通信概论8章--卫星通信
卫星通信系统教学课件
使用伪随机序列在多个频率上跳变，实现扩频。
跳时扩频（THSS）
使用伪随机序列在多个时隙上跳变，实现扩频。
04
卫星通信系统的优势与挑战
卫星通信系统的优势
覆盖范围广
卫星通信系统能够覆盖地 球的各个角落，实现全球 通信。
通信容量大
卫星通信系统具有较大的 通信容量，能够满足大量 数据的传输需求。
01 无线传输
卫星通信系统通过无线电波进行信号传输，包括 微波、毫米波和激光等频段。
02 信号覆盖
卫星信号覆盖范围广泛，可以实现全球通信和广 播服务。
03 信号传输距离
卫星信号传输距离远，可以克服地理障碍，实现 远距离通信。
卫星通信信号的处理过程
01 信号调制解调
在卫星通信中，信号需要进行调制解调，以适应 无线传输的需要。
电视机。这种方式可以实现大范围覆盖，提高电视信号的覆盖率和质量
。
02
直播卫星电视
直播卫星电视是将卫星信号直接传输到用户的接收设备上，用户可以实
时收看卫星转播的电视节目。这种方式可以提供更高质量的电视信号，
并且可以实现全球范围内的直播。
03
数字卫星电视
数字卫星电视采用数字信号传输技术，相比模拟信号传输具有更高的传
可靠性
卫星通信系统的可靠性要 求高，需要保证在各种恶 劣环境下能够正常工作。
适应性
卫星通信系统需要适应各 种复杂环境，包括不同地 区、不同气候条件等。
03
卫星通信系统的关键技术
调制解调技术
调频（FM）
01
通过改变载波的频率来携带信息。
频同时存在的调制方式
卫星通信系统教学课 件
目录
现代通信概论：卫星通信
高轨道（HEO）。通常高度在20000km以 上，周期大于12h。
5.4.1概述
3. 同步卫星（静止卫星）卫星通信的通信范围 何谓同步卫星：
在同步卫星通信系统中，从地球站发射的信号经过卫星 转发到另一地球站时，单程传播时间约为0．27s。进行 双向通信时，往返传播延迟约为0.54s。所以通过卫星打 电话时，讲完话后要等半秒钟才能听到对方的回话，使 人感到很不习惯。
通信卫星有一定的寿命 轨道上所能容纳的卫星数目有限（截至08年，250
多颗静止卫星）
5.4.2卫星通信的发展及应用
1．卫星通信的发展 卫星通信概念的提出可以追溯到1945年，英
国空军雷达军官阿瑟．克拉克在《无线电世 界》上发表了“地球外的中继站”，最先提 出了利用静止卫星进行通信的设想，约20年 之后，人类就实现了这个设想。
下面分别介绍国际上卫星通信的发展和我国 的发展。
定名为INTELSAT—1。 这标志着卫星通信进入了商用阶段。
5.4.2卫星通信的发展及应用
“国际通信卫星组织”，最初只有八国家参加，于1964年8 月正式成立的。
从1965年4月到现在，先后由这个财团提供经费，由美国研 制发射了第一代到第九代“国际通信卫星”(INTERSAT— Ⅰ～Ⅸ)。
控制着135个国家的大量话音和数据系统，
中国交通部和中国交通通信中心分别代表中国参加了该组 织。
5.4.2卫星通信的发展及应用
(2)我国的发展 早在20世纪60年代，我国就注意到了发展现代空
间技术和卫星技术， 1970年4月24日成功地发射了第一颗人造卫星——
卫星通信概论
变
频
合路器、分配器、
上变频器、下变频器、
调制解调
基带设备 长途电话局
调制器、解调器
基带设备。
用 户
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3) 地面遥测和监控站 （控制管理分系统 ）
测控内涵：
跟踪、遥测、指令和监测的简称。
测控站任务：
准确可靠地跟踪、测量卫星，对卫星进 行轨道修正、位臵和姿态保持等控制。
测控站与卫星：
转发系统
一颗通信卫星上有几个到几十个转发器， 每个转发器能同时接收和转发多个地球 站的信号。
23
遥测指令系统
报告卫星状态
用于将卫星工作情况及时 通知地面测控站。
接收控制指令
地面测控站发出的指令信号， 使星上设备按指令动作。
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星上电源系统
主要功能：
它是卫星的“心脏”，用于 提供星上设备工作所需的电能。
（2）“铱”星系统
该系统值得介绍的内容较多，既有 美好的初衷，又有悲壮的失败。在 下一讲将单独介绍
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（3）ICO全球通信系统
名 称：中圆轨道系统 Intermediate Circular Orbit 投资者：国际海事卫星组织 经国务院批准1979年交通部代表我 国加入该组织 1993年通过了ICO卫星通信系统方案 20世纪90年代后期开始运行
