卫星通信复习资料

卫星通信系统分类
1.按照卫星制式，分为随机、相位和静止3类卫星通信系统；
2.按照覆盖区的范围，分为国际、国内和区域3类卫星通信系统；
3.按用户性质，分为公用（商用）、专用和军用3类卫星通信业务；
4.按业务分为固定业务（FSS）、移动用户（MSS）、广播业务（BSS）、科学实验及其他业务（如数学、气象、军事等）卫星通信系统；
5.按多址方式，分为频分多址、时分多址、码分多址、和混合多址5类卫星通信系统。

6.按基带信号体制，分为数字式和模拟式两类卫星通信系统；
7.按所用频带，分为特高频（UHF）、超高频（SHF）、提高频（EHF）、和激光4类卫星通信系统。

以上各种分类方法从不同侧面反映出卫星通信系统的特点、性质和用途，若将它们综合起来，便可较全面描绘出某一具体的卫星通信系统的特征。

范艾伦带(Van Allen belt)范围
在空间上有两个辐射带，是由美国科学家范伦（J.A.Van Allen）于1958年发现的，称之为范伦带（Van Allen belt，内带1500-600.km，外带15000-20000km），它们由地球磁场吸引和俘获的太阳风的高能带电离子所组成，形成的恶劣的电辐射环境对卫星电子设备损害大，所以在这两个范伦带内不宜运行卫星，否则卫星只能存在几个月。

这就得出了相应的低、中、高轨道卫星，中轨道卫星运行在两个范伦带之间，虽然卫星遭受的辐射强度约为地球同步卫星遭受的辐射强度的二倍，但可用电防护措施进行防护，并使用辐射电子器件。

卫星通信中常用的差错控制方式
常用的差错控制方式有三种，自动重发请求（ARQ）、前向纠错（FEC）、混合纠错（HEC）
自动重发请求（ARQ）：收端能发现错码，但不能确定错码的位置；如果有错，则通过反向信道通知发送端重发、直到收端认为传输无错为止。

前向纠错（FEC）：收端能发现错码，并能纠正错码，实现FEC的编码方式有线性分组码、卷积分和Turbo码等。

混合纠错（HEC）：它是FEC和ARQ的结合。

收端经纠错译码后检测无错码，则不再要求发端重发；若仍有误码，则通过方向信道要求发端重发。

卫星通信特点
1.通信距离远，且费用与通信距离无关。

2. 覆盖面积大，可进行多址通信。

3. 通信频带宽，传输容量大。

4. 机动灵活。

5.通信链路稳定可靠，传输质量高。

卫星通信的局限性
1.通信卫星是使用寿命较短
2.存在日凌中断和星蚀现象。

3.电波的传输时延较大且存在同波干扰。

4.卫星通信系统技术复杂。

5.静止卫星通信在地球高纬度地区通
信效果不好
VSAT卫星通信网特点
与地面通信网相比，VSAT卫星通信网具有以下特点
1.覆盖范围大，通信成本与距离无关，可对所有地点提供相同的业务和服务质量。

2.灵活性好，多种业务可在一个网内并存，对一个站来说，支持的业务种类、
分配的频带和服务质量等级可动态调整；可扩容性好，扩容成本低；开辟一个新的通信地点所需时间短。

3.点对多点通信能力强，独立性好，是用户拥有的专用网，不像地面网中受电信部门制约。

4.互操作性好，可使采用不同标准的用户跨越不同的地面网，而在同一个VSAT卫星通信网内进行通信；通信质量好，有较低的误比特率和较短的网络相应时间。

与传统卫星通信网相比，VSAT卫星通信网具有以下的特点：
1.面向用户而不是面向网络，VSAT与用户设备直接通信，而不是如传统卫星通信网中那样中间经过地面电信网络后再与用户设备进行通信。

2.天线口径小，一般为0.3-2.4m；发射机功率低，一般为1-2W；安装方便，只需简单的安装工具和一般的地基，如水泥地面、楼顶、墙壁等。

3.智能化功能强，包括操作、接口、支持业务、信道管理等，可无人操作；集成化程度高，从外表看VSAT站只可分为天线、室内单元（IDU）和室外单元（ODU）
三部分。

4.VSAT站很多，但各站的业务量较小；一般用作专用网，而不像传统卫星通信网那样主要用作公用通信网。

移动卫星通信系统的主要特点
1.移动卫星通信覆盖区域的大小与卫星的高度及卫星的数量有关。

2.为了实现全球覆盖，需要采用多卫星系统。

对于GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖出地球南、北极区之外的移动卫星通信系统。

若利用一颗GEO轨道卫星
仅可能构成区域覆盖的移动卫星通信系统。

若利用中、低轨道卫星星座则可构成全球覆盖的移动卫星系统。

3.采用中、低轨道带来的好处是转播延迟较小，服务质量较高；传输损耗小，使手持卫星终端易于实现。

由于移动终端对卫星的仰角较大，一般为20度-50度，
故天线波束不易遭受反射的影响，可避免多径深衰落。

但是，中、低轨道必须是多星的星座系统，技术上较为复杂，造价较为昂贵，投资较大，用户资费高。

4.采用CEO轨道的好处是只用一颗卫星即可实现廉价的区域性移动卫星通信，但缺点有两个：一是转播时延较大，两跳话音通信延迟将不能被用户所接受；二是
转播损耗大，使手持卫星终端不易于实现。

