便携式卫星通信系统方案.doc

便携式卫星通信系统便携式卫星通信系统 便携式卫星通信系统 i 目 录 1需求分析需求分析 2 1.1技术需求.2 1.2设计思路.2 1.3设计依据.3 2系统总体技术方案系统总体技术方案 4 2.1网络拓扑.4 2.2系统组成.4 2.3系统功能描述.5 2.4系统设计方案.6 2.5设备配置表.17 2.6空间卫星资源.18 便携式卫星通信系统 2 1需求分析需求分析 根据应急通信及现场新闻采访的需求，建设 1 套卫星机动通信系统以满足应急 通信及现场新闻采访的需求，包括 1 套通信固定站和 1 套卫星通信便携站及现场图 像采集传输系统，固定站和卫星通信便携站之间的通信采用现有卫星通信 ku 资源实 现。卫星通信便携站将通过现场图像采集传输系统采集到的话音、数据及视频传送 到卫星通信便携站，再经卫星通信便携站通过卫星传输到固定站和指挥中心的大屏 幕上。 根据通信系统实际情况，卫星通信系统建设规模如下： (1)指挥中心建固定卫星通信地球站； (2)建设 1 套机动通信机动平台。 本建议书对用户需求分析要点如下： 1.11.1技术需求技术需求 根据通信系统需求，工程系统配置包括固定和机动两大系统： 1、位于指挥中心的固定站通信系统：包括 天线系统：ku 频段天线系统一套； 主站室外单元设备：包括低噪声放大器系统一套， sspa 系统（内置 buc）一套，安装在天线基座架上； 室内单元设备：包括调制解调器系统一套；视频编码器和解码器一套；语音 网关一套；网管、监控设备一套； 2、应急通信机动平台：包括 卫星通信便携站一套； 自动卫星便携天伺馈系统、一体化卫星信道设备、buc 单兵图传设备一套； 1.21.2设计思路设计思路 我们的设计原则是建立在满足用户当前需求和今后的扩展要求之上，采用以下 设计思路： 系统设计采用成熟技术，尽量减少技术风险，采用模块化、通用化设计原则。 便携式卫星通信系统 3 设备故障部件或单元的替换、检查和修理应该很容易进行。硬件和软件预留 扩容能力，可方便的实现系统扩容。 设备布局充分考虑电磁干扰、散热及便于维护。 天线分系统技术指标满足 iess-207 所规定的 e 标准地球站的性能要求，安 装设备满足 iess-308/310 中有关的性能要求。 地球站系统所选用的设备均为技术先进、质量可靠的在用设备。设计寿命应 大于 15 年。在设计寿命内，地球站系统总的可用度应优于 99.9%，满足每 天 24 小时有人/无人值守下连续运行的要求。 1.31.3设计依据设计依据 （1）遵循 iess-207 e-3 标准地球站的性能要求和 iess-308 和 iess-310 最新 版本中规定的中速、高速数据速率的电视业务、话音业务、数据业务设备技术参数 要求。 （2）中华人民共和国通信行业相关标准： yd 5050-2005 国内卫星通信地球站工程设计规范 yd/t 5017-2005国内卫星通信地球站设备安装工程验收规范 yd 5059-2005电信设备安装抗震设计规范 yd 5098-2005通信局（站）防雷与接地工程设计规范 便携式卫星通信系统 4 2 系统总体技术方案系统总体技术方案 2.12.1网络拓扑网络拓扑 固固定定站站 指指挥挥中中心心 卫卫星星便便携携站站 单单兵兵图图传传 图图 3-1 系统网络拓扑图系统网络拓扑图 2.22.2系统组成系统组成 通信系统由固定站和通信机动平台两部分组成，见图 3-2。 便携式卫星通信系统 5 电电视视显显示示 视视频频编编/ 解解码码器器 视视频频图图象象 交交 换换 机机 语语音音网网关关 voip电电话话 voip电电话话 . . . 