第6章-卫星通信系统解析课件.ppt

1、2022-12-16第第六六章章 卫星卫星通信系统通信系统中国民航大学电子信息工程学院中国民航大学电子信息工程学院王磊王磊 电子信息工程学院空管通信系统2第第6 6章章 卫星通信系统卫星通信系统6.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述 6.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 6.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务 6.4 VAST6.4 VAST卫星通信网络卫星通信网络 6.5 6.5 中国民航中国民航C C波段卫星通信网络波段卫星通信网络电子信息工程学院空管通信系统36.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述 v卫星通信简况卫星通信简况 卫星通信的定

2、义卫星通信的定义 卫星通信发展历史卫星通信发展历史 卫星通信系统分类卫星通信系统分类 卫星通信特点卫星通信特点v卫星通信系统组成卫星通信系统组成v卫星通信系统的技术体制卫星通信系统的技术体制电子信息工程学院空管通信系统46.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v什么是卫星通信？什么是卫星通信？卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发转发或或反射反射无线电信号，在两个或多个地球站之间无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信工作在微波频段。进行的通信。卫星通信工作在微波频段。电子信息工程学院空管通信系统56.1 6.1 卫星通信系统概述卫星

3、通信系统概述v同步卫星通信系统同步卫星通信系统 绝大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星）绝大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星）卫星运行于赤道上空卫星运行于赤道上空 距地面约距地面约35786km35786km 周期周期2424小时，相对于地面静止小时，相对于地面静止电子信息工程学院空管通信系统66.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v同步卫星通信系统同步卫星通信系统 3 3颗卫星即可覆盖全球颗卫星即可覆盖全球 重叠区内地球站可用重叠区内地球站可用于不用卫星覆盖区内于不用卫星覆盖区内地球站通信地球站通信电子信息工程学院空管通信系统76.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述

4、v卫星覆盖波束卫星覆盖波束 全球覆盖：卫星天线照射地球表面最大面积，约全球覆盖：卫星天线照射地球表面最大面积，约17.417.4度度 区域覆盖：典型的区域覆盖天线波束宽度区域覆盖：典型的区域覆盖天线波束宽度5 5度度 点波束覆盖：天线的波束宽带约点波束覆盖：天线的波束宽带约2 2度度全球覆盖全球覆盖区域覆盖区域覆盖点波束覆盖点波束覆盖电子信息工程学院空管通信系统86.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星覆盖波束卫星覆盖波束 赋形波束（成形波束）赋形波束（成形波束）电子信息工程学院空管通信系统96.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v非全球波束的优点非全球波束的优点 提高

5、卫星有效辐射功率，提高系统容量提高卫星有效辐射功率，提高系统容量 在系统容量不变的情况下，减小地球站天线口径在系统容量不变的情况下，减小地球站天线口径，因而提高地球站的机动性和灵活性，因而提高地球站的机动性和灵活性 便于实现空分多址便于实现空分多址电子信息工程学院空管通信系统106.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信简史卫星通信简史 19451945年，英国年，英国Extra-Terrestrial RelaysExtra-Terrestrial Relays一文中提出利用一文中提出利用3 3颗静止卫星覆盖全球的设想。颗静止卫星覆盖全球的设想。19451945年到年到196

6、41964年间，曾经先后利用月球、气球、铜针偶极子带年间，曾经先后利用月球、气球、铜针偶极子带作为中继，进行电话电视传输试验作为中继，进行电话电视传输试验 19571957年，前苏联发射了第年，前苏联发射了第1 1颗颗LEOLEO卫星卫星SputnicSputnic（美苏太空竞（美苏太空竞赛的导火索）赛的导火索）19621962年，美国第年，美国第1 1次发射了真正实用通信卫星（次发射了真正实用通信卫星（Telstar/MEOTelstar/MEO）19651965年，第年，第1 1颗商业通信卫星（颗商业通信卫星（INTELSAT-1INTELSAT-1）进入静止轨道）进入静止轨道 1990-

