卫星通信
卫星通信的概念
卫星通信，就是利用通信卫星作为中继站来转发无线电波，实现两个或多个地球站之间的通信。
卫星通信是现代通信技术与航天技术相结合并由计算机实现其控制的先进通信方式卫星通信具有覆盖面积（区域）大,通信传输距离远，通信频带宽、容量大，通信线路稳定、质量好，建设成网快、机动灵活，可以广播方式工作、便于实现多址联接，通信成本与通信距离无关等诸多优点。
通信卫星是指接收和转发中继信号，用来作为通信中介的人造地球卫星。
按通信方式来分则可分为有源和无源两种。
由于无源通信卫星只是反射电波，需要大功率的发射机，大尺寸的接收天线和高灵敏的放大接收设备，对发送和接收设备的技术要求较高，费用昂贵，因而难以实用；有源通信卫星则在卫星上装备了电源和接收、放大、发送设备，使地面接收设备简化，易于实现。
目前运行的均为有源卫星。
通信卫星多采用低轨、大椭圆或地球同步轨道。
目前，通信卫星绝大部分采用地球同步轨道，在地球赤道上空约36000km外围绕地球的圆形轨道运行，绕地球转一圈的时间是24小时，刚好与地球自转同步，这样相对于地球上的某一区域就像是静止不动的一样，又叫同步卫星，也叫静止卫星，其运行轨道叫同步或静止轨道。
我们常常提到的VSAT卫星和我国相继发射的几颗通信卫星都属于同步轨道卫星。
近年来为大多数读者耳熟能详的几个全球移动卫星通信系统，国际移动通信卫星（ICO）、铱(Iridium)和全球星(Globalstar)系统都属于中轨道（MEO，5000km～15000km）、低轨道（LEO，500km～1500km）卫星通信系统。
通信卫星按工作区域可分为国际通信卫星、国内通信卫星和区域通信卫星。
按应用领域则又可分为广播电视卫星、跟踪卫星、数据中继转发卫星、国防通信卫星、航空卫星、航海卫星、战术通信卫星、舰队通信卫星和军用数据转发卫星。
频率的划分:作为无线电通信的一种，频率的划分非常重要。
卫星通信工作频段的选择和划分，直接影响卫星通信系统的通信容量、质量、可靠性、设备复杂程度和成本，也影响到与其它通信系统的协调。
卫星通信
4.2 通信卫星的组成及部分功能
通信卫星主要有两部分组成：
有效载荷：装载于卫星上用于完成通信任务的仪器设备的总称。
卫星公用舱：用于安装固定有效载荷的服务系统。
二、卫星公用舱的组成——五个分系统组成。
Ⅰ姿态和轨道控制系统——Aocs（Attitude and orbit control subsystem）
重叠区设置中继站，可实现全球通卫星通信。
第二阶段：实用阶段
1964年，美国人成功发射了“辛康姆”卫星——事件标志着卫星通信进入实 用阶段，标志性体现在：
1、成功的进行了电话和电视的传输试验。 2、向美国国内传播在日本东京举行的奥运会。 第三阶段：商用阶段
由于卫星通信带来的巨大经济效益。卫星通信商用化逐渐提上了议事日程。
第四章 卫星通信系统的组成
4.1 卫星通信系统的组成 一个完整的卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：
一、空间段：也称空间分系统，通常是指通信卫星，研究的重点
二、地面段：一般包括地球站群，测控系统和监控中心
1、地球站群：包括一个中央地球站和若干个普通地球站，中央站和普通站之
间采用高度集中的星形网络结构
的“闪电”号卫星及实现全球通信三颗同步卫星）
2、国内卫星通信系统——为本国提供卫星业务的系统 3、区域卫星通信系统——低轨卫星。（用于特殊服务，地质勘测，海洋勘探等）
二、按卫星业务分类 1、卫星固定业务：向现有的电话网（PSTN）和有线电视网（CATV） 提供卫星链路，用来传输语音信号和电视信号。
S
Sun
Earth Satellite
E
E
Td=2d/c=0.27s
为消除0.27s的时间延迟，必须增加回波抵消器，大大增加了星上设备的复杂
卫星通信系统
低地球轨道
卫星高度较低，适用于对地观测、短报文通 信等应用。
高椭圆轨道
卫星运行轨道呈高度椭圆状，适用于侦察、 导弹预警等应用。
通信链路
射频链路
负责传输信号，包括上行链路（地面站到卫星）和下行链路（卫星到地面站） 。
信令链路
负责控制和管理信号传输，确保通信过程的正常进行。
固定安装在地面上，提供稳定 的通信服务。
移动地面站
安装在车辆、船舶或飞机上， 实现移动通信。
个人地面站
便携式地面站，便于个人随身 携带和使用。
网关地面站
负责将卫星信号接入传统通信 网络，实现卫星与地面网络的
互联互通。
空间段
地球同步轨道
卫星运行与地球自转同步，覆盖范围广，适 用于通信、气象等应用。
中地球轨道
卫星定位服务
利用卫星信号提供定位服务，广泛应用于导航、物流等领域。
互联网接入
卫星宽带
通过卫星为偏远地区和海洋区域提供 互联网接入服务，满足用户上网需求 。
卫星数据中继
为飞机、船舶等移动平台提供数据中 继服务，保障实时通信。
军事通信
战略通信
为军事战略指挥提供可靠的通信保障，确保信息传递的准确性和及时性。
星上处理与星间通信
要点一
总结词
未来的卫星通信系统将更加依赖星上处理和星间通信技术 ，以提高系统的灵活性和可靠性。
要点二
详细描述