卫卫星星调调制制 解解调调器器 odu lnb 单单兵兵图图 传传发发射射 单单兵兵图图传传接接收收 本本地地便便携携 摄摄影影机机 音音 视视 频频 切切 换换 矩矩 阵阵 卫卫星星一一体体化化信信道道 buc lnb 便便携携天天线线伺伺 服服控控制制系系统统 图图 3-2 通信系统配置图通信系统配置图 本系统固定站由一套天线、odu、lnb、卫星调制解调器、网络交换机、视频编 码器、视频解码器、语音网关、视频监视器组成。 卫星通信机动平台由 0.9 米 ku 波段自动便携式天伺馈系统、buc、卫星一体化信 道、音视频切换矩阵、地面图像传输系统、视频监视器组成。 2.32.3系统功能描述系统功能描述 卫星通信系统通过卫星的 ku 频段转发器传输图像、话音业务。 远端视频采集的图像通过地面无线图像传输系统或现场摄像系统将音视频信号 送至卫星通信一体化信道设备，音、视频信号经过编码器、调制器调制成 l 频段 rf 信号送至 buc 再经变频为 ku 频段信号放大后通过便携天线发射到卫星。指挥中心 天线接收到卫星发来的微弱信号经 lnb 系统放大后变换为 l 波段的中频信号送到调 制解调器，解调后的信号送至终端，将视频信号在本地进行显示，指导现场的各种 突发事件。 便携式卫星通信系统 6 2.42.4系统设计方案系统设计方案 2.4.12.4.1 固定站分系统设计方案固定站分系统设计方案 2.4.1.12.4.1.1天线分系统天线分系统 固定站天线及控制分系统由天线部分、二端口馈源网络、机械传动部分组成。 天线负责对高功放分系统 odu 输出的信号进行功率放大并精确对星，将信号送 往卫星。天线对星采用自动方式以满足主站对不同经度卫星的传输要求。 该天线主反射面是赋形抛物面，由十二块硬铝合金面板组成，每块面板均采用 高精度拉伸成型蒙皮与高刚度骨架铆接而成，这种复合结构的面板保证了天线重装 精度，减少了安装工作量，使天线有很强的抗风能力和足够的强度。 天线副反射面及馈源喇叭均由数控车床加工成型，表面处理采用导电阳极化、 喷涂氯磺化聚乙烯硅环氧磁漆的处理工艺；收发双工器采用铜制镀银，外表面喷涂 氯磺化聚乙烯硅环氧磁漆的处理工艺。 天线中心体、座架、辐射梁等全部钢结构部件采用热浸锌的表面处理工艺，全 部连接用标准件采用不锈钢件，增强了它的防腐蚀能力，使天线的使用寿命大于 15 年。 卫星通信天线是高性能的环焦型天线。由于采用了计算机优化设计和先进的制 造工艺，因而该天线具有高增益、低旁瓣、高极化鉴别率、小电压驻波比等良好特 性。 便携式卫星通信系统 7 图图 3-3 ku 天线外型结构图天线外型结构图 便携式卫星通信系统 8 表表 3-1 天线分系统技术指标（天线分系统技术指标（3.73.7 米）米） ku 波段波段 射频特性射频特性 接收接收发射发射 工作频段 ghz10.9512.7513.7514.5 天线增益 dbi51.4 52.7 极化 线 linear 交叉极化鉴别率 db35 35 电压驻波比 1.251.25 噪声温度 仰角 10 30 50 49 k 39 k 35 k g/t 值 ( el.10) 30.6db/k (70lna) -3db 波束宽度 0.440.38 馈源插损 db0.25 db0.2 db 功率容量 kw2 kw 接口 wr-75wr-75 收发隔离 db85 第一旁瓣-14 db 旁瓣 宽角旁瓣 29 - 25 log（ 120） 机械特性机械特性 天线口径 3.7m 天线类型 环焦型 ring focus 天线座架形式 俯仰/方位 el. over az. 反射面成型工艺2mm 硬铝合金板拉伸成型 反射面精度 rms） 0.5 mm 天线指向范围 方 位 俯 仰 42 090 工作风速 保精度 80km/h 降精度 106 km/h 不破坏风速 216 km/h 环境温度 -40 + 60 湿 度 0100% 便携式卫星通信系统 9 太阳辐射 1135kcal/h/m2 地震 0.3g 水平，0.15g 垂直 冰雪载荷 13mm 裹冰正常工作；25mm 裹冰不破坏 表面处理 钢件：热浸锌； 铝件：喷漆（白色） 2.4.1.22.4.1.2 射频链路分系统射频链路分系统 射频链路分系统由高功率放大器和低噪声放大器两部分组成。 