new第4章-1 概述课件

1、通信：有线通信和无线通信 有线通信：光纤、电缆、明线 无线通信：短波通信、微波中继通信、 地面蜂窝移动通信、卫星通 信、无线局域网 卫星通信是个人通信网的组成部分，是卫星通信是个人通信网的组成部分，是地面通信网的补充。地面通信网的补充。 n卫星通信的概念 卫星通信是指地球站（也可能是手持终端）之间或地球站与航天器之间利用通信卫星转发器实现的无线电通信。通信卫星的分类通信卫星的分类 按轨道分：卫星轨道形状和高度是确定完成对指定区域覆盖所需的卫星数量和系统特性的一个非常重要的因素 1）按形状：椭圆轨道和圆轨道 椭圆轨道通常只在卫星相对地面运动速度较慢（即位于远地点附近）时才提供通信服务，因此更加适

2、合于为特定的区域提供服务（特别是高纬度区域）。 圆轨道卫星可以提供较均匀的覆盖特性，通常被提供较均匀的全球覆盖的系统采用。 2）按倾角（轨道与赤道的夹角）分： 赤道轨道、极轨道和倾斜轨道3）按高度分：静止轨道GEO、中高度轨道MEO、低地球轨道LEO、高椭圆轨HEO轨道类型可用高度（km）LEO (low earth orbit)7002000MEO (medium earth orbit)800020000GEO（geostationary earth orbit）/GSO35786HEO远地点可达40000若卫星沿若卫星沿赤道上空赤道上空35800km的圆形轨道的圆形轨道与地球自转同向运行

3、，则卫星在运行过程与地球自转同向运行，则卫星在运行过程中将与地球上任一点都保持相对静止，即从地球上看，卫星是中将与地球上任一点都保持相对静止，即从地球上看，卫星是“定点定点”在太空的在太空的某一位置，这种卫星称为同步定点卫星某一位置，这种卫星称为同步定点卫星/静止卫星。静止卫星。按工作区域分：国际通信卫星 国内通信卫星 区域通信卫星按应用领域分：广播电视卫星 跟踪与数据中继卫星 军事通信卫星（如战略、战术通信卫星、 舰队通信卫星、军用数据转发卫星等）。卫星按重量分类种类重量（kg）大卫星1000中型卫星5001000小卫星100500微小卫星10100纳卫星110皮卫星0.11飞卫星0.1卫星

4、应用卫星应用 通信 广播 中继 卫星导航 卫星遥感（对空和对地遥感） 气象观测 地球资源勘探、海洋监视 侦察（包括照相侦察和电子侦察）、预警 支持载人航天 远程教育、远程医疗卫星应用实例卫星应用实例 卫星视频广播业务 交互式业务 数据通信和Internet业务 移动通信业务第一章第一章 卫星通信系统概述卫星通信系统概述一、卫星轨道一、卫星轨道二、卫星通信系统的组成二、卫星通信系统的组成三、卫星通信的业务类型三、卫星通信的业务类型四、频率分配四、频率分配五、卫星通信的特点五、卫星通信的特点六、卫星通信的发展历史六、卫星通信的发展历史一、卫星轨道一、卫星轨道1cosPre21bea2(1)Pae图

5、1 椭圆轨道的示意图O:地心，S:卫星，r:轨道半径=rE+h, rE地球半径，a、b椭圆轨道的长短半轴，e偏心率 （e=0圆轨道）21() (km/s)VuraV为卫星在轨道上的瞬时速度。其中a为椭圆轨道的半长轴，r为卫星到地心的距离。 为开普勒常数，u值为卫星离地球越远，穿越给定距离所需的时间越长卫星离地球越远，穿越给定距离所需的时间越长?离地球越近，运动速度越快离地球越近，运动速度越快?为开普勒常数，u值为32saTu(1) 地球非球形引起的摄动，表现为： -卫星的轨道面绕地轴缓慢转动 -近地点位置变化（2）大气阻力的影响 -卫星轨道的远地点降低，长轴缩短，即运行周期缩短 -偏心率减小，

6、轨道愈变愈圆椭圆32saTu21bea二、卫星通信系统的组成及其工作过程二、卫星通信系统的组成及其工作过程三、卫星三、卫星通信通信的业务类型的业务类型四、频率分配四、频率分配五、卫星通信的特点五、卫星通信的特点六、卫星通信的发展历史六、卫星通信的发展历史 1945年Clarke A. C. “Extra-terrestrial Relays”, Wireless World, pp.305-308提出三颗同步卫星覆盖全球 1957年前苏联发射世界上第一颗卫星Sputnik 1963年美国发射世界上第一颗同步轨道卫星SYNCOM 1964年INTERSAT成立 1965年第一颗商用同步卫星“晨鸟

