CN103701518A - 一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，该***包括地面中心站，船舶端站及卫星转发器，三者之间由CDMA通信方式构成通信网络，本发明采用CDMA体制，扩频技术采用增加带宽换得扩频增益，因此可以采用更小口径的天线也能满足通信要求，克服小口径旁瓣电平引起的邻星干扰，本发明采用高集成度、全固态化设备，可靠性高，由于采用CDMA编码，抗干扰与保密能力强，特别适合船只上多种通信天线相互干扰的特定环境。
Description
技术领域
本发明属于CDMA宽带通信技术领域，特别是一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***。
背景技术
船舶航行、作业现场一般远离陆地，现代信息技术的发展似乎将船舶远远的甩在了后面。尽管随着网络技术的发展，INMARSAT也推出了适应网络时代的通信模式，借助其专用终端，船舶可以实时在线将作业现场的信息及时回传到办公室，使船舶局域网变成了互联网的一部分，但由于INMARSAT技术模式的限制，其通信速率始终未能达到传输连续图像的要求，致使船舶的一些有效需求受到制约，船舶仍游离于宽带网络之外。
VSAT***近年来在船舶宽带通信中发展迅速。但由于船载VSAT设备是由陆地设备直接转换而来，存在诸多不适应运动中船只这个特殊移动载体的情况，特别是船载VSAT***中调制解调器的工作方式为多频时分多址接入(MF-TDMA)，在这种方式下，各个用户终端共享一系列不同速率的载波，每个载波进行时隙划分，所以存在需要多个载波上实现全网同步，资源分配算法复杂等缺点，又由于是多载波工作，因此会带来互调噪声的影响、天线口径不能过小、要保证一定发射功率等诸多缺陷。而且，现有技术主要应用于陆地网络，未考虑紧急情况下的电源供应、救援通信等船舶特殊需求，不能更好地满足船载宽带通讯要求的抗干扰、体积小、重量轻、应急情况适应电池供电等特点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，该***包括地面中心站，船舶端站及卫星转发器，三者之间由CDMA通信方式构成通信网络，
其中，所述地面中心站包括天线及监控计算机，在天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡；所述控制回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备，同时，在传动机构与天线控制器之间连接有电机，所述监控计算机还外接有IP电话，IP传真及服务器；
其中，船舶端站包括端站天线及监控计算机，在端站天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡，所述控制回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备。
而且，所述地面中心站天线为2.4m口径天线。
而且，所述上/下变频器具体采用超外差式上/下变频器。
而且，所述调制解调器具体采用CDMA DAMA调制解调器，支持UltraSAT网络的各项业务操作，UltraSAT CDMA Modem有内置的自适应上行链路功率控制功能，用于上行链路EIRP电平的自动调整，补偿上行链路雨衰，每个CDMA Modem可以单独配备电话机、传真机和数据终端设备的相应接口单元，每条话音信道被配置为FXS或FXO类型的连接，数据信道可以通过设置支持同步、异步和IP数据，一个端站能支持最多8或16条CDMA信道。
而且，所述基带处理器进一步包括的组件有数字信号处理器、微控制器及内存单元，用于完成基带编码/译码，声音编码及语音编码。
而且，所述监控计算机内安装有UltraSAT3000CDMA DAMA USAT***。
而且，所述船舶端站天线具体采用UltraSAT天线，口径为0.6m。
而且，所述船舶端站中使用的监控计算机，馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器、以太网接口、功放器、Ku频段卫星信号接收卡、传动机构、传感器、天线控制器及接口设备与地面中心站中对应的硬件设备相同。
本发明的优点和积极效果是
1、本发明采用CDMA体制，扩频技术采用增加带宽换得扩频增益，因此可以采用更小口径的天线也能满足通信要求，克服小口径旁瓣电平引起的邻星干扰；
2、本发明采用高集成度、全固态化设备，可靠性高，适合海上运输船只在恶劣环境下的实用；
3、本发明采用CDMA编码，抗干扰与保密能力强，特别适合船只上多种通信天线相互干扰的特定环境；
4、本发明信道稳定、误码率低；
5、本发明网络扩容简单，灵活度高；
6、本发明相比其他体制建网，建设成本低，适合于市场推广。
附图说明
图1本发明构成框图；
图2是本发明中地面中心站***构成原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明的基本原理
本***使用的是CDMA（码分多址接入），是当今十分流行的多址接入方式。但对于海上卫星移动通信而言，则有其独特的优越性。
首先，用CDMA体制，由于使用直接扩频序列扩频，它的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收***损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比——***损耗公式中的M叫做抗干扰容限。
由于采用CDMA体制，扩频技术采用增加带宽换得扩频增益，因此可以采用更小口径的天线也能满足通信要求，克服小口径旁瓣电平大会引起邻星干扰（包括发射和接收）。
船舶端站最难解决的是天线控制问题，由于现行船舶卫星宽带通信设备的天线体制所限，天线尺寸不能做太小，否则无法满足通信要求；这样的直接后果就是需要强大的功率来伺服天线，再有就是牺牲天线的稳定性。
采用CDMA体制，天线大的问题得以很好改善，实验数据表明，可以选用直径0.2米的天线也能满足CDMA通信要求。对于船舶这个特殊移动载体而言，天线尺寸尤为重要，他解决了船载卫星定向天线伺服的难题。
一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，如图1所示，该***包括地面中心站，船舶端站及卫星转发器，三者之间由CDMA通信方式构成通信网络，本发明的创新点是：
其中，如图2所示，地面中心站包括天线及监控计算机，在天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器（LNB）、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡，所述控制回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备，同时，在传动机构与天线控制器之间连接有电机，所述监控计算机还外接有IP电话，IP传真及服务器，
在本发明的具体实施中，所述地面中心站天线为2.4m口径天线，
