卫星通信第1章V4

1、杨健杨健 电电 话：话：86361988电电 邮：邮：办公室：办公室：XX402课程安排总学时总学时 4040 其中其中l 授课授课 4040l 实验实验 0 0 上课周上课周 114114考核形式考核形式 综合综合 其中其中 考试考试 70%70% 平时及作业平时及作业 30%30%教材教材： 陈振国陈振国 杨鸿文杨鸿文 郭文彬郭文彬 卫星通信系统与技术卫星通信系统与技术 北京邮电大学出版社北京邮电大学出版社 20032003年年 吴诗其吴诗其 吴廷勇吴廷勇 卓永宁编著卓永宁编著 卫星通信导论卫星通信导论（第（第2 2版）版） 电子工业出版社电子工业出版社 20062006年年7目 录第一章

2、第一章 卫星通信概况卫星通信概况第二章第二章 卫星运动轨道和通信卫星组成卫星运动轨道和通信卫星组成第三章第三章 卫星链路设计与计算卫星链路设计与计算第四章第四章 信号传输与处理技术信号传输与处理技术第五章第五章 多址联接多址联接第六章第六章 卫星地球站和卫星地球站和VSATVSAT8目 录 （续）第七章第七章 卫星移动通信系统卫星移动通信系统第八章第八章 卫星宽带通信系统卫星宽带通信系统第九章第九章 卫星数字电视广播系统卫星数字电视广播系统第十章第十章 卫星定位与导航系统卫星定位与导航系统9第一章第一章 卫星通信概况卫星通信概况卫星通信的发展简况和里程碑卫星通信的发展简况和里程碑 卫星通信使用

3、的频带卫星通信使用的频带 卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成编码、复接、调制、多址联接编码、复接、调制、多址联接 正交极化频率复用正交极化频率复用 移动和个人卫星通信移动和个人卫星通信 宽带多媒体卫星通信宽带多媒体卫星通信 卫星通信发展趋势卫星通信发展趋势10通信：通信： 有线通信有线通信 无线通信无线通信有线通信：有线通信： 光纤光纤 同轴同轴 双绞线双绞线无线通信：无线通信： 短波通信短波通信 微波中继通信微波中继通信 地面蜂窝移动通信地面蜂窝移动通信 卫星通信卫星通信 无线局域网无线局域网 卫星通信是个人通信网的组成卫星通信是个人通信网的组成部分，是地面通信网的补充。部分，是地面通信网

4、的补充。 卫星通信发展简况和里程碑卫星通信发展简况和里程碑11卫星通信发展简况卫星通信发展简况 卫星通信卫星通信 概念概念 利用人造卫星作为中继站，实现利用人造卫星作为中继站，实现两个或多个地球站之间的通信。两个或多个地球站之间的通信。12通信卫星13卫星通信vs微波通信1415卫星通信发展简况卫星通信发展简况 (续续)特点特点 l 通信距离远通信距离远l 覆盖面积大覆盖面积大l 通信频带宽通信频带宽l 机动灵活机动灵活l 通信线路稳定可靠通信线路稳定可靠l 传输质量高传输质量高l 卫星发射与控制技术复杂卫星发射与控制技术复杂l 两极地区为盲区，高纬度地两极地区为盲区，高纬度地区效果差区效果差

5、l 存在日凌中断和星蚀现象存在日凌中断和星蚀现象l 传播延迟大，存在回波干扰传播延迟大，存在回波干扰l 某些频段有雨衰现象某些频段有雨衰现象l 系统造价高系统造价高16卫星通信在中国的特殊地位卫星通信在中国的特殊地位幅员辽阔幅员辽阔人口众多人口众多地区发展不平衡地区发展不平衡卫星通信发展简况卫星通信发展简况17通信网造价比较通信网造价比较n卫星移动通信卫星移动通信 地面蜂窝通信地面蜂窝通信终端成本比较终端成本比较n卫星终端卫星终端 蜂窝手机蜂窝手机市场定位市场定位n卫星移动通信是地面通信网的延伸和补充卫星移动通信是地面通信网的延伸和补充n主要服务于特殊区域和特殊人群主要服务于特殊区域和特殊人群