一个测控站可以测控多颗卫星，但一颗 卫星在同一时间只能由一个特定的测控 站测控。
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二、卫星通信发展简史
１、试验阶段（1954～1964年） ２、国际通信（1964～1974年) ３、国内通信（1975～1980年） ４、VSAT阶段（80年代以后） ５、移动通信（90年代以后）
33
1、试验阶段—无源卫星通信
卫星通信系统
卫星通信的基础知识
2.卫星通信系统的组成
（1)卫星通信系统的组成
通常卫星通信系统是由地球站、通信卫星（前两个为主要组成，负责卫星收发)、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统（后两个提供辅助功能，监测卫星、姿态调整等）４大部分组成的，如图所示。
(2)卫星通信线路的组成
两个地球站通过通信卫星进行通信的卫星通信线路的组成如图所示,是由发端地球站,上、下行无线传输路径和收端地球站组成的。
（1)地球站的性能指标——品质因数(Ｇ/Ｔ)
G/T是地球站接收天线的增益G与地球站接收系统的等效噪声温度T的比值,它表征了地球站对微弱信号的接收能力，称为地球站的品质因数。
（2)有效辐射功率及其稳定度
为了保证所传送信号的质量,要求地球站的发射机能够发射较大的功率，一般为几百瓦~十几千瓦,而且要求所发射的射频信号功率非常稳定。
f可自发自收进行监测
(２)静止卫星通信的缺点
a静止卫星的发射与控制技术比较复杂(所以国内做卫星发射的很少）。
b地球的两极地区为通信盲区（轨道与赤道平行，切线方向下来无法到达两极),而且地球的高纬度地区通信效果不好。
c存在星蚀(卫星在地球和太阳之间）和日凌(地球在太阳和卫星之间)中断现象。 ——（现今可通过处理缩短这种现象)
静止卫星通信的特点
（1)静止卫星通信的优点
a通信距离远，且费用与通信距离无关(只要在卫星波束范围内两站之间的传输与距离无关)
ｂ覆盖面积大（三颗卫星即可覆盖所有地方)，可进行多址通信（一发多收）
c通信频带宽（带宽为500M），传输容量大
d信号传输质量高,通信线路稳定可靠
e建立通信电路灵活、机动性好(只要卫星覆盖到，均可建立地面站进行通信)
通信工程中的卫星通信技术资料
通信工程中的卫星通信技术资料卫星通信技术在通信工程中起着至关重要的作用。
本文将从卫星通信基本原理、卫星通信系统组成、应用领域及未来发展等方面进行论述。
一、卫星通信基本原理卫星通信是利用人造卫星作为中继器，传递电磁波信号实现远程通信的一种技术。
其基本原理为：地面站向指定卫星发射信号，卫星接收信号后进行增幅处理，并将信号再次发射到指定的地面站，实现通信过程。
卫星通信利用卫星作为中间节点，可以实现覆盖范围广、通信质量稳定等优点。
二、卫星通信系统组成卫星通信系统主要由卫星、地面站和用户终端三部分组成。
1. 卫星：卫星在轨道上运行，承载着通信任务。
卫星分为地球静止轨道卫星和低轨道卫星两种类型。
地球静止轨道卫星（GEO）位于地球赤道上空的固定位置，具有覆盖范围广的特点；低轨道卫星（LEO）则位于地球近地轨道上，由于轨道高度较低，信号传输延迟较小。
2. 地面站：地面站是与卫星进行通信的节点，包括天线、发射接收设备、控制系统等。
地面站接收来自用户终端的信号，将信号传输至卫星，同时接收来自卫星的信号，完成信号的调制解调、处理和转发等功能。
3. 用户终端：用户终端包括手机、电视机、计算机等各种通信终端设备。
用户终端通过地面站与卫星进行通信，充当信息的发送与接收节点。
三、卫星通信技术应用领域卫星通信技术广泛应用于以下领域：1. 电视广播：卫星通信技术可以实现电视信号的传输，使得广播电视节目可以覆盖更广的地域范围。
2. 互联网接入：卫星通信技术可以实现偏远地区的互联网接入，解决了传统有线或光纤网络无法覆盖的问题。
3. 银行金融：卫星通信技术可以提供稳定可靠的通信渠道，用于金融交易和数据传输，保证了信息的安全性和及时性。
4. 农业监测与灾害预警：卫星通信技术可以实时监测农业生产情况和气象变化，为农业生产和灾害预防提供数据支持。
5. 航空航天通信：卫星通信技术被广泛应用于航空航天领域，用于飞机和航天器的通信和导航。
四、卫星通信技术的未来发展随着科技的不断进步和需求的不断增长，卫星通信技术将经历以下发展趋势：1. 高带宽通信：随着互联网和高清视频等应用的普及，对通信带宽的需求不断增加，未来卫星通信技术将朝着提供更高带宽的方向发展。
卫星通信知识点总结