7、20001990-2000年，引入卫星直播音频（年，引入卫星直播音频（DABDAB）业务）业务 2000-20052000-2005年，引入宽带个人通信；年，引入宽带个人通信；KaKa频段系统得到迅速发展频段系统得到迅速发展；多个；多个LEOLEO和和MEOMEO卫星系统投入运行卫星系统投入运行电子信息工程学院空管通信系统116.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信简史（我国）卫星通信简史（我国）19701970年，我国发射成功第一颗人造地球卫星年，我国发射成功第一颗人造地球卫星“东方红东方红1 1号号”19721972年，北京、上海建设年，北京、上海建设4 4座大型地球站座

8、大型地球站 19751975年，第一个试验性卫星通信工程开始全面实施。年，第一个试验性卫星通信工程开始全面实施。19841984年，成功发射第一颗试验通信卫星年，成功发射第一颗试验通信卫星 （静止卫星（静止卫星，E125E125）19861986年第一颗实用通信卫星发射成功（年第一颗实用通信卫星发射成功（E103E103）当前，国家公用卫星通信网和各部门的专用卫星通信当前，国家公用卫星通信网和各部门的专用卫星通信网网 （长途电话、传真、数据、电视等业务）（长途电话、传真、数据、电视等业务）电子信息工程学院空管通信系统126.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统分类卫星通信

9、系统分类 按卫星运动状态按卫星运动状态同步卫星通信系统同步卫星通信系统运动卫星通信系统运动卫星通信系统 按卫星通信范围按卫星通信范围国际卫星通信系统国际卫星通信系统区域卫星通信系统区域卫星通信系统国内通信卫星系统国内通信卫星系统 按卫星转发能力按卫星转发能力有源卫星通信系统（主动型）有源卫星通信系统（主动型）无源卫星通信系统（被动型）无源卫星通信系统（被动型）电子信息工程学院空管通信系统136.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统分类（续）卫星通信系统分类（续）按基带信号体制按基带信号体制模拟卫星通信系统模拟卫星通信系统数字卫星通信系统数字卫星通信系统 按多址方式按多址方

10、式频分多址（频分多址（FDMAFDMA）卫星通信系统）卫星通信系统时分多址（时分多址（TDMATDMA）卫星通信系统）卫星通信系统空分多址（空分多址（SDMASDMA）卫星通信系统）卫星通信系统码分多址（码分多址（CDMACDMA）卫星通信系统）卫星通信系统混合多址卫星通信系统混合多址卫星通信系统电子信息工程学院空管通信系统146.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统分类（续）卫星通信系统分类（续）按所用频段按所用频段特高频（特高频（UHFUHF）卫星通信系统）卫星通信系统超高频（超高频（SHFSHF）卫星通信系统）卫星通信系统极高频（毫米波）（极高频（毫米波）（EHFE

11、HF）卫星通信系统）卫星通信系统激光卫星通信系统激光卫星通信系统 按通信业务种类按通信业务种类固定业务卫星通信系统固定业务卫星通信系统移动业务卫星通信系统移动业务卫星通信系统广播电视卫星通信系统广播电视卫星通信系统科学实验卫星通信系统科学实验卫星通信系统电子信息工程学院空管通信系统156.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统分类（续）卫星通信系统分类（续）按卫星轨道高度按卫星轨道高度高轨（高轨（HEO,GEOHEO,GEO）卫星）卫星中轨中轨(MEO)(MEO)卫星卫星低轨低轨(LEO)(LEO)卫星卫星电子信息工程学院空管通信系统166.1 6.1 卫星通信系统概述卫星

12、通信系统概述250ms250ms100ms100ms15ms15ms传送延迟来传送延迟来回时间回时间传输延迟大传输延迟大卫星成本较高卫星成本较高轨道位置有限轨道位置有限卫星体系复杂卫星体系复杂有多普勒效应有多普勒效应生命周期短生命周期短卫星体系复杂卫星体系复杂有多普勒效应有多普勒效应缺点缺点地表覆盖率地表覆盖率42.2%42.2%无多普勒效应无多普勒效应中度成本中度成本传输延迟低传输延迟低低成本低成本传输延迟低传输延迟低讯号衰减低讯号衰减低优点优点24hrs24hrs2-4hrs2-4hrs15min15min可用时间可用时间36000 km36000 km3000-30000 km3000-

13、30000 km300-3000 km300-3000 km高度高度同步卫星同步卫星GEOGEO中轨卫星中轨卫星MEOMEO低轨卫星低轨卫星 LEOLEO型态型态电子信息工程学院空管通信系统176.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统分类（续）卫星通信系统分类（续）按卫星重量按卫星重量卫星等级英文名称英文名称质量大卫星Large Satellite一千公斤以上小卫星Small Satellite五百公斤至一千公斤迷你卫星Mini-Satellite一百公斤至五百公斤微卫星Micro-Satellite十公斤至一百公斤微小卫星(奈米级卫星)Nano-Satellite一公斤

14、至十公斤微微卫星(皮米级卫星)Pico-Satellite一公斤以内电子信息工程学院空管通信系统186.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信特点卫星通信特点优点优点（1 1）通信距离远，且费用与通信距离无关。）通信距离远，且费用与通信距离无关。(最最大通信距离大通信距离18000km18000km）（2 2）覆盖面积大，可进行多址通信。）覆盖面积大，可进行多址通信。（3 3）通信频带宽，传输容量大。）通信频带宽，传输容量大。（4 4）机动灵活。）机动灵活。（5 5）通信线路稳定可靠，传输质量高）通信线路稳定可靠，传输质量高电子信息工程学院空管通信系统196.1 6.1 卫星通

15、信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信特点卫星通信特点缺点和问题缺点和问题（1 1）静止卫星的发射与控制技术比较复杂。）静止卫星的发射与控制技术比较复杂。（2 2）地球高纬度地区通信效果不好，并且两）地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区。极地区为通信盲区。（3 3）存在日凌中断和星蚀现象。）存在日凌中断和星蚀现象。（4 4）电波的传播时延较大和存在回波干扰。）电波的传播时延较大和存在回波干扰。单跳时延单跳时延0.270.27秒秒电子信息工程学院空管通信系统206.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v日凌中断和星蚀现象日凌中断和星蚀现象电子信息工程学院空管通信系统216.1

16、 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 卫星通信系统主要由卫星通信系统主要由空间分系统、通信地球站空间分系统、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分分系统、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统系统四大功能部分组成。四大功能部分组成。电子信息工程学院空管通信系统226.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v空间分系统空间分系统 指指通信卫星通信卫星，主要由天线分系统、遥测与指令，主要由天线分系统、遥测与指令分系统、控制分系统、通信分系统和电源分系分系统、控制分系统、通信分系统和电源分系统组成。统组成。v通信地球站通信地球站 由天线馈线

17、设备、发射设备、接收设备、信道由天线馈线设备、发射设备、接收设备、信道终端设备等组成终端设备等组成电子信息工程学院空管通信系统236.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v跟踪遥测及指令分系统（跟踪遥测及指令分系统（TT&CTT&C，tracking,tracking,telemetry and command stationtelemetry and command station）对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的确定位置，并对在轨卫星的通信性能及参数上的确定位置，并对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的监测和校正。进行业务

18、开通前的监测和校正。v监控管理分系统监控管理分系统(SCC,satellite control center)(SCC,satellite control center)对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的监测和业务开通后的例行监测和控制，以确保通监测和业务开通后的例行监测和控制，以确保通信卫星正常运行和工作。信卫星正常运行和工作。电子信息工程学院空管通信系统246.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星转发器（通信卫星中的通信分系统）卫星转发器（通信卫星中的通信分系统）为避免同频干扰，收发不同频，需要混频为避免同频干扰，收发不同频，

19、需要混频电子信息工程学院空管通信系统256.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的工作频段卫星通信系统的工作频段大气中自由电子、离子、氧和水气分子对电波的吸收衰减大气中自由电子、离子、氧和水气分子对电波的吸收衰减电子信息工程学院空管通信系统266.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的工作频段（续）卫星通信系统的工作频段（续）外界噪声对接收信号的影响外界噪声对接收信号的影响1-电子信息工程学院空管通信系统276.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的工作频段（续）卫星通信系统的工作频段（续）UHFUHF波段：波段：400/200