6、卫星移动通信在中国卫星移动通信在中国18用户用户n“ “唯星用户唯星用户” ” 业务业务n边远地区通信服务边远地区通信服务n企业专网企业专网n洲际通信洲际通信n国防通信国防通信卫星移动通信在中国（续）卫星移动通信在中国（续）无缝覆盖无缝覆盖19l覆盖范围大覆盖范围大l可向空中、海面和复杂地理结构的地面区域的可向空中、海面和复杂地理结构的地面区域的各类移动用户提供服务各类移动用户提供服务l最适合于低业务量地区、航海、航空及地面网最适合于低业务量地区、航海、航空及地面网欠发达地区的应用环境欠发达地区的应用环境l在地面网络过载或发生故障时作为迂回网络在地面网络过载或发生故障时作为迂回网络卫星移动通信

7、卫星移动通信vs地面移动通信地面移动通信20卫星通信发展简况卫星通信发展简况 Arthur C. Clarke Arthur C. Clarke的早期设想的早期设想 Extra-Terrestrial Relays 1945Extra-Terrestrial Relays 19453 3颗卫星构成一个静止星座颗卫星构成一个静止星座定向天线收发定向天线收发开展全球双向通信和广播业务开展全球双向通信和广播业务 17.417.4 静止卫星静止卫星静止卫星静止卫星静止卫星静止卫星静止轨道静止轨道18,100km18,100km赤道赤道35,786km35,786km22卫星通信发展简况（续）卫星通信发

8、展简况（续）今天的卫星通信系统今天的卫星通信系统GEO GEO （geostationary earth orbitgeostationary earth orbit）LEO LEO （low earth orbitlow earth orbit） MEO MEO （medium earth orbit medium earth orbit ）HEO HEO （high earth orbit high earth orbit ）23卫星通信发展简况（续）卫星通信发展简况（续）卫星通信的主要应用领域卫星通信的主要应用领域长话和电视业务（长话和电视业务（FSSFSS）音音/ /视频直播业务（广播

9、）（视频直播业务（广播）（BSSBSS）移动通信业务（移动通信业务（MSSMSS）InternetInternet业务业务VSAT VSAT （综合业务）（综合业务） 24卫星通信发展里程碑卫星通信发展里程碑1957 1957 第一颗人造地球卫星第一颗人造地球卫星 SputnicSputnic (LEO) (LEO)1964 SYNCOM 3 11964 SYNCOM 3 1st st 通信卫星，通信卫星，INTELSATINTELSAT成立成立1965 INTELSAT-1 11965 INTELSAT-1 1st st 商用通信卫星商用通信卫星1970 1970 东方红东方红1 1号号 (

10、LEO)(LEO)1975 BSS1975 BSS1976 1976 第一代移动通信卫星第一代移动通信卫星 (GEO)(GEO)1998 1998 第二代移动通信卫星第二代移动通信卫星 (LEO)(LEO)卫星通信技术的发展概况卫星通信技术的发展概况 卫星通信从固定业务向个人移动通信卫星通信从固定业务向个人移动通信、宽带多媒体通信发展宽带多媒体通信发展 27中国卫星通信的发展中国卫星通信的发展中国第一颗试验卫星中国第一颗试验卫星“ “东方红一号东方红一号” ”于于19701970年年4 4月月2424日发射成功，重日发射成功，重173Kg173Kg，运转周期，运转周期110110分钟，绕地分钟

11、，绕地球一周，以旋极化的全球波束向全球广播球一周，以旋极化的全球波束向全球广播“ “东方红东方红乐曲乐曲” ”。19841984年年8 8月月8 8日成功发射第一颗同步轨道试验通信日成功发射第一颗同步轨道试验通信卫星卫星“ “东方红二号东方红二号-1”-1”，定位在定位在125125 E E，重重433433KgKg，携带携带2 2个个8 8WW的的C C频段转发器，频段转发器，以全球波束以全球波束辐射，辐射，中心波束中心波束为为23.423.4dBWdBW。28中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）19861986年年2 2月月1 1日日“ “东东方方红红二二号号-2-2” ” 定位在定位