卫星通信知识点总结一、卫星通信系统概述卫星通信是通过人造卫星作为中继器进行通信的一种通信方式，其优点是覆盖范围广，通信距离远，适用于远距离通信和偏远地区通信。
卫星通信系统由地面站、卫星和用户终端组成，地面站与用户终端间通过卫星进行数据传输。
二、卫星通信工作原理卫星通信系统工作原理主要包括地面站的发送和接收过程、卫星的中继传输过程、用户终端的接收和发送过程。
地面站发送的信号经过卫星中继后到达指定的用户终端，用户终端发送的信号也通过卫星中继后到达地面站。
三、卫星通信系统的分类卫星通信系统主要分为地球静止轨道通信卫星系统（GEO）、中低轨卫星通信系统（LEO/MEO）和其他非地球轨道卫星系统。
GEO卫星通信系统主要应用于广播电视、互联网接入等广泛覆盖通信需求，而LEO/MEO卫星通信系统主要应用于移动通信、数据传输等特定领域。
四、卫星通信系统的关键技术1. 卫星轨道技术卫星轨道技术是卫星通信系统设计的基础，根据通信需求选择合适的卫星轨道，包括地球静止轨道（GEO）、中低轨轨道（LEO/MEO）等。
2. 卫星天线技术卫星天线技术涉及卫星天线的设计、优化和部署，包括指向性天线、平面天线、阵列天线等不同类型，以满足不同的通信需求。
3. 卫星通信链接技术卫星通信链接技术主要包括上行链路、中继链路和下行链路，涉及调制解调、多址接入、信道编解码等关键技术。
4. 卫星通信网络技术卫星通信网络技术包括卫星网的设计、优化和管理，通过地面站和用户终端间的通信连接，在实现卫星覆盖范围内的各种通信需求。
5. 卫星通信安全技术卫星通信安全技术主要包括数据加密、用户认证、通信链路保护等技术，保障卫星通信系统的安全可靠运行。
五、卫星通信系统的应用卫星通信系统广泛应用于广播电视、军事通信、航空航天、海洋监测、移动通信、救援通信等领域，为人类的通信需求提供了便利。
总结：卫星通信系统是一种重要的通信方式，其应用范围广泛，技术含量高，对于地理位置偏僻，通信需求大的地区尤为重要。
现代通信概论：卫星通信
卫星通信上下行通信频率
政府、军事：x频段的8／7GHz频段
上行频率为7.9GHz～8.4GHz 下行频率为7.25~7.75GHz。
这样，将民间卫星通信频段和政府部门、军事 部门卫星通信频段分开，可以避免相互之间的 干扰。
5.4.1概述
波通信系统。
5.4.1概述
卫星通信是地球上多个地球站（包括陆地、 水面和大气层）利用空中人造通信卫星作为 中述
2．卫星的轨道 卫星通信的轨道 （1）轨道形状 圆形：地球的中心处于圆形轨道的圆心 椭圆形：地球的中心应处于椭圆轨道一个焦点上 （2）卫星轨道倾角 赤道轨道：卫星轨道平面与地球赤道平面重合，
多颗静止卫星）
5.4.2卫星通信的发展及应用
1．卫星通信的发展 卫星通信概念的提出可以追溯到1945年，英
国空军雷达军官阿瑟．克拉克在《无线电世 界》上发表了“地球外的中继站”，最先提 出了利用静止卫星进行通信的设想，约20年 之后，人类就实现了这个设想。
下面分别介绍国际上卫星通信的发展和我国 的发展。
一是在国际卫星通信系统中，如果两个相距甚远，分别 位于两个卫星覆盖区内，而处于它们的“共视区”之外 的地球站之间的通信，必须采用双跳工作方式才能进行 卫星通信，参见图5-28(a)所示情况。
二是在被同一颗卫星所覆盖的、卫星通信“星形网络” 远、近地球站之间的通信，必须采用如图5-28 (b)所示 的双跳工作方式才能进行卫星通信。注意，图5-28 (b) 中的中央主站，就是星形网络的中心结点。
ku 频段的14／11GHz频段
上行频率为14～14.5GHz 下行频率为11.7～12.2GHz， 或为10.95～11.2GHz和11.45GHz～11.7GHz 并已用于卫星通信和卫星广播业务中。
现代通信技术3(卫星通信)
05
04
组网灵活
卫星通信系统可根据实际需求灵活组 网，实现点对点、点对多点、多点对 多点的通信。
02
卫星通信技术
卫星轨道与覆盖
地球同步轨道
卫星位于地球赤道上空，与地球自转同步，覆盖范围广，适用于 全球通信。
中地球轨道
卫星高度较低，轨道周期短，适用于区域通信和移动通信。
地球静止轨道
卫星位于地球静止点上空，适用于固定卫星通信。
05
案例分析
国际通信卫星组织案例
概述
国际通信卫星组织（Intelsat）成立于1964年，是全球最大的商业卫星通信网络之一， 提供广播、宽带、移动和政府服务等多元化服务。
技术特点
Intelsat使用地球同步轨道（GEO）卫星，覆盖全球范围，提供大容量、高可靠性的通 信服务。
应用领域
广泛应用于电视广播、媒体分发、宽带接入、移动通信网络扩展等领域。
未来卫星通信技术发展趋势
更高频段和更大带宽