这两个缺点可通过采用星上交换和多点波束天线技术得到克服。

5.移动卫星通信保持了卫星通信固有的一些优点，与地面蜂窝系统相比，其优点是：覆盖范围大，路由选择比较简单。

通信费用与通信距离无关。

因此可利用卫
星通信的多种服务，例如移动电话、调度通信、数据通信、无线定位以及寻呼等。

移动卫星通信系统技术特点
1.系统庞大，结构复杂，技术要求高，用户（站址）数量多。

2.卫星天线波束应能适应地面覆盖区域的变化并保持指向，用户移动终端的天线波束能随用户的移动而保持对卫星的指向，或者是全方向性的天线波束
3.移动终端的体积、重量、供好均受限，天线尺寸外形受限于安装的载体，特别市手持终端的要求更加苛刻。

4.因为移动终端的EIRB有限，对空间段的卫星转发器及星上天线需专门设计，并采用多点波束技术和大功率技术以满足系统的要求。

5.移动卫星通信系统中的用户链路，其工作频率受到一定的限制，一般在200MHz-10GHz。

6.由于移动体的运动，当移动终端与卫星转发器间的链路受到阻挡时，会产生“阴影”效应，造成通信阻断。

对此，移动卫星通信系统应使用用户终端能够多星
共现。

7.多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建立星间通信链路，星上处理和星上交换，或需要建立具有交换和处理能力的信关关口地球站（即网关，Gateway）.
卫星工作频段的选择应依据的原则
为了满足卫星通信的要求，工作频段的选择原则，归纳起来有以下几个方面：
1.工作频段的电波应能穿透电离层；
2.电波传输损耗及其他损耗要小；
3.天线系统接收的外界噪音要小；
4.设备重量要轻，耗电要省；
5.可用频带要宽，以满足通
信容量的需要；6.与其它地面无线系统（如微波中继通信系统、雷达系统等）之间的相互干扰要尽量小；7.能充分利用现有技术设备，并便于与现有通信设备配合使用。

为什么要选在微波频段：
综合上述各项原则，卫星通信的工作频段应选在频段（300MHz-300GHz）。

这是因为微波频段有很宽的频谱，频率高，可以获得较大的通信容量，天线的增益高，天线尺寸小，现有的微波通信设备可以改造利用；另外就是微波不会被电离层所反射，能直接穿透电离层到达卫星。

确定卫星通信的多址协议的原则
确定多址协议时应考虑的原则主要如下：
1.要有较高的卫星信道共享效率，即吞吐量要高。

2.有较短的延迟，其中包括平均延迟和峰值延迟。

3.在信道出现拥塞的情况下具有稳定性。

4.应能承担信道误码
和设备故障的能力。

5.建立和恢复时间短。

6.易于组网，且设备造价低。

……
二、卫星通信系统总体设计的一般程序
假定使用的通信卫星、工作频段、通信业务类别、容量及站址等已确定，则卫星通信系统的设计程序如下：
1.确定传送信号质量
2.根据总通信量确定使用的多址方式。

3.决定地球站天线直径。

天线直径大，地球站G/T值很高，转发器利用率就高，频带就宽，地球站的
建设费也高。

4.根据电话、电视等业务的要求，确定系统配置，包括各类附属设备、专用设备以及地面传输系统设备等。

在此基础上确定相应的土建工艺要求，并向各分系统提出指标要求。

5.按照相应规范要求，确定总体系统指标，并对各分系统提出分指标要求。

6.对各分系统设备进行设计。

作为地球站设计工程师，对于上行链路应特别注意发射机功率放大器的确定，以尽量减小传输线上的损耗；同时也要考虑功率放大器有较大的功率调整范围。

下行链路设计对地球站有着十分重要的作用，低噪声接收机要尽量靠近馈源，提高G/T值，防止外部干扰信号进入，系统增益分配要合理，系统匹配要良好，以提高通信质量指标。

以某种意义上来说，地球站实际上是围绕下行链路设计的。

卫星地球站通信工程设计：主要包括通信体制的确定、工作频段的选择、典型的链路计算、造价评估。

建设地球站首先进行总体方案设计，包括：使用总体、技术总体、工程建设总体。

1.用户需求分析【1）需求内容2）需求内容3）需求质量】
2.确定使用的卫星【1）卫星轨道的位置及天线的覆盖区域2）工作频段3）卫星EIRP值4）卫星的费用和服务】
3.通信体制的选择
4.链路预算【1）网络规模与业务分析2）中继线数量及无线信道数】
5.网络设计【1）电话网2）数据网3）建网方式】。