全球星系统分解.ppt

,全球星系统,主讲人：王康龙合作者：杜立强、程海东、陈曦、李昊昊,卫星通信系列PPT,主要内容条,一、概述二、系统组成、功能及主要参数三、全球星系统的通信体制四、结语,1、全球星系统概述,全球星（GlobalStar）系统是由美国劳拉公司（LoralCorporation）和高通公司（Qualcomm）倡导发起的卫星移动通信系统，全球星有限合伙公司除发起的两家公司外还有：Airtouch、Alcatel、Alenia、ChinaTelecom、Dacom、Daimler-BenzAerospace、FranceTelecom。Hyundai、Vodafone、Elascom。全球星系统用48颗绕地球运行的低轨道卫星在全球范围（不包括南北极）向用户提供无缝隙覆盖的、低价的卫星移动通信业务，业务包括话音、传真、数据、短信息、定位等。用户可使用双模式手持机，双模式手持机既可工作在地面蜂窝通信模式（即目前手持机的工作模式），也可工作在卫星通信模式（在地面蜂窝网覆盖不到的地方）。,1、全球星系统概述,全球星系统采用低轨卫星通信技术和CD2MA技术,能确保良好的话音质量,增加通话的保密性和安全性,且用户感觉不到时延。连贯的多重覆盖和路径分集接收使全球星系统有可能产生信号遮挡的地区提供不间断服务。全球星系统是一种非迂回网络,它对当前现存系统的本地、长途、公用和专用电信网络是一种延伸、补充和加强,而不是与它们竞争。全球星系统没有星际链路,无需星上处理,从而大大降低了系统投资费用,而且避免了许多技术风险。当然,星体设计的简单使得系统必须建很多关口站,在全球需建100至150座。,1、全球星系统概述,2003年11月初美国thermocapital公司宣布用5500万美元购买了投资38亿美元的全球星公司的81.5%的股份。2004年4月14日完成资产重组，至今仍然提供业务！,2、系统组成、功能及主要参数,全球星系统主要由三部分组成:空间段、地面段、用户段。,2、系统组成、功能及主要参数,空间段：由48颗卫星加8颗备份星组成。这些卫星分布在8个倾角为52的圆形轨道平面上,每个轨道平面6颗卫星,另有1颗备用星。轨道高度约为1414km,传输时延和处理时延小于300ms,因此,用户感觉不到时延。整个系统的覆盖区为南北纬70以内的地区。各个服务区总是被24颗卫星覆盖,用户可随时接入该系统。每颗卫星能够与用户保持17min的连通,然后通过软切换转到另一颗卫星,用户感觉不到切换。卫星采用三轴稳定,轨道周期为114min,寿命为715年,星体重量约450kg。每颗卫星输出功率约为1000W,有16个点波束,2800个双工话音信道或数据信道,总共有268800信道。话音传输速率有214/418/916kbps三种,数据传输速率为712kbps(持续流量)。卫星采用码分多址方式(CDMA),码元带宽为1123MHz。卫星定位精度最高可达300m。卫星制造商为美国劳拉公司。,2、系统组成、功能及主要参数,地面段：该段包括全球星控制中心(NCC)和关口站(GW)。全球星系统的一主一备NCC负责管理全球星系统的地面接续,即管理关口站、数据网,并监视48颗卫星的运行情况。NCC包括地面操作控制中心(GOCC)、卫星操作控制中心(SOCC)和发射控制设施(TCF)。GOCC是管理全球星系统的地面单元,执行网络计划,分配信道使用资源,管理用户计费帐单。SOCC管理和控制卫星发射的工作以及通过无线电通信了解卫星在轨道上的工作情况,控制卫星的轨道操作。关口站(GW)是指设置在全球各地的地面站,每一个关口站可与3颗卫星通信,它承担转接全球星系统和地面公网(PSTN/PLMN)的任务。它把来自不同卫星或同一卫星的不同数据流信号组合在一起,以提供无缝隙的覆盖。它把卫星网和地面公网连接起来,每一个用户终端可通过一颗或几颗卫星(利用CDMA的分集接收技术)和一个关口站实现与全球任何地区的通信。关口站包括射频分系统、CDMA分系统、管理分系统、交换分系统(包括GSMMSC和IS41MSC)、遥测控制单元(TCU,只有承担卫星测控功能的4个预生产关口站才有此单元)。全球星数据网(GDN)把GW、GOCC、SOCC连接起来。全球星关口站的起始跟踪仰角为10,其最大覆盖半径为2000km,在中国建三个关口站即可覆盖全国。三个关口站的最佳建站地址为北京、广州、兰州。关口站的空中信道最少为80条,最大为1000条;用户容量最小为1万,最大为10万,三个关口站最终可容纳30万用户。全球星关口站的系统集成商为高通公司。,2、系统组成、功能及主要参数,用户端：该段指的是使用全球星系统业务的用户终端设备,包括手持式、车载式和固定式。