高功率放大器分系统对视频调制分系统送来的 l 波段信号进行上变频，将信号 频率变换为适合卫星传输的 ku 波段射频信号，然后对此信号进行功率放大，并送 往天线相应的极化端口。卫星接收到下行信号经 lnb 进行变频放大，送至 l 波段 放大器将 lnb 送来的 l 波段信号再次进行放大，同时提供增益调节功能，用户可以 通过 rs232 或 rs485 接口对下行支路进行增益调节，已满足设备接口电平的要求。 2.4.1.32.4.1.3 调制解调分系统调制解调分系统 调制解调器分系统由调制解调器组成，是基于 ip 的标准 dvb-s/dvb-s2 卫星调 制解调器。对收到的 ip 数据进行适配、信道编码、前向纠错、基带成形和滤波， 形成标准的 dvb-s/dvb-s2 基带信号，并将基带信号调制到 l 波段信号。并将低噪 声放大器送来的信号进行解调，输出 ip 信号。 2.4.22.4.2 通信机动平台分系统技术方案通信机动平台分系统技术方案 2.4.2.12.4.2.1 便携天线分系统便携天线分系统 便携站天线及控制分系统由天线部分、馈源网络、信标接收机、gps、跟踪控 制部分组成。 天线负责对高功放分系统 buc 输出的信号进行功率放大并精确对星，将信号送 往卫星，天线控制系统及信标接收机完成对天线方位和俯仰的控制，确保天线对准 卫星。 天线对星采用一键对星方式，以满足系统快速建立卫星通道的传输要求。可工 作于 ku 频段或 ka 频段。该天线为整体箱式结构，天线面、天线座、伺服驱动单 便携式卫星通信系统 10 元以及低噪声放大器、buc、一体化信道等设备单元均置于箱体内，天线可方便地 装载于各类车中。天线采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面成形精度高，反 射面精度不受环境温度变化的影响。天线结构紧凑、造型美观、重量轻、体积小、 操作快捷方便。天线设计思想先进，功能齐全。便携天线广泛应用于公安、消防、 新闻采集、石油地质勘探、科学考察等需要进行移动的卫星通信的领域。 功能特点功能特点 天线采用整体箱式结构，且外形美观； 采用赋形双偏置抛物面天线，消除了单偏置抛物面天线圆极化工作时的波 束倾斜； 采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面成形精度高，反射面精度不受 环境温度变化的影响； 采用了蜂窝夹层碳纤维材料反射面，反射面重量轻，伺服驱动功率小； 方位、俯仰采用了特殊的消隙技术，天线的指向精度高； 具有自动快速收藏和展开、快速捕星和步进跟踪等功能，捕星时间小于 3 分钟。 技术性能指标技术性能指标 性能指标 cti.a-ku090c-2 型cti.a-ka090c-2 型 天线口径0.9m 天线形式双偏置格里高利天线 天线增益（dbi） 40.720lg(f/14.25) 39.620lg(f/12.5) 46.820lg(f/30.0) 43.320lg(f/20.0) g/t 值（db/k，10 仰角、晴空， f：ghz） 17.8+20lg（f/12.5） （ku 频段 lna：80k） 18.5+20lg（f/20.0） （ka 频段 lna：160k） 电压驻波比 1.25:11.30:1 馈源插入损耗 0.45db0.9db 极化方式线极化圆极化 交叉极化隔离度 33db（ku 轴向）1.09:1（ka 轴向） 收发隔离度 85db（含阻发滤波器） 第一旁瓣 -14db 远旁瓣包络 32-25lg29-25lg 馈源接口ku 频段收发端口均为 wr75；ka 频段接收端口为 wr42；发射端口为 便携式卫星通信系统 