一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括地面中心站，船舶端站及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，三者之間由CDMA通信方式構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明采用CDMA體制，擴(kuò)頻技術(shù)采用增加帶寬換得擴(kuò)頻增益，因此可以采用更小口徑的天線也能滿足通信要求，克服小口徑旁瓣電平引起的鄰星干擾，本發(fā)明采用高集成度、全固態(tài)化設(shè)備，可靠性高，由于采用CDMA編碼，抗干擾與保密能力強(qiáng)，特別適合船只上多種通信天線相互干擾的特定環(huán)境。
【專利說明】一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于CDMA寬帶通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶航行、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般遠(yuǎn)離陸地，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展似乎將船舶遠(yuǎn)遠(yuǎn)的甩在了后面。盡管隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，INMARSAT也推出了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的通信模式，借助其專用終端，船舶可以實(shí)時(shí)在線將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的信息及時(shí)回傳到辦公室，使船舶局域網(wǎng)變成了互聯(lián)網(wǎng)的一部分，但由于INMARSAT技術(shù)模式的限制，其通信速率始終未能達(dá)到傳輸連續(xù)圖像的要求，致使船舶的一些有效需求受到制約，船舶仍游離于寬帶網(wǎng)絡(luò)之外。
[0003]VSAT系統(tǒng)近年來在船舶寬帶通信中發(fā)展迅速。但由于船載VSAT設(shè)備是由陸地設(shè)備直接轉(zhuǎn)換而來，存在諸多不適應(yīng)運(yùn)動(dòng)中船只這個(gè)特殊移動(dòng)載體的情況，特別是船載VSAT系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)器的工作方式為多頻時(shí)分多址接入(MF-TDMA)，在這種方式下，各個(gè)用戶終端共享一系列不同速率的載波，每個(gè)載波進(jìn)行時(shí)隙劃分，所以存在需要多個(gè)載波上實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)同步，資源分配算法復(fù)雜等缺點(diǎn)，又由于是多載波工作，因此會(huì)帶來互調(diào)噪聲的影響、天線口徑不能過小、要保證一定發(fā)射功率等諸多缺陷。而且，現(xiàn)有技術(shù)主要應(yīng)用于陸地網(wǎng)絡(luò)，未考慮緊急情況下的電源供應(yīng)、救援通信等船舶特殊需求，不能更好地滿足船載寬帶通訊要求的抗干擾、體積小、重量輕、應(yīng)急情況適應(yīng)電池供電等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括地面中心站，船舶端站及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，三者之間由CDMA通信方式構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，
[0007]其中，所述地面中心站包括天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡；所述控制回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備，同時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與天線控制器之間連接有電機(jī)，所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)還外接有IP電話，IP傳真及服務(wù)器；
[0008]其中，船舶端站包括端站天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡，所述控制回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備。
[0009]而且，所述地面中心站天線為2.4m 口徑天線。
[0010]而且，所述上/下變頻器具體采用超外差式上/下變頻器。
[0011]而且，所述調(diào)制解調(diào)器具體采用CDMA DAMA調(diào)制解調(diào)器，支持UltraSAT網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作，UltraSAT CDMA Modem有內(nèi)置的自適應(yīng)上行鏈路功率控制功能，用于上行鏈路EIRP電平的自動(dòng)調(diào)整，補(bǔ)償上行鏈路雨衰，每個(gè)CDMA Modem可以單獨(dú)配備電話機(jī)、傳真機(jī)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的相應(yīng)接口單元，每條話音信道被配置為FXS或FXO類型的連接，數(shù)據(jù)信道可以通過設(shè)置支持同步、異步和IP數(shù)據(jù)，一個(gè)端站能支持最多8或16條CDMA信道。
[0012]而且，所述基帶處理器進(jìn)一步包括的組件有數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器及內(nèi)存單元，用于完成基帶編碼/譯碼，聲音編碼及語音編碼。
[0013]而且，所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有UltraSAT3000CDMA DAMA USAT系統(tǒng)。
[0014]而且,所述船舶端站天線具體采用UltraSAT天線，口徑為0.6m。
[0015]而且，所述船舶端站中使用的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器、以太網(wǎng)接口、功放器、Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備與地面中心站中對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備相同。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
[0017]1、本發(fā)明采用CDMA體制，擴(kuò)頻技術(shù)采用增加帶寬換得擴(kuò)頻增益，因此可以采用更小口徑的天線也能滿足通信要求，克服小口徑旁瓣電平引起的鄰星干擾；