20、MHz400/200MHz L L波段：波段：1.6/1.5GHz1.6/1.5GHz C C波段：波段：6.4GHz6.4GHz X X波段：波段：8/7GHz8/7GHz KuKu波段：波段：14/11GHz14/11GHz、14.12GHz14.12GHz KaKa波段：波段：30/20GHz30/20GHz电子信息工程学院空管通信系统286.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的技术体制卫星通信系统的技术体制 多址方式多址方式FDMAFDMATDMATDMACDMACDMASDMASDMA电子信息工程学院空管通信系统296.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统

21、概述vTDMATDMA帧结构帧结构电子信息工程学院空管通信系统306.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v例例 某一某一TDMATDMA系统系统5 5个地球站共用一卫星转发器，个地球站共用一卫星转发器，TDMATDMA帧周期（帧周期（frame durationframe duration）为）为125 s125 s，数，数据速率为据速率为40Mbps40Mbps，话音信号采样频率为，话音信号采样频率为8kHz8kHz，8bit8bit量化，每一地面站的报头时间（量化，每一地面站的报头时间（preamble preamble timetime）为）为5 s5 s，保护时间（，保护时间

22、（guard timeguard time）为）为2 2 s,s,计算每一地面站可容纳的语音信道数目。计算每一地面站可容纳的语音信道数目。电子信息工程学院空管通信系统316.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v解：解：电子信息工程学院空管通信系统326.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述v卫星通信系统的技术体制（续）卫星通信系统的技术体制（续）信道分配方式信道分配方式信道含义：信道含义：FDMAFDMA中指频段，中指频段，TDMATDMA中指时隙，中指时隙，CDMACDMA中中指正交码组等指正交码组等 预分配方式预分配方式固定预分配（固定预分配（PAMAPAMA）按时预分配

23、（按时预分配（TPATPA）按需分配方式按需分配方式全可变方式全可变方式分群全可变方式分群全可变方式随机分配方式随机分配方式电子信息工程学院空管通信系统33作业作业1.1.卫星通信系统主要由哪几部分组成，主要功能是卫星通信系统主要由哪几部分组成，主要功能是什么？什么？2.2.什么是日凌和星蚀中断现象？什么是日凌和星蚀中断现象？电子信息工程学院空管通信系统34第第6 6章章 卫星通信系统卫星通信系统6.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述 6.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 6.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务 6.4 VAST6.4 VAST卫星通信网

24、络卫星通信网络 6.5 6.5 中国民航中国民航C C波段卫星通信网络波段卫星通信网络电子信息工程学院空管通信系统356.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v美国于美国于19761976年建立了世界上第一个海事卫星通信站年建立了世界上第一个海事卫星通信站v19791979年年7 7月国际海事卫星组织（月国际海事卫星组织（INMARSATINMARSAT）成立）成立,最最初有初有2828个成员国个成员国v先后租用美国先后租用美国MARISATMARISAT，欧洲，欧洲INTELSATINTELSATv19821982年建立了国际海事卫星通信系统，成为第一代年建立了国际海事卫星通信系统

25、，成为第一代国际海事卫星通信系统国际海事卫星通信系统vINMARSATINMARSAT总部设在伦敦，系政府间合作总部设在伦敦，系政府间合作电子信息工程学院空管通信系统366.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v 包括四个重叠覆盖区域，这种复叠覆盖可保证发生故障时业务不致中断包括四个重叠覆盖区域，这种复叠覆盖可保证发生故障时业务不致中断v 最初用于海事通信，目前最初用于海事通信，目前INMARSATINMARSAT已成为世界上唯一为海陆空用户提供已成为世界上唯一为海陆空用户提供全球移动卫星公众通信和遇险安全业务的国际组织全球移动卫星公众通信和遇险安全业务的国际组织v 国际海事卫星组织