11 wr28； 转动范围方位角：90（微调） 俯仰：10+75 极化角：90 驱动速度 0.01/s2/s，速度可调 跟踪性能信标步进跟踪，位置予置、可人工或自动对星 跟踪精度 1/8 波束宽度 电源适应性要求dc 24(115) v 重量 30kg 工作风速在 5 级风条件下工作保指标 工作温度 -4055（室外） 便携式卫星通信系统 12 2.4.2.22.4.2.2卫星一体化信道系统卫星一体化信道系统 卫星信道编码调制一体机是新一代编码调制一体设备，采用最先进的 h.264 视 频编码、mpeg-4 aac 音频编码和 dvb-s2 信道标准，能够提供高质量的视音频编码 和可靠的卫星信道传输，同时具有操作简便、易于携带的特点，尤其适用于背负、 车载、箱载数字卫星应急及新闻采集系统（dsng）应用。 编码调制单元 产品功能特性产品功能特性 h.264 baseline、main、high、extend 多个 profile 编码 mpeg-4 aac-lc、he-aac、he-aac v2 音频编码 mpeg-2 ts 码流封装 ip、asi、rf 输出 支持 dvb-s2 信道标准，兼容 dvb-s 标准 波特率范围：0.05 5mbaud 支持 qpsk、8psk、16apsk、32apsk 调制方式 液晶/按键、web server、snmp 等多种控制方式 产品参数产品参数 视频编码参数视频编码参数 支持 h.264 baseline、main、high、extend 多个 profile 编码 pal/ntsc 自适应 支持 qvga/cif/half-d1/d1 多种分辨率 支持 cbr/vbr 音频编码参数音频编码参数 支持 mpeg-4 aac-lc，he-aac，he-aac v2 多种格式编码 支持 16khz，32khz，44.1khz，48khz 等多种采样率 支持 16kbps 384kbps 多档音频码率 调制参数调制参数 l 波段射频输出（50ohm） 便携式卫星通信系统 13 支持 qpsk、8psk、16apsk 调制方式 波特率范围：0.05 5mbaud 输出频率范围：950mhz 1750mhz 信号输入信号输入 1 路模拟复合视频（cvbs） ，bnc 阴性插座，1vp-p，75 1 路模拟立体声，bnc 阴性插座（非平衡） 码流输出码流输出 mpeg-2 ts 封装 ts over udp，单播、组播 ts over asi 输出（可选） 10/100 base-t 以太网，rj45 接口 asi 接口（可选） ，bnc 阴性插座，800mv，75 l 波段射频输出（50ohm） 环境参数环境参数 工作温度：5c40c 贮藏温度：-10c70c 最大湿度：80% 物理参数物理参数 尺寸： 30021344 重量：2.5kg 电气参数电气参数 电源：100vac-240vac 功耗：25w 机箱接地：良好 便携式卫星通信系统 14 2.4.2.32.4.2.3射频分系统射频分系统 射频分主要包括一台 buc（block-up converter）设备。主要实现输入 l 波段信号的变频放大功能，并将放大的信号送至天线。 特性：特性： l波段输入、标准ku波段输出； 输出功率1-40瓦（根据卫星链路计算选用）； 高效率、低损耗； 10mhz参考源； 轻便、小巧的综合性buc，具有优越的室外工作性能； 相位噪声指标优于iess 308/309标准3db; 2.4.2.42.4.2.4单兵图传分系统单兵图传分系统 单兵图传分系统，由单兵背负型数字图像无限移动传输发射系统和接收系统组 成。 该系统是基于数字图像无线移动的传输系统，采用 cofdm 调治技术，音视频压 便携式卫星通信系统 15 缩编码采用 mpeg2/4 或专有算法，具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力 强、画质清晰、图像流畅等显著优点。