[0018]2、本發(fā)明采用高集成度、全固態(tài)化設(shè)備，可靠性高，適合海上運(yùn)輸船只在惡劣環(huán)境下的實(shí)用；
[0019]3、本發(fā)明采用CDMA編碼，抗干擾與保密能力強(qiáng)，特別適合船只上多種通信天線相互干擾的特定環(huán)境；
[0020]4、本發(fā)明信道穩(wěn)定、誤碼率低；
[0021]5、本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容簡(jiǎn)單，靈活度高；
[0022]6、本發(fā)明相比其他體制建網(wǎng)，建設(shè)成本低，適合于市場(chǎng)推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1本發(fā)明構(gòu)成框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中地面中心站系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]本發(fā)明的基本原理
[0027]本系統(tǒng)使用的是CDMA (碼分多址接入)，是當(dāng)今十分流行的多址接入方式。但對(duì)于海上衛(wèi)星移動(dòng)通信而言，則有其獨(dú)特的優(yōu)越性。
[0028]首先，用CDMA體制，由于使用直接擴(kuò)頻序列擴(kuò)頻，它的一個(gè)重要參數(shù)是擴(kuò)頻增益G(Spreading Gain),其定義為擴(kuò)頻前的信號(hào)帶寬BI與擴(kuò)頻后的信號(hào)帶寬B2之比。G=B2/BI擴(kuò)頻通信中，接收端對(duì)接收到的信號(hào)做擴(kuò)頻解調(diào)，只提取擴(kuò)頻編碼相關(guān)處理后帶寬為BI的信號(hào)成份，而排除了擴(kuò)展到寬帶B2中的干擾、噪聲和其他用戶通信的影響，相當(dāng)于把接收信噪比提高了 G倍。考慮到輸出端的信噪比和接收系統(tǒng)損耗，可以認(rèn)為實(shí)際的擴(kuò)頻增益帶來的信噪比的改善為=M=G-輸出端信噪比——系統(tǒng)損耗公式中的M叫做抗干擾容限。
[0029]由于采用CDMA體制，擴(kuò)頻技術(shù)采用增加帶寬換得擴(kuò)頻增益，因此可以采用更小口徑的天線也能滿足通信要求，克服小口徑旁瓣電平大會(huì)引起鄰星干擾(包括發(fā)射和接收)。
[0030]船舶端站最難解決的是天線控制問題，由于現(xiàn)行船舶衛(wèi)星寬帶通信設(shè)備的天線體制所限，天線尺寸不能做太小，否則無法滿足通信要求；這樣的直接后果就是需要強(qiáng)大的功率來伺服天線，再有就是犧牲天線的穩(wěn)定性。
[0031]采用CDMA體制，天線大的問題得以很好改善，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，可以選用直徑0.2米的天線也能滿足CDMA通信要求。對(duì)于船舶這個(gè)特殊移動(dòng)載體而言，天線尺寸尤為重要，他解決了船載衛(wèi)星定向天線伺服的難題。
[0032]一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括地面中心站，船舶端站及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，三者之間由CDMA通信方式構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)是:
[0033]其中，如圖2所示，地面中心站包括天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器(LNB)、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡，所述控制回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備，同時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與天線控制器之間連接有電機(jī)，所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)還外接有IP電話，IP傳真及服務(wù)器，
[0034]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述地面中心站天線為2.4m 口徑天線，
[0035]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述上/下變頻器具體采用超外差式上/下變頻器，
[0036]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述調(diào)制解調(diào)器具體采用CDMA DAMA調(diào)制解調(diào)器，支持UltraSAT網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作，UltraSAT CDMA Modem有內(nèi)置的自適應(yīng)上行鏈路功率控制(AUPC)功能，用于上行鏈路EIRP電平的自動(dòng)調(diào)整，補(bǔ)償上行鏈路雨衰，每個(gè)CDMA Modem可以單獨(dú)配備電話機(jī)、傳真機(jī)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的相應(yīng)接口單元，每條話音信道被配置為FXS或FXO類型的連接，數(shù)據(jù)信道可以通過設(shè)置支持同步、異步和IP數(shù)據(jù)，一個(gè)端站能支持最多8或16條CDMA信道，可以是語音、數(shù)據(jù)和基于IP應(yīng)用的各種業(yè)務(wù)信道的任意組合。
[0037]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述基帶處理器(Digital Base band Processor)是移動(dòng)通信的一個(gè)重要部件，相當(dāng)于一個(gè)協(xié)議處理器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)存，主要組件為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微控制器(MCU)、內(nèi)存(SRAM、Flash)等單元，主要功能為基帶編碼/譯碼、聲音編碼及語音編碼等。
[0038]傳統(tǒng)基帶處理器中的MCU的基本作用是完成以下兩個(gè)功能:一個(gè)是運(yùn)行通信協(xié)議物理層的控制碼；另一個(gè)是控制通信協(xié)議的上層軟件，包括表示層或人機(jī)界面(MMI)。DSP的基本作用是完成物理層大量的科學(xué)計(jì)算功能，包括信道均衡、信道編解碼以及電話語音編解碼。