12、在103103 E E，携，携带带2 2个个8W C8W C波段转发器，区域椭圆波束辐射传送，波段转发器，区域椭圆波束辐射传送，重重 433Kg433Kg，中心波束为，中心波束为34.5dBW34.5dBW。19881988年年3 3月月7 7日日“ “东方红二号甲东方红二号甲-1” -1” ，对外称，对外称“ “中卫一中卫一号号” ”。定位在。定位在87.587.5 E E，波束中心指向，波束中心指向101.7101.7 E E，34.1134.11 N N，中心波束为，中心波束为36dBW36dBW。4 4个个C C频段转发器，频段转发器，二个二个8W8W，二个，二个10W10W，以区域椭

13、圆波束辐射传送。，以区域椭圆波束辐射传送。卫星重卫星重441Kg441Kg，寿命，寿命7 7年。年。国产东方红二号甲通信卫星国产东方红二号甲通信卫星 30中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）19901990年年2 2月月4 4日日“ “东东方方红红二二号号甲甲3 3，对对外外称称“ “中中卫卫三三号号” ”定位在定位在9898 E E，波束中心指向波束中心指向103.23103.23 E E，33.8433.84 N N，中心波束中心波束3636dBWdBW。4 4个个C C频段转发器频段转发器以区域椭圆波束辐射传送。卫星重以区域椭圆波束辐射传送。卫星重441Kg441Kg。1991199

14、1年年1212月月2828日日“ “东方红三号东方红三号” ”发射但卫星定位发射但卫星定位失败。失败。19931993年年7 7月月“ “中星五号中星五号” ”卫星启用，定位卫星启用，定位115.5115.5o o，播出播出8 8个省级节目。个省级节目。31中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）l19961996年年7 7月月3 3日日亚亚太一太一A A在在西昌发射中心西昌发射中心成成功功发射发射，和，和亚太亚太一一号号相同相同为为C C频段双极星频段双极星， 定位定位于东经于东经134134 E E，台湾地区信号覆盖强度为台湾地区信号覆盖强度为3737dBmdBm，接收容易。接收容易。l1

15、9971997年年5 5月月1111日新的日新的“ “东方红东方红三三号号” ”又又称为称为“ “中中卫卫6 6号号” ”发射发射成功，它是新型大功率的成功，它是新型大功率的卫星卫星，携带携带2424个个C C频段转发频段转发器，定位器，定位125125 E E。32中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）l19981998年年5 5月月3030日新的日新的“ “中中卫卫一一号号” ”发射发射成功。它成功。它是第一是第一颗携带颗携带KuKu频段频段的新型大功率的的新型大功率的卫星卫星，携携带带1818个个 C C频段转发频段转发器，定位在器，定位在87.587.5 E E。l19981998年

16、年7 7月月1818日日“ “鑫鑫诺诺一一号号” ”发射发射成功。成功。携带携带1414个个KuKu频段转发器和频段转发器和2424个个C C频段转发频段转发器器和一对和一对C-C-KuKu频段互联转发器频段互联转发器，定位在，定位在 110.5 110.5 E E。 33中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）l20032003年年5 5月月2323日日 “ “北斗北斗一一号号” ”第三颗卫星发射成第三颗卫星发射成功，预计用户功，预计用户3030万，直接产值万，直接产值3535亿。亿。l20032003年年1010月月2121日，太原卫星发射中心用日，太原卫星发射中心用“ “长征长征” ”四

17、号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的四号乙运载火箭成功地将中国与巴西联合研制的第二颗第二颗“ “资源一号资源一号” ”卫星和中国科学院研制的卫星和中国科学院研制的“ “创新创新一号一号” ”小卫星送入太空。火箭发射小卫星送入太空。火箭发射1313分钟后，分钟后，“ “资资源一号源一号” ”卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行卫星进入太阳同步轨道。火箭继续飞行约约4040秒后，秒后，“ “创新一号创新一号” ”卫星与火箭分离，进入预卫星与火箭分离，进入预定轨道。定轨道。 34中国卫星发展史（续）中国卫星发展史（续）l台湾：台湾：“ “中华一号中华一号” ”，“ “中华二号中华二号” ”和和“