手持式终端有三种模式:全球星单模,全球星/GSM双模、全球星/CDMA/AMPS三模。手持机包括两个主要部件:SIM卡/SM卡及无线电话机;车载终端包括一个手持机和一个卡式适配器;固定终端包括射频单元(RFU)、连接设备和电话机,它有住宅电话、付费电话和模拟中继三种。用户终端可提供话音、数据(712kbps)、三类传真、定位、短信息等业务。用户终端生产商包括美国的高通、瑞典的爱立信(Ericsson)、意大利的Telital。前者生产基于CDMA的产品,后两者生产基于GSM的产品。手机尺寸略大于现有地面蜂窝手机,通话时间和待机时间与现有地面蜂窝手机相当。,2、系统组成、功能及主要参数,卫星主要有三个功能:通信、保持标称位置和姿态、确定轨道位置和速度(用GPS)用并通过遥测信道通知地面。,2、系统组成、功能及主要参数,2、系统组成、功能及主要参数,S波段发射天线采用有源相控阵天线，有91个辐射元，最大SSPA功率4.2W，形成16个点波束，采用“1+6+9”的三圈排列方式。从卫星上观察，以到星下点的连线为基准到中心波束边缘的波束张角为16度，到6个中间波束外沿的张角为37度，到9个外层波束外沿张角为54度，总的波束宽度为108度，采用等通量方向图。L波段接收天线也采用有源相控阵天线，有61个辐射元。形成16个点波束，采用“1+15“的两圈排列方式。到中心波束边缘的张角为22.5度。,到15个外层波束外沿的张角为54，波束的这种安排使得在地球上有较好的覆盖，以降低L波段用户终端的发射机功率要求。,2、系统组成、功能及主要参数,全球星多波束天线中的发射天线采用射频小信号移相方式（模拟方式）形成多波束。发射信号由16个发射波束输入端馈入。分别经小信号放大器放大后进入各自的射频波束形成网络。波束形成网络由1分为91的分路器和移相器组成。16*19路信号经相位加权后，再通过波束混合器合为91路,通过固态功率放大器和滤波器后送到91个发射天线子阵向空间发射。由于波束混合器的16组输入在原理上是相互隔离的,且16组移相网络相互独立,故能形成16个独立指向的波束。为了避免放大器引起相位误差放大器的输入信号必须是幅度相等的.因此波束形成网络只通过改变相位来形成多波束。,3、全球星系统的通信体制,全球星系统是一个星形结构的通信系统,所有通信都需通过信关站的交换。在全球星系统中，通信只在用户链路和馈电链路上进行。用户链路用于移动用户与卫星之间的通信,采用L&S波段,上行L波段的频率为16161626.5Hz，下行S波段的频率为2483.52500Hz。调制方式为QPSK。采用卷积编码、维特比译码。多址方式为CDMA、FDMA、SDMA,即系统利用颗卫星和每颗卫星上的个点波束按照相邻波束使用同一组频率的方式对可用频带进行空分频率复用，在每个波束内把16.5MHz的总可用频带划分为13条带宽为1.23MHz的CDMA信道。每个载波的码片速率为1.2288Mchip/s,信息速率最高可为9.6kb/s，每颗卫星可提供20003000条信道。用户链路的衰落余量为6dB。,3、全球星系统的通信体制,馈电链路采用C波段用于信关站和卫星之间的通信,工作频率为50915250MHz(上行)和68757055MHz(下行)。调制方式为QPSK,多址方式为FDMA。馈电链路占用约160MHz的连续带宽.,被分为8个子带,通过交叉极化复用(左旋和右旋圆极化方式)后,上行链路和下行链路各得到16个带宽为16.5MHz的子带,每个子带对应一个用户链路的上行或下行点波束,每个子带内采用FDM方式复用一个波束内的所有CDMA信道(最多13条)。,3、全球星系统的通信体制,全球星系统只有波束间和星际切换,没有信关站之间和与地面蜂窝系统之间的切换。所有的切换都是由信关站来决定的，切换对于用户终端是透明的，切换可以发生在用户终端空闲或忙的状态，前向和反向链路的切换是相互独立的。全球星系统空中接口是修订的IS-95。在总共128条可用前向码分信道中,包括一条导频信道、一条同步信道。最多7条寻呼信道和119条速率集中的前向业务信道。信关站通过将每条前向信道放置于不同的频率来实现多条前向信道。反向信道包括接入信道和业务信道。每条业务信道用一个惟一的用户长码序列来识别,每条接入信道用其正交扩频码和在长码掩码中的信关站标识码来识别。信关站可以使用不同频率上的多条反向CDMA信道。在反向CDMA信道中传送的数据被打包成200ms的帧。所有数据在传送前都要经过卷积编码、分组文织、64相正交调制和直接序列扩频。,结语,全球星系统是一个没有星上处理、交换及星际链路的准全球筱盖的卫星移动通信系统，卫星采用透明转发器和多波束天线,能够向用户提供话音、数据、传真和定位等业