海上移動衛星系統的概念
海上移動衛星系統(maritime mobile satellite system)是指利用衛星進行海上移動通信的衛星通信系統。如國際海事衛星組織(INMARSAT)所使用的同步衛星通信系統。
最早的GEO衛星移動系統,是利用美國通信衛星公司(comsat)的Marisat衛星進行衛星通信的,它是一個軍用衛星通信系統。70年代中期為了增強海上船隻的
安全保障,國際電信聯盟決定將L波段中的1535~1542.5MHz和1636.3~1644MHz分配給航海衛星通信業務,這樣Marisat中的部分內容就提供給遠洋船隻使用。
1982年形成了以國際海事衛星組織(Inmarsat)管理的Inmarsat系統,開始提供全球海事衛星通信服務。1985年對公約作修改,決定把航空通信納入業務之內,1989年又決定把業務從海事擴展到陸地。1994年12月的特別大會上,國際海事衛星組織改名為國際移動衛星組織,其英文縮寫不變仍為“Inmarsat”
目前它已是一個有79個成員國的國際衛星移動通信組織,約在143個國家擁有4萬多台各類衛星通信設備,它已經成為惟一的全球海上、空中和陸地商用及遇險安全衛星移動通信服務的提供者。中國作為創始成員國之一,由中國交通部和中國交通通信中心分別代表中國參加了該組織。
Inmarsat通信系統的空間段由四顆工作衛星和在軌道上等待隨時啟用的四顆備用衛星組成。這些衛星位於距離地球赤道上空約35700km的同步軌道上,軌道上衛星的運動與地球自轉同步,即與地球表面保持相對固定位置。所有Inmarsat衛星受位於英國倫敦Inmarsat總部的衛星控制中心(SCC)控制,以保證每顆衛星的正常運行。
每顆衛星可覆蓋地球表面約1/3面積,覆蓋區內地球上的衛星終端的天線與所覆蓋的衛星處於視距範圍內。四個衛星覆蓋區分別是大西洋東區、大西洋西區、太平洋區和印度洋區。目前使用的是Inmarsat第三代衛星,它們擁有48dBW的
全向輻射功率,比第二代衛星高出8倍,同時第三代衛星有一個全球波束轉發器和五個點波束轉發器。由於點波束和雙極化技術的引入,使得在第三代衛星上可以動態地進行功率和頻帶分配,從而大大提高了衛星信道資源的利用率。為了降低終端尺寸及發射電平,Inmarsat-3系統通過衛星的點波束系統進行通信。除南北緯75度以上的極地區域以外,四個衛星幾乎可以覆蓋全球所有的陸地區域。
海上移動衛星系統的技術
衛星移動通信系統是一個複雜的通信系統,其中除涉及電波傳播問題外,還涉及到調製技術、編碼技術、多址技術、信道分配技術和信號處理技術。
在衛星通信系統中同樣存在熱噪聲、交調干擾、鄰道干擾、交叉極化干擾以及碼間干擾,但由於衛星移動通信的特點決定了在其系統中既具有衛星通信系統的特性,又具有移動通信系統的特性,因而首先討論一下衛星移動系統中還會受到哪些干擾的影響。
同頻干擾
所有進入接收機通帶內的、與本信道頻率相同的或相近的無用信號都會對本信道信號構成干擾,這種干擾就是同頻干擾。由此可見,相鄰波束間干擾和交叉極化干擾都屬於同頻干擾。此外來自鄰近的、工作與相同頻率的衛星通信系統的干擾和以相同頻率工作的地面通信系統的干擾,也屬於同頻干擾的範疇。
為了避免同頻衛星通信系統之間的干擾和同頻地面微波系統的干擾,要求地面微波系統在衛星載波頻寬內(40kHz)內,其功率譜密度低於地球站接收功率譜密度的25dB。而要求衛星通信系統在20%以上的時間內,其功率譜密度低於-154dB/4kHz,同時還應滿足在0.01%的時間內,功率譜密度低於-131dB/4kHz的要求。
近端對遠端比干擾
這種干擾同樣存在於地面移動通信系統中,當兩個以同頻工作的移動台各自與基站之間的距離相差較大(一個移動台距基站較近,另一個移動台距基站較遠),當它們以相同的發射功率向基站發射信號時,基站接收機接收的近端台所發的信號功率較大,而遠端移動台所發的信號較小。若近端移動台距基站足夠近,而遠端移動台距基站又足夠遠時,遠端移動台所發出的信號將淹沒在近端移動台所發信號之中,嚴重時會影響通信質量。這種現象被稱為近端對遠端比干擾,也稱為遠近效應。
衛星移動通信系統中的情況也是如此。每一個波束覆蓋區內的各移動台與衛星的距離是不同的,從而導致系統中存在遠近效應,但理論上講其影響程度遠沒有對地面移動通信系統的影響大。然而由於信號遠距離傳輸中的衰減影響,使得衛星轉發接收到的來自各衛星移動終端的信號功率大小不同,進一步加劇了遠近效應的影響。另外衛星移動系統所採用的軌道高度不同,遠近效應也不同。