18、“中华三号中华三号” ”l“ “中华一号中华一号” ”： 19991999年年1212月由雅典娜一型火箭运月由雅典娜一型火箭运载的载的“ “中华一号中华一号” ”卫星在佛州卡纳维拉尔角卫星在佛州卡纳维拉尔角4646号发号发射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用射场发射升空，并顺利进入任务轨道。该卫星用于科学研究于科学研究l“ “中华二号中华二号” ”：对地观测，：对地观测，20042004年年6 6月发射月发射l“ “中华三号中华三号” ”：军事应用：军事应用35卫星通信使用的频带卫星通信使用的频带无线电通信的频谱资源和频带命名无线电通信的频谱资源和频带命名无线电通信一般都通过电磁波传播实

19、现。无线电通信一般都通过电磁波传播实现。 命名中、长波MW、LW短波SW超短波VHF微波亚毫米波频率3MHz330MHz30300MHz1300GHz300GHz主要应用AM广播AM、通信FM、TV通信、广播、雷达通信、雷达36段号频段名称频段范围（含上限，不含下限）波段名称波长范围（含上限，不含下限）1极低频(ELF)330赫（Hz）极长波10010兆米2超低频(SLF)30300赫（Hz）超长波101兆米3特低频(ULF)3003000赫（Hz）特长波10010万米4甚低频（VLF）330千赫（KHz）甚长波101万米5低频（LF）30300千赫（KHz）长波101千米6中频（MF）300

20、3000千赫（KHz）中波101百米7高频（HF）330兆赫（MHz）短波10010米8甚高频（VHF）30300兆赫（MHz）超短波101米9特高频（UHF）3003000兆赫（MHz）分米波微波101分米10超高频（SHF）330吉赫（GHz）厘米波101厘米11极高频（EHF）30300吉赫（GHz）毫米波101毫米12至高频3003000吉赫（GHz）丝米波101丝米无线电频谱和波段划分无线电频谱和波段划分 37微波频段又可按波长长短命名为微波频段又可按波长长短命名为频段命名LSCXKuKKa频率范围（GHz）122448812121818262640频段命名QUVEWDGY频率范围（

21、GHz）335040605075609075110110170140220220325卫星通信使用的频带（续）卫星通信使用的频带（续）l分米波段分米波段l厘米波段厘米波段l毫米波段毫米波段38用于固定卫星业务的主要频段用于固定卫星业务的主要频段 下行频段（下行频段（GHzGHz）上行频段（上行频段（GHzGHz） 3.40 - 4.20 7.25 - 7.75 10.70 -11.7（只用于2区） 11.70 -12.2（只用于1区） 12.50 -12.75 17.70 - 21.24.50 - 4.80， 5.725 - 7.0757.90 - 8.4012.75 - 13.25，14.0

22、-14.527.50 -31.00低于低于30GHz30GHz的主要固定卫星业务频段的主要固定卫星业务频段39用于移动卫星业务的主要频段用于移动卫星业务的主要频段40频率分配频率分配 无线电通信业务无线电通信业务用于上行用于上行/ /下行链路的典型频带下行链路的典型频带常用术语常用术语固定卫星业务(FSS)6 / 4 GH zC频段 8 / 7 GH zX频段 14 / 11-12 GH zKu频段 30 / 20 GH zKa频段 50 / 40 GH zV频段移动卫星业务(MSS)1.6 / 1.5 GH zL频段 30 / 20 GH zKa频段广播卫星业务(BSS)2.0 / 2.2

23、GH zS频段 12 GH zKu频段 2.6 / 2.5 GH zS频段41卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 卫星通信系统和它与地面实体的接口卫星通信系统和它与地面实体的接口 42空间段主要包含天上的一顆或几顆卫星，在空空间段主要包含天上的一顆或几顆卫星，在空中对发来的信号起中继放大和转发作用。中对发来的信号起中继放大和转发作用。 现代卫星通信广泛采用频率复用技术，以增加现代卫星通信广泛采用频率复用技术，以增加500 MHz500 MHz带宽内的转发器数目，节约宝贵的频带宽内的转发器数目，节约宝贵的频率资源。率资源。 现代星载转发器不仅具有足够高的增益，而且现代星载转发器不仅具有足够高的