26、（现已改称国际移动卫星组织）是全球移动卫星通信国际海事卫星组织（现已改称国际移动卫星组织）是全球移动卫星通信业务的主要提供者业务的主要提供者电子信息工程学院空管通信系统376.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v 国际海事卫星（国际海事卫星（INMARSATINMARSAT）是一个）是一个GEOGEO卫星系统卫星系统 组成组成:空间段空间段地面站地面站移动终端移动终端电子信息工程学院空管通信系统386.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v空间段空间段 空间段空间段 :通信卫星、网络控制中心和网络协调通信卫星、网络控制中心和网络协调站组成站组成 通信卫星通信卫星 INMA

27、RSATINMARSAT 分布在地球同步轨道上，分布在地球同步轨道上，距地球约为距地球约为 3535 800800 kmkm。卫星收发采用。卫星收发采用L L波段和波段和C C波段，天线采用圆极化方式。波段，天线采用圆极化方式。网络控制中心（网络控制中心（NOCNOC）负责检测、协调和控制网负责检测、协调和控制网络内所有卫星的操作运行。络内所有卫星的操作运行。网络协调站（网络协调站（NCSNCS）的主要任务包括的主要任务包括分配语音、分配语音、数据和高速数据信道频率。数据和高速数据信道频率。电子信息工程学院空管通信系统396.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v地面站地面站 （岸站

28、）（岸站）地面站地面站:设在海岸附近的地球站，它既是卫星系设在海岸附近的地球站，它既是卫星系统与地面系统的接口，又是一个控制和接入中心统与地面系统的接口，又是一个控制和接入中心 v主要功能有：主要功能有：对从船舶或陆上来的呼叫分配和建立信道；对从船舶或陆上来的呼叫分配和建立信道；信道状态（空闲、正在受理申请、占线等）信道状态（空闲、正在受理申请、占线等）的监视和排队的管理的监视和排队的管理电子信息工程学院空管通信系统406.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v地面站地面站 （岸站）（续）（岸站）（续）船舶识别码的编排和核对；船舶识别码的编排和核对；登记呼叫，产生计费信息；登记呼叫，

29、产生计费信息；遇难信息监收；遇难信息监收；卫星转发器频率偏差的补偿；卫星转发器频率偏差的补偿；通过卫星的自环测试；通过卫星的自环测试；在多岸站运行时的网络控制功能；在多岸站运行时的网络控制功能；对船舶终端进行测试。对船舶终端进行测试。电子信息工程学院空管通信系统416.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v移动终端移动终端(船站船站)移动终端信号上达卫星，再经地面站，通过国际移动终端信号上达卫星，再经地面站，通过国际或国内的邮电公众通信网与其他的用户通信。或国内的邮电公众通信网与其他的用户通信。反过来，公众网用户也可以通过卫星与卫星移动反过来，公众网用户也可以通过卫星与卫星移动终端联

30、系。终端联系。电子信息工程学院空管通信系统426.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 v海事卫星电话海事卫星电话便携性好便携性好可移动性可移动性新的终端带宽比较宽新的终端带宽比较宽电子信息工程学院空管通信系统436.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统v海事卫星电话（续）海事卫星电话（续）汶川灾区一线救援人员正在用海事卫星电话与外界沟通汶川灾区一线救援人员正在用海事卫星电话与外界沟通电子信息工程学院空管通信系统446.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统vINMARSATINMARSAT航空系统航空系统 19901990年开始全球运行年开始全球运行 由卫星、航空地球站

31、（简称航站）和机站由卫星、航空地球站（简称航站）和机站 卫星与航站之间通信用卫星与航站之间通信用C C和和L L波段双频，卫星和波段双频，卫星和机站之间通信用机站之间通信用L L波段波段电子信息工程学院空管通信系统456.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统v航空移动通信系统的限制因素航空移动通信系统的限制因素 带宽有限带宽有限 EIRPEIRP（等效全向辐射功率）有限（等效全向辐射功率）有限 飞机高速运动引起的多普勒效应比飞机高速运动引起的多普勒效应比海事系统严重得多海事系统严重得多 多径衰落效应比海事系统严重得多多径衰落效应比海事系统严重得多频率重用频率重用高功率放大器高功率放大器