7、”进入轨道 1975年第一次通过卫星成功实现直接广播试验卫星通信的发展历史（续）卫星通信的发展历史（续） 1979年INMARSAT成立 1982年国际海事卫星通信进入运行 1984年第一个DTH系统在日本进入运行 1987年INMARSAT成功进行地面移动卫星通信试验 19891990年INMARSAT将全球移动卫星通信业务扩展到地面和空间移动通信领域 1995年WRC对非静止轨道卫星系统分配新频谱；商用LEO卫星系统ORBCOM第一次传送低速数据试验成功 1998年通过LEO星座引入手机通信业务 19992000年引入卫星直接广播语音业务 20002005年引入宽带个人通信，Ka频段发展迅

8、速世界卫星通信的发展 1997年世界卫星市场销售额512亿美元，预计2007年达到1900亿美元 截止1999年底，全球300颗同步卫星提供60%的州际通信和100%国际电视转播 全球在轨转发器4467个，正在建造的转发器1793个 发展经历了：从模拟数字 ;从窄带话音宽带综合业务 ;从FSSMSS ;从C波段Ku、Ka波段。中国卫星通信的发展 中国第一颗试验卫星“东方红一号”于1970年4月24日发射成功，重37Kg，运转周期110分钟，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播“东方红乐曲”。 1984年8月8日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星“东方红二-1”，定位在125E，重433Kg

9、，携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为23.4dBW。中国卫星发展史（续） 1986年2月1日“东方红二号-2“成功定位在103E，携带2个C频转发器，以区域椭圆波束辐射传送，重 433Kg，中心波束为34.5dBW。携带2个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波束为 23.4dBW。 1988年3月7日“东方红二号甲-1“简称“东二甲-1“，对外称“中卫一号“定位在87.5E，波束中心指向101.7E，34.11N，中心波束为36dBW。4个C频段转发器，二个8W，二个10W，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg，寿命7年。中国卫星发展史（续） 1990年2月4日“

10、东方红二号甲3“简称“东二甲3“，对外称“中卫三号“定位在98E，波束中心指向103.23E，33.84N，中心波束36dBW。4个C频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg。 1991年12月28日“东方红三号”发射但卫星定位失败。 1993年7月“中星五号”卫星启用，定位115.5o，播出8个省级节目。中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）l1998年5月30日新的“中卫一号”发射成功。它是第一颗携带Ku频段的新型大功率的卫星，携带18个 C频段转发器，定位在87.5E。l1998年7月18日“鑫诺一号”发射成功。携带14个Ku频段转发器和24个C频段转发器和一对C-Ku频段互

11、联转发器，定位在 110.5 E。 中国卫星发展史（续）l2003年5月23日 “北斗一号”第三颗卫星发射成功，预计用户30万，直接产值35亿。l2003年10月21日11时16分，太原卫星发射中心用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星与火箭分离，进入预定轨道。 中国卫星发展史（续）l台湾：“中华一号”，“中华二号”和“中华三号”l“中华一号”： 1999年12月由雅典娜一型火箭运载的“中华一号”卫星在佛州卡纳维拉尔角4

12、6号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究l“中华二号”：对地观测，2004年6月发射l“中华三号”：军事应用卫星通信的发展趋势传统的C、Ku频段静止轨道卫星将保持稳定发展，并将以大容量(转发器数量在50个左右)、高功率(功率为8000瓦至15000瓦)和长寿命(寿命在15年左右)的新系统逐步更换现有系统。静止轨道卫星移动通信系统服务对象将从原有的传统用户转移至缺少陆地服务的边远地区。Ka频段静止轨道卫星系统已逐步走向实用化，卫星通信网从窄带向宽带过渡，如覆盖美洲的EchoStar-Ka、ASTROLINK和PAS等。 卫星通信的发展趋势（续）窄带的中、低轨道卫星移动通信系统投入运行，如Iridium 、ICO和Globalstar等系统。宽带低轨道系统正在加紧开发之中，预计在21世纪初可陆续发射，用于高速数据和可视电话传输。如Teledesic系统共包括288颗卫星，工作于Ka频段，寿命设计为10年左右。小型低轨卫星系统已陆续投入运行，用于低速数据传输，如E-Sat、GE American和 GEMnet等系统。 全球定位卫星系统将面临升级换代的问题。 中、低轨道卫星系统为适应新技术发展和系统对容量的更大要求已形成了新的演变过渡方案，如Iridium系统将其运行的卫星数目从