24、增益，而且具有再生处理和交换功能具有再生处理和交换功能卫星通信系统的空间段卫星通信系统的空间段43 转发器转发器卫星上的宽带收、发信机卫星上的宽带收、发信机 通常一颗卫星具有多个转发器，每个通常一颗卫星具有多个转发器，每个转发器覆盖一定的频段。一般转发器转发器覆盖一定的频段。一般转发器的带宽为的带宽为36MHz36MHz，也有，也有54MHz54MHz和和72MHz72MHz的转发器。的转发器。卫星通信系统的空间段（续）卫星通信系统的空间段（续） 交叉排列频率复用的交叉排列频率复用的C频段和频段和Ku频段卫星转发器频段卫星转发器 46控制段主要由地面卫星控制中心控制段主要由地面卫星控制中心(S

25、CC)(SCC)、跟踪、跟踪/ /遥测及指令站遥测及指令站(TT&C)(TT&C)组成组成在在TT&CTT&C站与卫星之间有控制和监视链路站与卫星之间有控制和监视链路卫星通信系统的控制段卫星通信系统的控制段47监控主要内容监控主要内容n轨道保持轨道保持n位置保持位置保持n姿态保持姿态保持n有效载荷状态监控有效载荷状态监控n“ “双重照射双重照射” ”消除消除n卫星退役处理卫星退役处理卫星通信系统的控制段（续）卫星通信系统的控制段（续）49地面段主要由多个业务地球站组成。与地面段主要由多个业务地球站组成。与地球站的服务类型有关，这些站的大小地球站的服务类型有关，这

26、些站的大小可能很不一样，大的天线可达几十米，可能很不一样，大的天线可达几十米，小的只有几十厘米。小的只有几十厘米。 卫星通信系统的地面段卫星通信系统的地面段业务类型业务类型地球站类型地球站类型天线典型尺寸天线典型尺寸(m)(m)点对点点对点关口站，枢纽站关口站，枢纽站210210VSATVSAT1212广播广播/ /组播组播馈送站馈送站1515VSATVSAT0.510.51采集采集VSATVSAT0.110.11枢纽站枢纽站210210移动移动手机手机 便携式终端便携式终端0.10.80.10.8关口关口210210数字通信地球站电原理框图数字通信地球站电原理框图 53与模拟信号传输比较，数

27、字信号传输不与模拟信号传输比较，数字信号传输不仅信号质量好、容易处理、便于与数据仅信号质量好、容易处理、便于与数据信号合成，而且在占用带宽相同条件下，信号合成，而且在占用带宽相同条件下，信道的传输容量亦可能会增加，是今后信道的传输容量亦可能会增加，是今后通信的发展方向。通信的发展方向。编码、复接、调制和多址联接编码、复接、调制和多址联接54常用的语音编码技术是波形编码，卫星常用的语音编码技术是波形编码，卫星通信中大量使用脉冲编码调制通信中大量使用脉冲编码调制(PCM)(PCM)和和自适应差分脉冲编码调制自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) (ADPCM) 脉冲编码调制和脉冲编码调制和自适应差分

28、脉冲编码调制自适应差分脉冲编码调制 551.脉冲编码调制脉冲编码调制 (PCM) 将模拟语音信号变换为数字信号，人们将模拟语音信号变换为数字信号，人们常用的技术是脉冲编码调制，这种方法常用的技术是脉冲编码调制，这种方法主要包括有取样、量化和编码三个过程。主要包括有取样、量化和编码三个过程。 562. 自适应差分脉冲编码调制自适应差分脉冲编码调制 自适应脉冲编码调制是一种随输入信号幅度自适应脉冲编码调制是一种随输入信号幅度变化，而改变其量化阶梯尺度大小的一种编变化，而改变其量化阶梯尺度大小的一种编码方法；码方法；差分脉冲编码调制，是相对前一个抽样值去差分脉冲编码调制，是相对前一个抽样值去估计后一