在通信指挥车不方便到达的地区，采用单兵 式的远端站结合卫星便携站实现现场的多媒体信息采集，更好的解决系统覆盖的盲 区。系统组网方案如下图： 单兵图传 卫星便携站 通信卫星 卫星固定站 单兵式终端结合卫星便携站的组网方案 2.4.2.4.12.4.2.4.1单兵背负型数字图像无线移动传输发射系统单兵背负型数字图像无线移动传输发射系统 “背负型”移动图像传输设备包括发射机和接收机两部分。发射机集发射天线、 功率放大、数字调制、视音频数字压缩于一体，单兵背负使用，可传输一路图像、 两路伴音、一路内嵌式 gps 数据、一路 rs232 数据。最大功率可选 5w 以上，具 有传输距离远，方便携带的特点，可用于现场高清晰图像采集和传输,通视条件下 传输距离可达 50 公里以上。 产品特点产品特点: : 具有“非视距” 、 “绕射”和良好穿透能力 cofdm 调制技术具有多径分散能力，抗多径干扰能力强，具备“非视距” 、 “绕射” 传输特点和良好的通透能力。 支持高速移动 cofdm 具有很强的抗动态衰落能力， 便携式卫星通信系统 16 支持高速移动中传输；最高移动时速达到 300 公里/小时保持信号畅通连续。 传输图像清晰 传输图像质量清晰，图像分辨率最大达到 dvd 质量，具有接近实时的端到端图像 传输。这是现有 gsm 和将来的 3g 网络无法提供的速度。 aes 加密 采用 128 位 aes 数字加密技术、无线宽带多载波加密、加扰技术，实现全数字信 号处理，同时使用了超大容量 fpga 设计，提高系统集成度，这些都保证了整个 系统的保密性、稳定性及可靠性，使客户空中传输信息充分得到安全保障。 频率可调 设备频率可以在一定的范围内调整，可有效的避开同频干扰，加强设备的使用的可 靠性。 技术参数技术参数 调制方式调制方式 cofdmcofdm 输出频率输出频率150mhz 1700mhz、2.3ghz 2.7ghz 工作带宽工作带宽1.25mhz 8mhz（可选） 系统传输延时系统传输延时50ms/100ms/250ms（由交织深度确定） 保护时间间隔保护时间间隔1/32，1/16，1/8，1/4 可选 信道编码信道编码1/2，2/3，3/4 可选 调制星座图调制星座图 qpsk/16qam/64qam 传输码率传输码率1.5 32mbit/s 可调 交织深度交织深度无交织/中交织（100ms）/长交织（200ms）可选 发射频率允差发射频率允差1x10-5以下 发射功率输出误差发射功率输出误差1db 以下 输出电平输出电平0dbm2dbm -14dbm2dbm 载波数量载波数量2k 模式/4k 模式 移动速度移动速度时速 300 公里以下稳定接收 便携式卫星通信系统 17 rs232rs232 数据数据150bps 19.2kbps（自适应） gpsgps 选装 图像格式图像格式pal 或 ntsc 复合视频 图像分辨率图像分辨率 720x576 视频速率视频速率15mbps（max） 语音发射调制语音发射调制 gfsk 加密方式加密方式128 位 aes 工作电压工作电压dc12.5v dc16v 工作电流工作电流3a（dc12.5v） 电池工作时间电池工作时间2.5 小时 外形尺寸外形尺寸 250mm*170mm*45mm 设备重量设备重量 2.7kg 外观外观 2.4.2.4.22.4.2.4.2便携式发电机便携式发电机 产品属性： 品牌：开普 便携式卫星通信系统 18 型号：ig2000 产品认证：ce 产品描述： 性能及特性： 最大输出功率可达 2.00kva； 低噪音设计； 机组仅有 22 公斤，非常轻巧、便携； 逆变器技术保证高品质的电源输出； 独特的风冷结构已获得专利权； 双频率、双电压输出令机组应用更广泛。 详细介绍： 额定频率