《通信教程》-第6章

６.１卫星发展简史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部分组成。卫星通信系统实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖，由于卫星工作于几百、几千甚至上万千米的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。但卫星通信要求地面设备具有较大的发射功率，因此不易普及使用。下一页返回６.１卫星发展简史在微波频带，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，一般在卫星上设置若干个转发器。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。比较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，使实际容量大幅增加。上一页下一页返回６.１卫星发展简史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。码分多址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。它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。上一页返回６.２卫星系统的组成卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成，如图６－１所示。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返回送到另一个地面站，卫星星体又包括两大子系统，即星载设备和卫星母体。地面站则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，如图６－２～图６－４所示。下一页返回６.２卫星系统的组成卫星通信网络的结构有以下几种。（１）点对点。两个卫星站之间互通；小站间信息的传输无须中央站转接；组网方式简单。其结构如图６－５所示。（2）星状网。外围各边远站仅与中心站直接发生联系，各边远站之间不能通过卫星直接相互通信（必要时需经中心站转接才能建立联系），其结构如图6-6所示。（3）网状网。网络中的各站彼此可经卫星直接沟通，其结构如图6-7所示。（4）混合网。这是星状网和网状网的混合形式，其结构如图6-8所示。上一页返回６.３卫星通信的类型划分１按照工作轨道划分按照工作轨道区分，卫星通信系统一般分为以下３类。１）低轨道卫星通信系统低轨道卫星通信系统（ＬＥＯ）距地面５００～２０００ｋｍ，传输时延和功耗都比较小，但每颗卫星的覆盖范围也比较小，典型系统有Ｍｏｔｏｒｏｌａ的铱星系统。２）中轨道卫星通信系统中轨道卫星通信系统（ＭＥＯ）距地面２０００～２００００ｋｍ，传输时延要大于低轨道卫星，但覆盖范围也更大，典型系统是国际海事卫星系统。３）高轨道卫星通信系统高轨道卫星通信系统（ＧＥＯ）距地面３５８００ｋｍ，即同步静止轨道。理论上，用３颗高轨道卫星即可以实现全球覆盖。下一页返回６.３卫星通信的类型划分２按照通信范围划分按照通信范围划分，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。３按照用途划分按照用途划分，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。4按照转发能力划分按照转发能力划分，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。上一页返回６.４卫星通信系统的频带划分卫星通信系统频带划分有以下4个要求：（1）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。（2）有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量。（3）较合理地使用无线电频谱，防止各宇宙通信业务之前及与其他地面通信业务之间产生相互干扰。（4）通信采用微波频段为300MHz~300GHz。下一页返回６.４卫星通信系统的频带划分注：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，1978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3个地理区域，即I区，II区，III区，我国位于第III区。详细的频率分配见表6-1。C波段与Ku波段比较见表6-2。上一页返回６.５卫星通信系统的特点与电缆通信、微波中继通信、光纤通信、移动通信等通信方式相比，卫星通信具有下列特点。（１）卫星通信覆盖区域大，通信距离远。（２）卫星通信具有多址连接功能。（３）卫星通信频段宽、容量大。（４）卫星通信机动灵活。（５）卫星通信质量好，可靠性高。（６）卫星通信的成本与距离无关。下一页返回６.５卫星通信系统的特点但卫星通信也有不足之处，主要表现在以下方面。（１）传输时延大。（２）回声效应。（３）存在通信盲区。（４）存在日凌中断、星蚀和雨衰现象。上一页返回图６－１卫星通信系统的组成返回图６－２卫星通信业务应用（一）下一页图６－3卫星通信业务应用（二）下一页图6-4