29、个将要进行量化的予测值，并只对估计后一个将要进行量化的予测值，并只对实际信号值与予测值之差进行量化编码。实际信号值与予测值之差进行量化编码。 573. 3. 参量编码参量编码 渉及的语音参量主要有清音和浊音判决、渉及的语音参量主要有清音和浊音判决、平均基音周期、幅度和增益控制等。主要平均基音周期、幅度和增益控制等。主要参量编码方案有线性予测编码参量编码方案有线性予测编码(LPC)(LPC)、编码、编码激励线性予测激励线性予测(CELP)(CELP)、矢量和激励线性予、矢量和激励线性予测测(VSELP)(VSELP)等多种方案，它们的速率目前已等多种方案，它们的速率目前已降到降到2.4-4.8

30、kb/s2.4-4.8 kb/s，而且语音质量评分好的，而且语音质量评分好的已达到已达到3.3-4.03.3-4.0分。分。 58时分复接系统和同步数字系列时分复接系统和同步数字系列目前广泛使用的复接目前广泛使用的复接技术，是技术，是时分复接时分复接（TDMTDM）技术）技术，其它，其它复接技术如码分复接、复接技术如码分复接、空分复接等，但应用空分复接等，但应用不多。不多。 32路路PCM信号时分复接成一次群信号时分复接成一次群 61国家或国家或地区地区基群话路数基群话路数(Mbps)二次群话路数二次群话路数(Mbps)三次群话路数三次群话路数(Mbps)四次群话路数四次群话路数(Mbps)五

31、次群话路数五次群话路数(Mbps)中国欧洲30路E1=2.048120路E2=8.448480路E3=34.3681920路E4=139.2647680路E5=564.992美国加拿大24路T1=1.54496路T2=6.312672路T3=44.7364032路T4=274.176日本480路32.9641440路97.7285760路397.2各国数字信号复接等级各国数字信号复接等级接口速率和接口速率和PCM话路数话路数 SDH (STM-1) SDH (STM-1) 时分复接结构时分复接结构 63数字调制中，解调器的性能是用平均误码率来衡数字调制中，解调器的性能是用平均误码率来衡量的。二

32、进制的数字信息，由一系列量的。二进制的数字信息，由一系列1 1和和0 0数字组数字组成，可以用来调制载波的相位，频率和幅度。成，可以用来调制载波的相位，频率和幅度。数字调制中的问题是，由于载波受噪声的干扰，数字调制中的问题是，由于载波受噪声的干扰，有时传送的是二进制数字有时传送的是二进制数字1 1，但解调器输出却判决，但解调器输出却判决它为它为0 0；或相反。；或相反。 数字调制、信号传输质量的衡量标准数字调制、信号传输质量的衡量标准(a) 二相相移键控和二相相移键控和 (b) 四相相移键控调制方案四相相移键控调制方案 65就就BPSKBPSK和和QPSKQPSK调制器而言，误码率调制器而言，

33、误码率P Pb b可以表示为：可以表示为：公式中的公式中的“ “erfcerfc” ”表示余误差函数表示余误差函数 021NEerfcPbb数字调制、信号传输质量的衡量标准数字调制、信号传输质量的衡量标准（续）（续）PbEB/N0关系曲线关系曲线 67使用使用QPSKQPSK和和BPSKBPSK时，信道滤波器的带宽时，信道滤波器的带宽B B 与字符速率与字符速率R RS S有下列关系：有下列关系： B = RS (1 +) ) 式中的式中的 是升余弦滚降滤波器的滚降系数。是升余弦滚降滤波器的滚降系数。 越大，越大，要求的带宽也越大。要求的带宽也越大。QPSKQPSK中每个字符有两个比中每个字符

34、有两个比特，因而它的频谱利用效率，要比特，因而它的频谱利用效率，要比BPSKBPSK的高一倍。的高一倍。数字调制、信号传输质量的衡量标准数字调制、信号传输质量的衡量标准（续）（续）68卫星通信比其它的传输方式有一个突出卫星通信比其它的传输方式有一个突出优点，在于它能够同时连接广大地区的优点，在于它能够同时连接广大地区的众多地球站，进行一点对多点的通信。众多地球站，进行一点对多点的通信。一个卫星转发器可以接通很多地球站，一个卫星转发器可以接通很多地球站，因而需要采用某些技术将转发器容量按因而需要采用某些技术将转发器容量按需分配给各站。需分配给各站。 多址联接多址联接 FDMA示意图，示意图，Bk

