卫星通讯技术简介.doc

B09231 刘洋扬 20094023129卫星通信技术一、前言卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信，自20世纪90年代以来，卫星移动通信的迅猛发展推动了天线技术的进步。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点，被认为是建立全球个人通信必不可少的一种重要手段。到目前为止，全世界已建成和正在建立的卫星通信系统由数十个。人们对卫星通信的新体制、新技术继续进行了广泛、深入的研究和试验，取得了很大的提高和发展。二、卫星通信原理卫星通信之所以存在，是因为地球的形状是一个圆形球体。由于用于宽带通信的无线电电波是以微波频率沿直线传播的，因而长距离通信需要利用中继传送信号。卫星可以连接地球上相聚数千米的地点，因而十分适合作为长途通信中继器的安装点。（一） 卫星通信的概念卫星通信是指利用人造卫星做中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行通信。卫星通信是地面微波接力通信的继承和发扬，是微波接力的一种特殊形式。（二） 卫星通信系统的组成卫星通信系统由空间段和地面段两部分组成。1. 空间段空间段以卫星为主体，并包括地面卫星控制中心（SCC）、跟踪、遥测和指令站。卫星星载的通信分系统主要是转发器，现代的星载转发器不仅能提供足够增益，而且具有处理和交换功能。2. 地面段地面段包括了支持用户访问卫星转发器，并实现户间通信的所有地面措施。卫星地球站是地面段的主体，它提供与卫星的连接链路，其硬件设备与相关协议均适合卫星信道的传输。三 卫星通信优缺点( 1)卫星通信覆盖区域大，通信距离远。因为卫星距离地面很远，一颗地球同步卫星便可覆盖地球表面的1/3，因此，利用3颗适当分布的地球同步卫星即可实现除两极以外的全球通信。卫星通信是目前远距离越洋电话和电视广播的主要手段。 (2)卫星通信具有多址联接功能。卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信，即多址联接。 (3)卫星通信频段宽，容量大。卫星通信采用微波频段，每个卫星上可设置多个转发器，故通信容量很大。 (4)卫星通信机动灵活。地球站的建立不受地理条件的限制，可建在边远地区、岛屿、汽车、飞机和舰艇上。 (5)卫星通信质量好，可靠性高。卫星通信的电波主要在自由空间传播，噪声小，通信质量好。就可靠性而言，卫星通信的正常运转率达99.8%以上。 (6)卫星通信的成本与距离无关。地面微波中继系统或电缆载波系统的建设投资和维护费用都随距离的增加而增加，而卫星通信的地球站至卫星转发器之间并不需要线路投资，因此，其成本与距离无关。 但卫星通信也有不足之处，主要表现在： (1)传输时延大。在地球同步卫星通信系统中，通信站到同步卫星的距离最大可达40000km，电磁波以光速（3108m/s）传输，这样，路经地球站卫星地球站（称为一个单跳）的传播时间约需0.27s。如果利用卫星通信打电话的话，由于两个站的用户都要经过卫星，因此，打电话者要听到对方的回答必须额外等待0.54s。 (2)回声效应。在卫星通信中，由于电波来回转播需0.54s，因此产生了讲话之后的“回声效应”。为了消除这一干扰，卫星电话通信系统中增加了一些设备，专门用于消除或抑制回声干扰。 (3)存在通信盲区。把地球同步卫星作为通信卫星时，由于地球两极附近区域“看不见”卫星，因此不能利用地球同步卫星实现对地球两极的通信。 (4)存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。四、卫星通信系统所使用的频率卫星通信系统中频段的选择直接影响到它的通信容量、质量、可靠性、设备的复杂性和成本的高低。（一）卫星通信系统选择频率的依据一般来说，卫星通信工作频段的选择应考虑以下因素：1.电波应能穿过电离层，传播损耗和外部附加噪声应尽可能小。2.应具有较宽的可用频段，尽可能增大通信容量。3.合理地使用无线电频谱，防止宇宙中其他通信业务与之产生影响。4.电子技术与器件的进展情况以及现有通信技术设备的利用与相互配合。（二）当前卫星通信使用的频段卫星通信系统常用的频率范围为150MHz300GHz。然而，在不同频段，大气对电波传播的影响是不同的。卫星通讯频段可分为：6/4GHz（C波段）、8/7GHz（X波段）、14/11GHz（Ku波段）、14/12GHz（Ku波段）、30/20GHz（Ka波段）Ku波段的缺点是在暴雨、浓云、密雾等恶劣天气情况下，接收系统的C/T值下降很大，在Ku波段卫星通信网中的地球站必须避免低仰角。Ka波段（30/20GHz）也已开始使用，该频段的可用宽带可增大到3500Hz，但降雨的影响相当严重。五、卫星通信发展趋势和应用类型发展趋势：充分利用卫星轨道和频率资源，开辟新的工作频段，各种数字务综合传输，发展移动卫星通信系统。卫星星体向多功能、大容量发展，卫星通信地球站日益小型化，卫星通信系统的保密性能和抗毁能力进一步提高。 应用类型：卫星通信业务对于某些类型的业务和应用场合具有一定优势，如：卫星视频广播业务、电话等交互业务、数据通信和因特网业务、移动通信业务等。需要指出，卫星通信系统只是地面公用网的补充、扩展和备份。由国家。地区骨干网覆盖的高业务密度地区，利用卫星系统进行通信是不经济的，它只作为因灾害等事故造成地面网故障时的备份。而对于广大低密度地区来说，使用卫星通信系统比建设地面网经济。五、总结卫星通信