在本发明的具体实施中，所述上/下变频器具体采用超外差式上/下变频器，
在本发明的具体实施中，所述调制解调器具体采用CDMA DAMA调制解调器，支持UltraSAT网络的各项业务操作，UltraSAT CDMA Modem有内置的自适应上行链路功率控制（AUPC）功能，用于上行链路EIRP电平的自动调整，补偿上行链路雨衰，每个CDMA Modem可以单独配备电话机、传真机和数据终端设备的相应接口单元，每条话音信道被配置为FXS或FXO类型的连接，数据信道可以通过设置支持同步、异步和IP数据，一个端站能支持最多8或16条CDMA信道，可以是语音、数据和基于IP应用的各种业务信道的任意组合。
在本发明的具体实施中，所述基带处理器（Digital Base band Processor）是移动通信的一个重要部件，相当于一个协议处理器，负责数据处理与储存，主要组件为数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）、内存（SRAM、Flash）等单元，主要功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等。
传统基带处理器中的MCU的基本作用是完成以下两个功能：一个是运行通信协议物理层的控制码；另一个是控制通信协议的上层软件，包括表示层或人机界面（MMI）。DSP的基本作用是完成物理层大量的科学计算功能，包括信道均衡、信道编解码以及电话语音编解码。
在本发明的具体实施中，所述Ku频段卫星信号接收卡采用专用卫星信号接收卡，用于检测卫星信号强度并将相关数据送给天线伺服控制单元，它是天线伺服控制环路中的重要一环。
在本发明的具体实施中，所述监控计算机具体采用专用监控计算机，在该监控计算机内安装有UltraSAT3000CDMA DAMA USAT***。
其中，船舶端站包括端站天线及监控计算机，在端站天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器（LNB）、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡，所述控制回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备。
在本发明的具体实施中，所述船舶端站天线具体采用UltraSAT天线，口径为0.6m；
在本发明的具体实施中，所述船舶端站中使用的监控计算机，馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器、以太网接口、功放器、Ku频段卫星信号接收卡、传动机构、传感器、天线控制器及接口设备与地面中心站中对应的硬件设备相同。
Claims (8)
1.一种利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，该***包括地面中心站，船舶端站及卫星转发器，三者之间由CDMA通信方式构成通信网络，其特征在于：
其中，所述地面中心站包括天线及监控计算机，在天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡；所述控制回路包括由天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备，同时，在传动机构与天线控制器之间连接有电机，所述监控计算机还外接有IP电话，IP传真及服务器；
其中，船舶端站包括端站天线及监控计算机，在端站天线到监控计算机之间包括一条通信回路，一条控制回路，所述通信回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器及以太网接口，同时，在所述馈源与上/下变频器之间还连接有功放器，在功分器与监控计算机之间还连接有Ku频段卫星信号接收卡，所述控制回路包括由端站天线到监控计算机之间依次连接的传动机构、传感器、天线控制器及接口设备。
2.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述地面中心站天线为2.4m口径天线。
3.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述上/下变频器具体采用超外差式上/下变频器。
4.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述调制解调器具体采用CDMA DAMA调制解调器，支持UltraSAT网络的各项业务操作，UltraSAT CDMA Modem有内置的自适应上行链路功率控制功能，用于上行链路EIRP电平的自动调整，补偿上行链路雨衰，每个CDMA Modem可以单独配备电话机、传真机和数据终端设备的相应接口单元，每条话音信道被配置为FXS或FXO类型的连接，数据信道可以通过设置支持同步、异步和IP数据，一个端站能支持最多8或16条CDMA信道。
5.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述基带处理器进一步包括的组件有数字信号处理器、微控制器及内存单元，用于完成基带编码/译码，声音编码及语音编码。
6.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述监控计算机内安装有UltraSAT3000CDMA DAMA USAT***。
7.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述船舶端站天线具体采用UltraSAT天线，口径为0.6m。
8.根据权利要求1所述的利用卫星作为转发器的船舶宽带通信***，其特征在于：所述船舶端站中使用的监控计算机，馈源、低噪声下变频器、功分器、上/下变频器、调制解调器、基带处理器、以太网接口、功放器、Ku频段卫星信号接收卡、传动机构、传感器、天线控制器及接口设备与地面中心站中对应的硬件设备相同。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106960606A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-07-18 | 青岛科恩锐通信息技术股份有限公司 | 一种低功耗沿海及内河船舶管理*** |
| CN108400824A (zh) * | 2017-02-07 | 2018-08-14 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种场强调控方法、装置及*** |
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2013
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140402 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |