卫星通信系统基础知识

1、卫星通信系统根底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局部组成。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，能经济地实现播送、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、卫星通信系统根本概念1.1系统组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三局部组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电

2、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。地面站那么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。1.2卫星通信网络的结构组网方式简单。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;星状网：外围各遥远站仅与中心站直接发生联系，各遥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 网状网：网络中的各站，彼此可经卫星直接沟通。 混合网：星状网和网状网的混合形式混合网1.3卫星通信的应用范围长途 、 电视播送、娱乐计算机联网

3、电视会议、 会议交互型远程教育医疗数据应急业务、新闻播送交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等1.4卫星通信使用频率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有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量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、H区、川区，我国位于第川区。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-

4、band64GKu-ba nd14/12GKa-ba nd27.5-31GHZ30/20GC波段与Ku波段的比拟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，一般在星上设置假设干个转发器。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。比拟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

5、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。它比拟适合于容量小、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

6、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0oin& GscsynGihroncus Orbit2.2、按照通信范围区分按照通信范围区分，卫星通信系统可以分为国际通信卫星、区域性通信卫星、 国内通信卫星。2.3、按照用途区分按照用途区分，卫星通信系统可以分为综合业务通信卫星、军事通信卫星、海 事通信卫星、电视直播卫星等。2.4、按照转发能力区分按照转发能力区分，卫星通信系统可以分为无星上处理能力卫星、有星上处理 能力卫星。3、卫星通信系统的特点卫星通信是现代通信技术的重要成果，它是在地面微波通信和空间技术的根底 上开展起

7、来的。与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比， 卫星通信具有以下特点：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外表的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 和电视播送的主要手段。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，可建在遥远地区、 岛屿、汽车、飞机和舰艇上

8、。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卫星通信的本钱与距离无关。 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，其本钱与距离无关。但卫星通信也有缺乏之处，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3Xl08m/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 的话，由于两个站的用户都要经过卫星，因此，打 者要听到对方的答复必须额外等待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 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。4、卫星通信系统的开展趋势 未来卫星通信系统主要有以下的开展趋势： 1地球同步轨道通信卫星向多波束、大容量、智能化开展；2低轨卫星群与蜂窝通信技术相结合、实现全球个人通信；3小型卫星通信地