35、是分配给第是分配给第k站的带宽，图中站的带宽，图中k=1、2、3、4. TDMA示意图，示意图，Tk是分配给第是分配给第k站的时隙，图中站的时隙，图中k=1、2、3、4 CDMA示意图示意图CDMA与与FDMA/TDMA的比较的比较 SDMA示意图示意图 多波束天线覆盖多波束天线覆盖 73设计卫星通信系统时，天线和电磁波的设计卫星通信系统时，天线和电磁波的传播特性起着极其重要得作用。在此，传播特性起着极其重要得作用。在此，我们简单介绍实现双极化运行的正交极我们简单介绍实现双极化运行的正交极化频率复用基本原理。化频率复用基本原理。正交极化频率复用正交极化频率复用74电磁波极化电磁波极化极化的定义

36、极化的定义辐射电磁波的极化，是迎着电磁波的传播方向，辐射电磁波的极化，是迎着电磁波的传播方向，观察瞬间电场矢量端点所描绘的轨迹曲线。它观察瞬间电场矢量端点所描绘的轨迹曲线。它可以分为线极化、圆极化和椭圆极化三种情况。可以分为线极化、圆极化和椭圆极化三种情况。 极化类型：线极化，圆极化和椭圆极化极化类型：线极化，圆极化和椭圆极化 76移动和个人卫星通信移动和个人卫星通信 地地 面面 移移 动动 系系 统统 移移 动动 卫卫 星星 系系 统统覆盖面积随着基础通信设施的部署稳定地增长覆盖面积随着基础通信设施的部署稳定地增长由于标准不兼容，不能全球使用由于标准不兼容，不能全球使用小的无线电蜂窝，带宽效

37、率高小的无线电蜂窝，带宽效率高地面无线链路有足够的链路余量，可以用来补地面无线链路有足够的链路余量，可以用来补偿阻挡信号的影响偿阻挡信号的影响 适用于城市环境适用于城市环境能够迅速和完全地部署覆盖广大地区能够迅速和完全地部署覆盖广大地区有全球用户有全球用户带宽效率低带宽效率低信号的阻挡会使卫星链路性能恶化信号的阻挡会使卫星链路性能恶化 适用于广大的农村环境适用于广大的农村环境高用户密度、高业务密度小区，性能价格比高高用户密度、高业务密度小区，性能价格比高低用户密度、有限业务密度的广大地区，低用户密度、有限业务密度的广大地区，性能价格比高性能价格比高地面和卫星移动系统的比较地面和卫星移动系统的比

38、较77移动卫星通信的应用移动卫星通信的应用职业旅行者职业旅行者 地面移动系统不能覆盖的地区地面移动系统不能覆盖的地区 少量发达国家的一些地区，基础通信设少量发达国家的一些地区，基础通信设施没有连接到电话网络上施没有连接到电话网络上 长途旅行中的流动管理长途旅行中的流动管理 能支持应对突发事件和安全方面的需求能支持应对突发事件和安全方面的需求78个人卫星通信个人卫星通信个人通信的中心思想是在任何地方和任个人通信的中心思想是在任何地方和任何时间，一个移动用户用他的终端（个何时间，一个移动用户用他的终端（个人化的如典型手机），建立和接收呼叫人化的如典型手机），建立和接收呼叫的能力。的能力。 用于卫星

39、个人通信的手持终端，必须要用于卫星个人通信的手持终端，必须要满足严格的技术要求，因此它是对制造满足严格的技术要求，因此它是对制造商的一种挑战商的一种挑战 。79UMTS & IMT-2000UMTS & IMT-2000 1. 1. 关于业务和使用场合关于业务和使用场合 2. 2. 关于用户终端关于用户终端 3. 3. 关于网络关于网络80宽带多媒体卫星通信宽带多媒体卫星通信 1. 1. 卫星多媒体通信的典型应用卫星多媒体通信的典型应用 2. 2. 与地面固定宽带网络比较，多媒体卫星与地面固定宽带网络比较，多媒体卫星系统具有明显不同的特点系统具有明显不同的特点 81卫星通信的发