32、交错编码、比特交错编码、比特交织与偏置调制交织与偏置调制机站天线仰角大机站天线仰角大于于25度度如何如何应对应对电子信息工程学院空管通信系统46第第6 6章章 卫星通信系统卫星通信系统6.1 6.1 卫星通信系统概述卫星通信系统概述 6.2 6.2 海事卫星通信系统海事卫星通信系统 6.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务 6.4 VAST6.4 VAST卫星通信网络卫星通信网络 6.5 6.5 中国民航中国民航C C波段卫星通信网络波段卫星通信网络电子信息工程学院空管通信系统47现在的通信现在的通信未来的通信未来的通信通信通信电子信息工程学院空管通信系统486.3 6.3 航

33、空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 v航空移动通信业务（航空移动通信业务（AMSSAMSS）概述）概述 Aeronautical Mobile Satellite Service Aeronautical Mobile Satellite Service 移动通信业务提供全球范围内，包括双向话音通移动通信业务提供全球范围内，包括双向话音通信、传真和数据通信服务信、传真和数据通信服务 由国际移动卫星组织（由国际移动卫星组织（INMARSATINMARSAT）从海事移动卫）从海事移动卫星业务扩展而来星业务扩展而来 始用于始用于19901990年年电子信息工程学院空管通信系统496.3

34、6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 v航空移动通信业务（航空移动通信业务（AMSSAMSS）概述）概述（续）（续）首先提供航空旅客通信（首先提供航空旅客通信（APCAPC）用的空中电话，后）用的空中电话，后扩展到传真，直至数据链扩展到传真，直至数据链 从向航空公司提供航务通信（从向航空公司提供航务通信（AOCAOC）、管理通信（）、管理通信（AACAAC）直至空中交通服务（）直至空中交通服务（ATSATS）通信）通信 从航空非安全通信到航空安全通信，直至全面的从航空非安全通信到航空安全通信，直至全面的空地通信服务空地通信服务 数据链路从面向字符协议到面向位协议数据链路从面

35、向字符协议到面向位协议电子信息工程学院空管通信系统506.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 v航空移动通信业务（航空移动通信业务（AMSSAMSS）概述（续）概述（续）飞机与卫星之间通信采用飞机与卫星之间通信采用L L波段波段，下行，下行1545-1545-1555MHz1555MHz，上行，上行1646.5-1656.5MHz1646.5-1656.5MHz 航空地面地球站和网络协调站与卫星之间通信航空地面地球站和网络协调站与卫星之间通信可采用可采用C C（INMARSATINMARSAT）或）或KuKu（MTSATMTSAT）频段，跟）频段，跟踪遥控站与卫星之间

36、通信可采用踪遥控站与卫星之间通信可采用C C、KuKu或或KaKa频频段段 AMSSAMSS信息传输过程中按优先级高低有序传播信息传输过程中按优先级高低有序传播电子信息工程学院空管通信系统516.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 vAMSSAMSS通信系统的特点通信系统的特点 飞机速度高，机动性大，活动范围广，所通过飞机速度高，机动性大，活动范围广，所通过区域电磁环境可能有大而迅速的变化区域电磁环境可能有大而迅速的变化 飞机某些部位的电磁散射可能干扰通信信号飞机某些部位的电磁散射可能干扰通信信号 飞机速度快，产生较大的多普勒频移飞机速度快，产生较大的多普勒频移 多径

37、衰落叫地面小，衰落储备量可以低些多径衰落叫地面小，衰落储备量可以低些电子信息工程学院空管通信系统526.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 vAMSSAMSS的业务种类的业务种类 1 1、数据通信、数据通信 2 2、自动相关监视、自动相关监视(ADS)(ADS)3 3、话音通信、话音通信 应急通信及驾驶员与管制员间的非常规通应急通信及驾驶员与管制员间的非常规通信仍需用话音通信。信仍需用话音通信。电子信息工程学院空管通信系统536.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务概况概况 vAMSSAMSS的业务种类（续）的业务种类（续）空中交通服务（空中交通服务（

