的申请后,检查信道,信道拥挤,随机选择一个正检查信道,信道拥挤,随机选择一个正在与在
10、与MES1进行常规通信的岸站进行常规通信的岸站LES1,向其启发向其启发“优先权控制优先权控制”。LES1向向MES1发发“信道释放信道释放”信令,信令,要求清除呼叫。要求清除呼叫。MES1向向LES1响应清除呼叫后,进入响应清除呼叫后,进入“空闲空闲”状态,此时状态,此时LES1与与MES1之间之间的通信中断,让出信道。的通信中断,让出信道。LES1通知通知NCS呼叫清除。呼叫清除。NCS收到呼叫清除通知后,为建立新收到呼叫清除通知后,为建立新的呼叫,向的呼叫,向LES2和和MES2分配信道。分配信道。LES2和和MES2较高优先等级的新呼叫较高优先等级的新呼叫建立。建立。用户用户三、系统通
11、信接续过程三、系统通信接续过程1 1 船船岸电传信道建立过程岸电传信道建立过程NCSLESSES船船岸电传通信信道的建立岸电传通信信道的建立NCSNCSLESLESSESSES SES SES申请申请 LES分配信道并告之分配信道并告之NCS LES与与SES“握手握手”LES与与SES识别识别 拨叫用户及与用户识别拨叫用户及与用户识别用户用户2 2 船船岸岸电话电话信道建立过程信道建立过程NCSLESSES船船岸电传通信信道的建立岸电传通信信道的建立NCSNCSLESLESSESSES SES SES申请申请 LES LES请求分配请求分配 LES LES与与SES“SES“握手握手”船站拨
12、叫用户号码船站拨叫用户号码 NCS NCS分配信道分配信道3.3.船至岸数据通信接续船至岸数据通信接续4.船船船通信接续船通信接续四、船站组成及主要终端技术四、船站组成及主要终端技术 电话电话电话电话蜂鸣器蜂鸣器遇险报警盒遇险报警盒信用卡电话信用卡电话遇险信息产生器遇险信息产生器图片图片1-B1-B船站外围设备船站外围设备图片图片2-2-B B家族船站家族船站M4 站站M 站站Inmarsat-B 图片图片3-3-Mini-M Mini-M 移动站移动站便携型便携型 船载型船载型 车载型车载型 经济型经济型1、船站组成框图 天线控制 天线控制调制/解调器 低噪声放大器 双工滤波器高功率放大器
13、甲板上设备 解调器/调制器 下变频器 上变频器 基带处理 微机控制 包括:语音压缩编码 差错控制编码 信令控制及处理 外 围 设 备 甲板下设备 图 49 Inmarsat-B/F 船站组成方框图 1 1、脉冲编码调制基本原理、脉冲编码调制基本原理 2 2 语音压缩编码语音压缩编码1 1)作用:)作用:3 3)抽样周期:)抽样周期:抽样量化编码模拟信号数字信号模模/数变换数变换2 2)过程:)过程:采样频率大于模拟信号最高频率的采样频率大于模拟信号最高频率的二倍二倍时,时,就能保证不失真地传输、处理、还原成原就能保证不失真地传输、处理、还原成原来的模拟信号所以脉冲编码调制(来的模拟信号所以脉冲
14、编码调制(PCMPCM)采样频率一般为采样频率一般为8000Hz8000Hz。脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)(PCM)原理原理模拟信号模拟信号离散时间信号离散时间信号量化信号量化信号数字信号数字信号抽样抽样量化量化编码编码x(t)(t)x(nT(nT)xg g(nT(nT)x(n)(n)t tx模拟信号模拟信号量化级别量化级别1 12 23 34 45 56 67 78 8归一化值归一化值0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.0T Tt t1 1离散抽样值离散抽样值2.72.7t t2 22.92.9t t3 32.252.25t t
15、4 41.81.8t t5 52.32.3t t6 63.63.6tntn量化抽样值量化抽样值2.52.53.03.02.02.02.02.02.52.53.53.5量化级别量化级别5 56 64 44 45 57 7对应码组对应码组000000001001010010011011100100101101110110111111PCMPCM码组码组1001001011010110110110111001001101102 2、InmarsatInmarsat船站中的语音压缩编码船站中的语音压缩编码1 1)自适应预测编码()自适应预测编码(APCAPC):):2 2)高级多带激励编码()高级多带
16、激励编码(AMBEAMBE):):先对抽样值预测,再对当前抽样值与预测值之差编码,先对抽样值预测,再对当前抽样值与预测值之差编码,同时量化电平随模拟信号强弱变化同时量化电平随模拟信号强弱变化分析语音分析语音建立模型建立模型获得参数获得参数参数量化参数量化编码编码特点:特点:压缩比大压缩比大Adaptive Predictive CodingAdvanced Multi-Band Excitation天线向各方向均匀辐射电磁波。天线向各方向均匀辐射电磁波。天线向某一方向辐射电磁波。天线向某一方向辐射电磁波。定向天线:定向天线:全向天线(无方向性天线):全向天线(无方向性天线):Inmarsat船
17、站船站 B B、MM、Mini-MMini-M、F F Inmarsat C1.1.InmarsatInmarsat天线的基本类型天线的基本类型五、船舶常用的卫星天线五、船舶常用的卫星天线C系统全向天线系统全向天线()抛物面天线()相控阵天线B/F系统定向天线系统定向天线F系统移动站分类系统移动站分类2.2.天线控制系统的作用及补偿方法天线控制系统的作用及补偿方法作用:作用:方法:方法:3.3.补偿机理补偿机理(2 2)水平平面()水平平面(AZAZ轴):轴):(3 3)垂直平面()垂直平面(ELEL轴):轴):(1 1)控制平台()控制平台(X X轴轴,Y,Y轴):轴):方位角控制,由天线自
18、动跟踪电路控制方位角控制,由天线自动跟踪电路控制补偿天线指向误差补偿天线指向误差在在 建立有建立有 自由度的轴自由度的轴补偿船舶补偿船舶纵纵、横横摇摆由摇摆由陀陀螺螺仪控制仪控制平台平台Y轴轴(10)X轴轴(30)船首船首AZ轴轴(00270)EL轴轴(590)仰角运动,补偿位置变化仰角运动,补偿位置变化控制平台上控制平台上两个平面运动两个平面运动4 4、AzAz轴控制轴控制天线的自动回绕天线的自动回绕当当 AZ AZ =h h+a a 时时天线对准卫星天线对准卫星通常规定天线相对航首通常规定天线相对航首方向旋转极限角度为方向旋转极限角度为250250超过该范围自动回绕超过该范围自动回绕360
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