[科普中國]-海上移動衛(wèi)星系統(tǒng)

海上移動衛(wèi)星系統(tǒng)的概念

海上移動衛(wèi)星系統(tǒng)（maritime mobile satellite system）是指利用衛(wèi)星進行海上移動通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。如國際海事衛(wèi)星組織(INMARSAT)所使用的同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

最早的GEO衛(wèi)星移動系統(tǒng)，是利用美國通信衛(wèi)星公司（comsat）的Marisat衛(wèi)星進行衛(wèi)星通信的，它是一個軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。70年代中期為了增強海上船只的安全保障，國際電信聯(lián)盟決定將L波段中的1535～1542.5MHz和1636.3～1644MHz分配給航海衛(wèi)星通信業(yè)務，這樣Marisat中的部分內(nèi)容就提供給遠洋船只使用。

1982年形成了以國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）管理的Inmarsat系統(tǒng)，開始提供全球海事衛(wèi)星通信服務。1985年對公約作修改，決定把航空通信納入業(yè)務之內(nèi)，1989年又決定把業(yè)務從海事擴展到陸地。1994年12月的特別大會上，國際海事衛(wèi)星組織改名為國際移動衛(wèi)星組織，其英文縮寫不變?nèi)詾椤癐nmarsat”

目前它已是一個有79個成員國的國際衛(wèi)星移動通信組織，約在143個國家擁有4萬多臺各類衛(wèi)星通信設備，它已經(jīng)成為惟一的全球海上、空中和陸地商用及遇險安全衛(wèi)星移動通信服務的提供者。中國作為創(chuàng)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(tǒng)的空間段由四顆工作衛(wèi)星和在軌道上等待隨時啟用的四顆備用衛(wèi)星組成。這些衛(wèi)星位于距離地球赤道上空約35700km的同步軌道上，軌道上衛(wèi)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(wèi)星受位于英國倫敦Inmarsat總部的衛(wèi)星控制中心（SCC）控制，以保證每顆衛(wèi)星的正常運行。

每顆衛(wèi)星可覆蓋地球表面約1/3面積，覆蓋區(qū)內(nèi)地球上的衛(wèi)星終端的天線與所覆蓋的衛(wèi)星處于視距范圍內(nèi)。四個衛(wèi)星覆蓋區(qū)分別是大西洋東區(qū)、大西洋西區(qū)、太平洋區(qū)和印度洋區(qū)。目前使用的是Inmarsat第三代衛(wèi)星，它們擁有48dBW的全向輻射功率，比第二代衛(wèi)星高出8倍，同時第三代衛(wèi)星有一個全球波束轉發(fā)器和五個點波束轉發(fā)器。由于點波束和雙極化技術的引入，使得在第三代衛(wèi)星上可以動態(tài)地進行功率和頻帶分配，從而大大提高了衛(wèi)星信道資源的利用率。為了降低終端尺寸及發(fā)射電平，Inmarsat-3系統(tǒng)通過衛(wèi)星的點波束系統(tǒng)進行通信。除南北緯75度以上的極地區(qū)域以外，四個衛(wèi)星幾乎可以覆蓋全球所有的陸地區(qū)域。

海上移動衛(wèi)星系統(tǒng)的技術衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是一個復雜的通信系統(tǒng)，其中除涉及電波傳播問題外，還涉及到調(diào)制技術、編碼技術、多址技術、信道分配技術和信號處理技術。

在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中同樣存在熱噪聲、交調(diào)干擾、鄰道干擾、交叉極化干擾以及碼間干擾，但由于衛(wèi)星移動通信的特點決定了在其系統(tǒng)中既具有衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特性，又具有移動通信系統(tǒng)的特性，因而首先討論一下衛(wèi)星移動系統(tǒng)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(nèi)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于同頻干擾。此外來自鄰近的、工作與相同頻率的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的干擾和以相同頻率工作的地面通信系統(tǒng)的干擾，也屬于同頻干擾的范疇。

為了避免同頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)之間的干擾和同頻地面微波系統(tǒng)的干擾，要求地面微波系統(tǒng)在衛(wèi)星載波帶寬內(nèi)（40kHz）內(nèi)，其功率譜密度低于地球站接收功率譜密度的25dB。而要求衛(wèi)星通信系統(tǒng)在20%以上的時間內(nèi)，其功率譜密度低于-154dB/4kHz，同時還應滿足在0.01%的時間內(nèi)，功率譜密度低于-131dB/4kHz的要求。

近端對遠端比干擾這種干擾同樣存在于地面移動通信系統(tǒng)中，當兩個以同頻工作的移動臺各自與基站之間的距離相差較大（一個移動臺距基站較近，另一個移動臺距基站較遠），當它們以相同的發(fā)射功率向基站發(fā)射信號時，基站接收機接收的近端臺所發(fā)的信號功率較大，而遠端移動臺所發(fā)的信號較小。若近端移動臺距基站足夠近，而遠端移動臺距基站又足夠遠時，遠端移動臺所發(fā)出的信號將淹沒在近端移動臺所發(fā)信號之中，嚴重時會影響通信質(zhì)量。這種現(xiàn)象被稱為近端對遠端比干擾，也稱為遠近效應。

衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)中的情況也是如此。每一個波束覆蓋區(qū)內(nèi)的各移動臺與衛(wèi)星的距離是不同的，從而導致系統(tǒng)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(tǒng)的影響大。然而由于信號遠距離傳輸中的衰減影響，使得衛(wèi)星轉發(fā)接收到的來自各衛(wèi)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(wèi)星移動系統(tǒng)所采用的軌道高度不同，遠近效應也不同。1