38、ATSATS）航务管理通信（航务管理通信（AOCAOC）航空行政管理通信（航空行政管理通信（AACAAC）航空旅客通信（航空旅客通信（APCAPC）其中其中ATSATS和和AOCAOC属于安全通信，属于安全通信，AACAAC和和APCAPC属于非属于非安全通信。安全通信。电子信息工程学院空管通信系统546.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 vAMSSAMSS设备设备 系统组成系统组成空间段空间段通信卫星通信卫星地面地球站地面地球站GESGES提供空间段与地面提供空间段与地面固定话音和数据网固定话音和数据网络之间的接口络之间的接口机载地球站机载地球站AESAES网络协

39、调站网络协调站NCSNCS管理卫星资源在各管理卫星资源在各GESGES的分配的分配电子信息工程学院空管通信系统556.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v空间段空间段(卫星转发器卫星转发器)平台平台包括姿态和轨道控制系统，跟踪、遥测和指令系统包括姿态和轨道控制系统，跟踪、遥测和指令系统，机械骨架及通信载荷和电源分系统。，机械骨架及通信载荷和电源分系统。通信载荷通信载荷(通信转发器通信转发器)正向转发器：接收正向转发器：接收GESGES发来的发来的(C(C或或Ku)Ku)频段信号，变频段信号，变为为L L频段信号，转发至频段信号，转发至AESAES；饱和输出功率约；饱

40、和输出功率约80W80W反向转发器：接收反向转发器：接收AESAES发来的发来的L L频段信号，变为频段信号，变为C(C(或或Ku)Ku)频段信号，转发至频段信号，转发至GESGES）；饱和输出功率约）；饱和输出功率约20W20W抛物面天线增益公式抛物面天线增益公式电子信息工程学院空管通信系统566.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 转发器方框图转发器方框图电子信息工程学院空管通信系统576.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v地面地球站地面地球站(GES)(GES)每个卫星波束覆盖一到多个每个卫星波束覆盖一到多个GESGES 多个多个G

41、ESGES中可能指定一个中可能指定一个GESGES协调全网工作，称协调全网工作，称为网络协调站（为网络协调站（NCSNCS）组成组成天线天线C C或或KuKu频段收发机频段收发机 L L频段收发机频段收发机网络管理设备网络管理设备电子信息工程学院空管通信系统586.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 电子信息工程学院空管通信系统596.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v天线天线 C C频段天线直径频段天线直径9 91313米，远离干扰严重的郊区米，远离干扰严重的郊区 KuKu频段天线直径频段天线直径7 7米，可置于近郊区及城内米，可置于近

42、郊区及城内 备份保证可靠工作备份保证可靠工作每颗卫星应有不止一个每颗卫星应有不止一个GESGES，彼此可代用，彼此可代用最好有一个备份最好有一个备份GESGES经常指向备用卫星，若工作卫经常指向备用卫星，若工作卫星故障，可立即转至备用星故障，可立即转至备用GESGES和备用卫星和备用卫星否则，若将否则，若将GESGES的大型天线重新指向备用卫星一般的大型天线重新指向备用卫星一般需需3-53-5分钟分钟电子信息工程学院空管通信系统606.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 电子信息工程学院空管通信系统616.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备

43、电子信息工程学院空管通信系统626.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 vC C（或（或KuKu）频段收发信机）频段收发信机 收发首先经过收发首先经过70MHz70MHz中频再变频为射频中频再变频为射频vL L频段收发信机频段收发信机 对于对于GESGES，空地通信本身不用，空地通信本身不用L L频段，由于频段，由于GESGES与卫星间有多普勒频移，也由于卫星转发器中与卫星间有多普勒频移，也由于卫星转发器中本振有较大频率偏移，需要对本振有较大频率偏移，需要对C(C(或或Ku)Ku)频段载频段载波进行自动频率补偿，因此收发信机需用波进行自动频率补偿，因此收发信机需用L

44、L频频段段“导频导频”v网络管理（网络管理（NCPNCP）设备）设备 控制卫星容量分配，建立优先权体制控制卫星容量分配，建立优先权体制电子信息工程学院空管通信系统636.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v机载地球站机载地球站AESAES 组成：天线、卫星数据单元（组成：天线、卫星数据单元（SDUSDU）、射频单）、射频单元（元（RFURFU）、高功率放大器（）、高功率放大器（HPAHPA）电子信息工程学院空管通信系统646.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v卫星数据单元（卫星数据单元（SDUSDU）包括调制解调器、纠错编译码器、交织包