未来卫星通信将向更高频段和更大带宽发展，以满足更高的数据传 输需求。
智能化和自动化
未来卫星通信将更加智能化和自动化，能够实现自适应调整、自主 故障诊断等功能，提高通信系统的可靠性和效率。
融合发展
未来卫星通信将与地面移动通信网络融合发展，实现更广泛的覆盖 和更好的互操作性。
卫星通信频段
C频段
频率范围为5.925-6.425GHz，带 宽较窄，适用于传统的卫星电视 广播和固定卫星业务。
Ku频段
频率范围为14.0-14.5GHz，带宽 较宽，适用于数字卫星电视广播 和高速数据传输。
Ka频段
频率范围为30.0-30.5GHz，带宽 最宽，适用于高数据传输和宽带 多媒体业务。
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《现代通信概论》第5章 光纤通信
8
8.2 卫星通信系统的组成
8.2.1
系统的组成和基本原理
组成：
空间部分—通信卫星 地面部分—通信地面站
跟踪遥测指令子系统 监控管理子系统
原理
监控 管理 子系 统
跟踪 遥测 指令 子系 统
9
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
8.2 .2 通信卫星
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
3
8.1 .1 卫星通信的定义和分类
卫星通信的分类
按应用分：海事卫星移动系统
航空卫星移动系统 陆地卫星移动系统
按频率分：L波段卫星，Ka波段卫星等
按区域分：全球、区域和国内通信卫星
按轨道分：低轨道卫星
中轨道卫星 高轨道卫星
2013-7-13 《现代通信概论》第5章 光纤通信 4
卫星寿命
地面站投资 高仰视角时间率 卫星可视域通过时间 使用 卫星切换 地面网连接
2013-7-13
3～7年
高 低 短（10～12min） 复杂 频繁 差 慢
12～15年
低 高 中（约90min） 普通 频度小 好 普通
12～15年
中 中 长 容易 无 容易 快
5
轨道展开时间
《现代通信概论》第5章 光纤通信
发射系统 上变频 功放 双工器 大 天线 驱动器 终端系统 接收系统 跟踪装置 天线跟踪 系统 天馈系统 电 源 系 统
收发信系统 电源分系统
解调 放大 滤波 下变频 低噪声 放大
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
11
8.1 基本概念 8.2 卫星通信系统的组成
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
2
8.1 .1 卫星通信的定义和分类
卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站转发 无线电波，从而实现两个或多个地面站之间的 通信。 卫星通信的工作方式：
延迟转发式卫星通信系统 立，包括通信天线和遥测、遥控指令天线
通信分系统
遥测与指令分系统 位置与姿态控制系统 电源分系统 控制分系统 入轨和推进系统
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
10
8 .2 .3 地面站
组成：
天馈系统
终端系统
天线跟踪系统
调制 滤波 放大
8.1 .1 卫星通信的定义和分类
卫星通信的分类
静止（同步）卫星：
卫星的运行轨道在 赤道平面内，高度 约35800Km，运行 方向与地球自转
方向相同，自转 周期相等。
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
6
8.1.2 卫星通信的特点
优点：
通信距离远，且费用与通信距离无关。 覆盖面积大，具有多址联接能力。 频带宽，传输容量大。 组网灵活。 通信稳定可靠，传输质量高。
8.1 .1 卫星通信的定义和分类
项目 轨道高度 波束数 天线直径 卫星信道数 射频功率 卫星成本合计 低轨道 700～1200km 6～48 约1米 500～1500 50～200W 高 中轨道 8000～13000km 19～150 约2米 1000～4000 200～600W 低 高轨道 35800km 58～200 8米以上 3000～8000 600～900W 中
2013-7-13
《现代通信概论》第5章 光纤通信
7
8.1.2 卫星通信的特点
缺点：
由于三颗静止卫星不能完全覆盖地球，所以纬
度高地区通信效果不好，特别是两极地区为通
信盲区。
静止卫星的发射和控制技术复杂。 存在日凌中断和星蚀现象。 通信信号传输延迟大，存在回声干扰。
2013-7-13