第6章 卫星移动通信系统ppt课件.ppt

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1、第6章卫星移动通信系统电子科技大学2006.081大纲卫星移动通信系统概述卫星运动规律与轨道参数非静止轨道卫星星座设计卫星星际链路特性卫星移动通信系统网络结构卫星移动通信系统频率规划典型卫星移动通信系统介绍2卫星移动通信系统概述卫星移动通信系统发展过程第一代卫星移动通信系统：模拟信号技术·1976年，由3颗静止卫星构成的MARISAT系统成为第1个提供海事移动通信服务的卫星系统（舰载地球站40W发射功率，天线直径1.2米）·1982年，Inmarsat-A成为第1个海事卫星移动电话系统第二代卫星移动通

2、信系统：数字传输技术·1988年，Inmarsat-C成为第1个陆地卫星移动数据通信系统·1993年，Inmarsat-M和澳大利亚的Mobilesat成为第1个数字陆地卫星移动电话系统支持公文包大小的终端·1996年，Inmarsat-3可支持便携式的膝上型电话终端第三代卫星移动通信系统：手持终端·1998年，铱（Iridium）系统成为首个支持手持终端的全球低轨卫星移动通信系统·2003年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）3卫星移动通信系统概述续1卫星与地面

3、移动通信系统的比较卫星移动通信系统地面移动通信系统易于快速实现大范围的完全覆盖覆盖范围随地面基础设施的建设而持续增长全球通用多标准，难以全球通用频率利用率低频率利用率高（蜂窝小区小）遮蔽效应使得通信链路恶化提供足够的链路余量以补偿信号衰落适合于低人口密度、有限业务量的农村环境适用于该人口密度、大业务量的城市环境4卫星运动规律与轨道参数开普勒三定理►第一定理（1602年）小物体（卫星）在围绕大物体（地球）运动时的轨道是一个椭圆，并以大物体的质心作为一个焦点►第二定理（1605年）小物体（卫星）在轨道上运

4、动时，在相同的时间内扫过的面积相同►第三定理（1618年）小物体（卫星）的运动周期的平方与椭圆轨道半长轴的立方成正比关系5卫星运动规律与轨道参数续1开普勒定理的图形描述6卫星运动规律与轨道参数续2卫星轨道形状参数►偏心率e：决定了椭圆轨道的扁平程度，当e=0时，椭圆轨道退化为圆轨道►轨道半长轴a：远地点与椭圆轨道中心C的距离►轨道半短轴b：近地点与椭圆轨道中心C的距离►e、a和b满足关系7卫星运动规律与轨道参数续3卫星轨道形状参数►半焦距：地心与椭圆轨道中心的距离►r：卫星到地心的瞬时距离，对椭圆轨道

5、是个时变量，对圆轨道可看作常数►远地点(apogee)：地心与椭圆轨道中心的距离►近地点(perigee)：地心与椭圆轨道中心的距离8卫星运动规律与轨道参数续4卫星轨道的极坐标表达式卫星椭圆轨道的极坐标表达式为式中：θ是瞬时卫星-地心连线与地心-近地点连线的夹角，是卫星在轨道面内相对于近地点的相位偏移量；p=a(1-e2)为椭圆半焦弦。9卫星运动规律与轨道参数续5卫星的轨道速度和周期根据机械能守恒原理可以推出：►椭圆轨道上卫星的瞬时速度和轨道周期►圆轨道上卫星的瞬时速度和轨道周期10卫星运动规律与轨道

6、参数续6例6.1某采用椭圆轨道的卫星，近地点高度（近地点到地球表面的距离）为1000km，远地点高度为4000Km。在地球平均半径为6378.137km的情况下，求该卫星的轨道周期T。解：根据图6-1(a)可知，长轴为远地点和近地点之间的直线距离，在半长轴为a，地球半径为Re，近地点高度为hp和远地点高度为ha时，有：所以，半长轴a=8878.137km，由此可计算轨道周期：11卫星运动规律与轨道参数续7地心坐标系►地心O为原点►X轴指向春分点方向►Z轴与地球的自转轴重合，指向北极点►X轴和Y轴确定的

7、平面与赤道平面重合►X、Y、Z轴构成一个右手坐标系12卫星运动规律与轨道参数续8轨道参数►在地心坐标系中，为完整地描述任意时刻卫星在空间中的位置，通常使用2组6个轨道参数►第一组参数定义了轨道的方位，用于确定卫星相对于地球的位置►第二组参数定义了轨道的几何形状和卫星的运动特性，用于确定卫星在轨道面内的位置13卫星运动规律与轨道参数续9轨道参数确定轨道平面方位的三个参数为：►右旋升交点赤经Ω：赤道平面内从春分点方向到轨道面交点线间的角度，按地球自转方向度量►轨道倾角i：轨道平面与赤道平面间的夹角►近地点

8、幅角ω：轨道平面内，升交点与近地点间的夹角，从升交点按卫星运行方向度量14卫星运动规律与轨道参数续10轨道参数确定轨道平面几何形状和卫星的运动特性的三个参数为：►轨道偏心率e：反映了轨道面的扁平程度，取值范围[0,1)；►轨道半长轴a：椭圆轨道中心到远地点的距离；►平均近点角M或过近地点时间tp：通过平均近点角M或过近地点时间tp可以计算卫星的真近点角ν。M和tp满足如下关系式（式中Ts为卫星轨道周期）。15卫星运动规律与轨道参数续11圆轨道参数对圆轨道