45、括调制解调器、纠错编译码器、交织/去交去交织器、扰码去扰码器、数据速率切换控制器等织器、扰码去扰码器、数据速率切换控制器等 获得基带或中频信号获得基带或中频信号v射频单元（射频单元（RFURFU）包括低功率放大器、滤波器、变频器等包括低功率放大器、滤波器、变频器等 将基带或中频信号变频到射频将基带或中频信号变频到射频v高功率放大器（高功率放大器（HPAHPA）射频功放射频功放电子信息工程学院空管通信系统656.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v天线天线 天线类型天线类型顶装小型可控型，装在天线罩内顶装小型可控型，装在天线罩内顶装相控阵天线顶装相控阵天线装在两侧与机

46、身共形的相控阵天线装在两侧与机身共形的相控阵天线 天线增益天线增益低增益低增益(0dB)(0dB)中增益中增益(6dB)(6dB)高增益高增益(12dB)(12dB)电子信息工程学院空管通信系统666.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务设备设备 v网络协调站（网络协调站（NCSNCS）NCSNCS和各和各GESGES的接口，目的是管理卫星资源的分配的接口，目的是管理卫星资源的分配，即卫星功率和通信信道在各，即卫星功率和通信信道在各GESGES间的分配。间的分配。电子信息工程学院空管通信系统676.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结构与技术系统结构与技术

47、v物理层物理层4 4种信道种信道 数据信道：数据信道：P P信道信道R R信道信道T T信道信道 话音信道：话音信道：C C信道信道电子信息工程学院空管通信系统686.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结构与技术系统结构与技术vP P信道信道 时分复用分组方式数据信道时分复用分组方式数据信道 仅用于正向仅用于正向(GES(GES到到AES)AES)，传送信令和用户数据，传送信令和用户数据 P Psmcsmc信道信道-系统管理功能系统管理功能 P Pd d信道信道-其他功能其他功能电子信息工程学院空管通信系统696.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结

48、构与技术系统结构与技术vR R信道信道 随机多址存取信道随机多址存取信道 仅用于反向仅用于反向(AES(AES到到GES)GES)，传送信令和小量用户，传送信令和小量用户数据数据,以突发方式工作以突发方式工作,多架飞机可以共用一多架飞机可以共用一条条R R信道。信道。R Rsmcsmc信道信道-系统管理功能系统管理功能 R Rd d信道信道-其他功能其他功能电子信息工程学院空管通信系统706.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结构与技术系统结构与技术vT T信道信道n预约时分多址信道预约时分多址信道 n仅用于反向仅用于反向 n传送较大的报文数据传送较大的报文数据n工作时先

49、用工作时先用R R信道为信道为T T信道预约一定数量的时隙信道预约一定数量的时隙电子信息工程学院空管通信系统716.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结构与技术系统结构与技术vC C信道信道 按需分配按需分配 电路交换方式电路交换方式电子信息工程学院空管通信系统726.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务系统结构与技术系统结构与技术v调制方式调制方式 信道速率信道速率2400bps2400bps，航空二相相移键控（，航空二相相移键控（A-BPSKA-BPSK）信道速率信道速率2400bps2400bps，航空四相相移键控（，航空四相相移键控（A-QPSKA

50、-QPSK）v常用信道间隔常用信道间隔 17.5KHz17.5KHz 10KHz10KHz 7.5kHz7.5kHz 5.0/2.5kHz5.0/2.5kHzv信道编码信道编码 卷积码卷积码电子信息工程学院空管通信系统736.3 6.3 航空移动卫星通信业务航空移动卫星通信业务机载移动式卫星通信机载移动式卫星通信v几种地空通信方式比较几种地空通信方式比较 VHFVHF优点：技术成熟，通信质量好，设备资费适中优点：技术成熟，通信质量好，设备资费适中缺点：通信距离近缺点：通信距离近 HFHF优点：技术成熟，成本低，通信距离远优点：技术成熟，成本低，通信距离远缺点：通信质量差，不稳定，易受干扰缺点：