40、展趋势卫星通信的发展趋势传统的传统的C C、KuKu频段静止轨道卫星将保持稳定频段静止轨道卫星将保持稳定发展，并将以大容量发展，并将以大容量( (转发器数量在转发器数量在5050个左个左右右) )、高功率、高功率( (功率为功率为80008000瓦至瓦至1500015000瓦瓦) )和长和长寿命寿命( (寿命在寿命在1515年左右年左右) )的新系统逐步更换现的新系统逐步更换现有系统。有系统。82卫星通信的发展趋势卫星通信的发展趋势（续）（续）静止轨道卫星移动通信系统服务对象将从传静止轨道卫星移动通信系统服务对象将从传统用户转移至缺少陆地服务的边远地区统用户转移至缺少陆地服务的边远地区KaKa

41、频段静止轨道卫星系统已逐步走向实用化，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，如覆盖美洲卫星通信网从窄带向宽带过渡，如覆盖美洲的的EchoStar-KaEchoStar-Ka、ASTROLINKASTROLINK和和PASPAS等等83卫星通信的发展趋势（续）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窄带的中、低轨道卫星移动通信系统投入运行，如行，如Iridium Iridium 、ICOICO和和GlobalstarGlobalstar等系统等系统宽带低轨道系统正在加紧开发之中，预计在宽带低轨道系统正在加紧开发之中，预计在2121世纪初可陆续发射

42、，用于高速数据和可视世纪初可陆续发射，用于高速数据和可视电话传输。如电话传输。如TeledesicTeledesic系统共包括系统共包括288288颗卫颗卫星，工作于星，工作于KaKa频段，寿命设计为频段，寿命设计为1010年左右年左右84卫星通信的发展趋势（续）卫星通信的发展趋势（续）小型低轨卫星系统已陆续投入运行，用于低小型低轨卫星系统已陆续投入运行，用于低速数据传输，如速数据传输，如E-SatE-Sat、GE AmericanGE American和和 GEMnetGEMnet等系统。等系统。 全球定位卫星系统将面临升级换代的问题。全球定位卫星系统将面临升级换代的问题。85卫星通信的发展

43、趋势（续）卫星通信的发展趋势（续）中、低轨道卫星系统为适应新技术发展和系中、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统对容量的更大要求已形成了新的演变过渡方案，如方案，如IridiumIridium系统将其运行的卫星数目从系统将其运行的卫星数目从6666颗增加至颗增加至9696颗。颗。随着随着19971997年年9 9月月2626日美国日美国FCCFCC频率申请计划频率申请计划新周期的开始，新周期的开始，Q Q、V V段新系统纷纷推出，各段新系统纷纷推出，各公司开始申请公司开始申请Q Q和和V V频段新系统。频段新系统。86卫星通信的发展趋势（续）卫星通信的发展

44、趋势（续）同步卫星向大容量、多波束、智能化方向发展同步卫星向大容量、多波束、智能化方向发展低轨卫星与地面蜂窝通信相结合，实现全球个人低轨卫星与地面蜂窝通信相结合，实现全球个人通信通信小卫星通信地面站的广泛应用小卫星通信地面站的广泛应用数字视频广播数字视频广播(DVB)(DVB)和数字音频广播步入家庭和和数字音频广播步入家庭和个人用户个人用户多媒体通信和多媒体通信和InternetInternet接入接入微小卫星、纳卫星和皮卫星的快速发展微小卫星、纳卫星和皮卫星的快速发展88卫星通信技术卫星通信技术空间段技术空间段技术地面段技术地面段技术用户终端技术用户终端技术89卫星通信技术（续）卫星通信技术

45、（续）空间段技术空间段技术 卫星通信系统空间段：卫星重量、功率和尺寸，星上通卫星通信系统空间段：卫星重量、功率和尺寸，星上通信设备。信设备。l卫星转发器数目增多，从最少卫星转发器数目增多，从最少1 1个增加到个增加到4848个，个，同时每个转发器的容量增加到同时每个转发器的容量增加到36MHz(C36MHz(C波波段段)/54MHz(Ku)/54MHz(Ku波段波段) )；l使用频段从使用频段从C C波段波段(6/4GHz)(6/4GHz)移向移向KuKu波段波段(14/12GHz(14/12GHz或或14/11GHz14/11GHz）；）；l星上天线增多，从第四代卫星开始逐步形成由全星上天线