[0039]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡采用專用衛(wèi)星信號(hào)接收卡，用于檢測(cè)衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度并將相關(guān)數(shù)據(jù)送給天線伺服控制單元，它是天線伺服控制環(huán)路中的
重要一環(huán)。
[0040]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)具體采用專用監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在該監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有 UltraSAT3000CDMA DAMA USAT 系統(tǒng)。
[0041]其中，船舶端站包括端站天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器(LNB)、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡，所述控制回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備。
[0042]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述船舶端站天線具體采用UltraSAT天線，口徑為
0.6m ；
[0043]在本發(fā)明的具體實(shí)施中，所述船舶端站中使用的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器、以太網(wǎng)接口、功放器、Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備與地面中心站中對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備相同。
【權(quán)利要求】
1.一種利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括地面中心站，船舶端站及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，三者之間由CDMA通信方式構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于: 其中，所述地面中心站包括天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡；所述控制回路包括由天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備，同時(shí)，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與天線控制器之間連接有電機(jī)，所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)還外接有IP電話，IP傳真及服務(wù)器； 其中，船舶端站包括端站天線及監(jiān)控計(jì)算機(jī)，在端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間包括一條通信回路，一條控制回路，所述通信回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器及以太網(wǎng)接口，同時(shí)，在所述饋源與上/下變頻器之間還連接有功放器，在功分器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間還連接有Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡，所述控制回路包括由端站天線到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間依次連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述地面中心站天線為2.4m 口徑天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述上/下變頻器具體采用超外差式上/下變頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述調(diào)制解調(diào)器具體采用CDMA DAMA調(diào)制解調(diào)器，支持UltraSAT網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作，UltraSAT CDMA Modem有內(nèi)置的自適應(yīng)上行鏈路功率控制功能，用于上行鏈路EIRP電平的自動(dòng)調(diào)整，補(bǔ)償上行鏈路雨衰，每個(gè)CDMA Modem可以單獨(dú)配備電話機(jī)、傳真機(jī)和數(shù)據(jù)終端設(shè)備的相應(yīng)接口單元，每條話音信道被配置為FXS或FXO類型的連接，數(shù)據(jù)信道可以通過設(shè)置支持同步、異步和IP數(shù)據(jù)，一個(gè)端站能支持最多8或16條CDMA信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述基帶處理器進(jìn)一步包括的組件有數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器及內(nèi)存單元，用于完成基帶編碼/譯碼，聲音編碼及語音編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)安裝有UltraSAT3000CDMA DAMA USAT系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述船舶端站天線具體采用UltraSAT天線，口徑為0.6m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星作為轉(zhuǎn)發(fā)器的船舶寬帶通信系統(tǒng)，其特征在于:所述船舶端站中使用的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，饋源、低噪聲下變頻器、功分器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器、基帶處理器、以太網(wǎng)接口、功放器、Ku頻段衛(wèi)星信號(hào)接收卡、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、天線控制器及接口設(shè)備與地面中心站中對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備相同。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK103701518SQ201310754337
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】李猛山, 楊春時(shí) 申請(qǐng)人:天津海洋數(shù)碼科技有限公司