卫星通信系统基础知识

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2、卫星通信系统基础知识卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。1、卫星通信系统基本概念1.1系统组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户

3、端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。

4、1.2卫星通信网络的结构l点对点:两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无需中央站转接；组网方式简单。l星状网：外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时，经中心站转接才能建立联系）。l网状网：网络中的各站，彼此

5、可经卫星直接沟通。l混合网：星状网和网状网的混合形式1.3卫星通信的应用范围l长途电话、传真l电视广播、娱乐l计算机联网l电视会议、电话会议l交互型远程教育l医疗数据l应急业务、新闻广播l交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等

6、1.4卫星通信使用频率l电波应能穿过电离层，传输损耗和外部附加噪声应尽可能小l有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量l较合理的使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之间及与其它地面通信业务之间产生相互干扰l通信采用微波频段（300MHz-300GHz）注：由于空间通信是超越国界的，频谱分配是在ITU主管下进行的，1979年

7、世界无线电行政大会（WRAC)分配给卫星通信的频带包含17个业务分类，并将全球分为三个地理区域：Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，我国位于第Ⅲ区。详细的频率分配可查阅到。常用工作频段频段上行频率下行频率简称C-band5.85-6.65GHz3.4-4.2GHz6/4GKu-band14.0-14.5GHz12.25-12.75GHz14/12GKa-band27.5-31GHz17.7-21.2GHz30/20GC波段与Ku波段的比较C波段Ku波段易受地面干扰抗地面微波干扰性好天线口径较大天线口径较C波段小，机动灵活受天气影响较小在恶劣天气情况下，信号传输损

8、耗较大非常适合做传输波束窄1.5多址方式在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz

9、宽度，为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。比较适用于点对点大容量的通信。近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需用上下变频把各地球站信号分开、适合数字通信、可根据业务量的变化按需分配传输带宽，使实际容量大幅度增

10、加。另一种多址技术是码分多址(CDMA)，即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。CDMA采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强、有较好的保密通信能力、可灵活调度传输资源等优点。它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。1.6卫星的运动轨道卫星运行的轨迹和趋势称为卫星运行轨道；其轨道近似于椭圆或圆形，地心就处在椭圆的一个焦点或圆心上。按照轨道平面与赤道平面的夹角i（轨道倾角）的不同，地球卫星的轨道有以下三种：赤道轨道（i=0º）极轨道（i=90º）倾斜轨道（0º

11、通信系统的分类2.1、按照工作轨道区分按照工作轨道区分，卫星通信系统一般分为以下3类：　　2.1.1、低轨道卫星通信系统(LEO)：　　距地面500—2000Km，传输时延和功耗都比较小，但每颗星的覆盖范围也比较小，典型系统有Motorola的铱星系统。低轨道卫星通信系统由于卫星轨道低，信号传播时延短，所以可支持多跳通信；其链路损耗小，可以降低对卫星和用户终端的要求，可以采用微型/小型卫星和手持用户终端。但是低轨道卫星系统也为这些优势付出了较大的代价：由于轨道低，每颗卫星所能覆盖的范围比较小，要构成全球系统需要数十颗卫星，如铱星系统有66颗卫星

12、、Globalstar有48颗卫星、Teledisc有288颗卫星。同时，由于低轨道卫星的运动速度快，对于单一用户来说，卫星从地平线升起到再次落到地平