星上处理技术将数据处理的任务从地面站转移到了卫星上 ，使得卫星能够实时处理和转发数据，减少了地面站的压 力。星间通信技术则通过卫星之间的直接通信，实现了更 加灵活的路由和更高的数据传输效率。
启了卫星通信的历史。
卫星通信
卫星通信介绍 - 同步通信卫星
三颗卫星覆盖全球 离地面3万6千公里 在赤道上方，与地球自转同步 卫星间的距离从地面看应保持2度 左右。 “一跳”电波延时在240--270ms之 间
ViaSat Brings Your Network To Life
卫星通信介绍 - 卫星通信的特点
ViaSat Brings Your Network To Life
调制方式（续）
z
z
调制方式对系统设计时的考虑是重要的 调制方式与系统占用转发器带宽和性能有直 接影响 OQPSK，MSK和GMSK是通常用于低成本 非线性功放，但与QPSK比较： 实际占用卫星转发器带宽比QPSK大近1/3 非线性功放输出功率不可调，QPSK通常用 于线性功放，输出功率灵活可变。
- 按需分配
高效利用资源 降低通信成本 FDMA, TDMA, CDMA, SCPC 当用户需要时才分配频率和时隙 用户使用完毕后即释放资源
ViaSat Brings Your Network To Life
时分多址（TDMA）
小站在同一频率上不同时间发送信号
同一频率上两个小站不在同一时间发送信号 每个小站需轮流等待发送 需要精确同步防止碰撞
ViaSat Brings Your Network To Life
卫星资源共享方式
Frequency Division Multiple Access (FDMA) (频分多址） • Based on frequency Time Division Multiple Access (TDMA) (时分多址） • Based on time Code Division Multiple Access (CDMA) （码分多址） • Based on time, frequency, power, or combination Single Carrier Per Channel (SCPC) • Based on frequency （单路单载波）
卫星通信
卫星通信:指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或者多个地球站之间进行的通信。
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。
卫星通信系统的组成：通信卫星、通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统，以及监控管理分系统四部分组成。
卫星通信系统的分类：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）按通信覆盖区的范围，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、专用和军用3类卫星通信系统；4）按业务分为固定业务、移动业务、广播业务、科学实验及其它业务卫星通信系统；5）按多址方式，分为频分多址、时分多址、码分多址、空分多址和混合多址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行系统；7）按所用频段，分为特高频、超高频、极高频和激光4类卫星通信系统。
地球站的分类：（1)按安装方法及设备规模，地球站可分为固定站、移动站(船载站、车载站、机载站等)和可搬动站(在短时间内可拆卸转移)。
(2)按天线反射面口径大小，地球站可分为20m、15m、10m、7m、5m、3m和1m等类型。
(3)按传输信号的特征，地球站可分为模拟站和数字站。
(4)按用途，地球站可分为民用、军用、广播、航空、航海、气象以及实验等地球站。
(5)按业务性质，地球站可分为遥控、遥测跟踪站，通信参数测量站和通信业务站。
地球站的组成：一般包括天馈设备、发射机、接收机、信道终端设备、天线跟踪设备以及电源设备。
天馈设备的主要作用是将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机。
发射机主要由上变频器和功率放大器组成，其主要作用是将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射。
对于上变频器这一频率变换设备，主要有一次变频和二次变频两种方式。
卫星通信的基本概念和分类
卫星通信的基本概念和分类一、卫星通信的定义卫星通信是指利用人造卫星作为中继站来转发无线电波，在两个或多个地面站之间所进行的通信。
卫星通信系统由卫星转发器和地球站组成，其中卫星转发器负责接收来自地球站的信号，并将其放大、变频后再转发回地球站，从而实现远距离通信。
二、卫星通信的分类1.按卫星轨道位置：可分为静止卫星通信和中低轨道卫星通信。
静止卫星通信利用位于地球赤道上空的卫星，实现全球覆盖和通信。
中低轨道卫星通信则利用位于地球中低轨道的卫星，实现区域覆盖和通信。
2.按通信频段：可分为L频段（1-2GHz）、S频段（2-4GHz）、C频段（4-8GHz）、Ku频段（10-15GHz）和Ka频段（20-30GHz）等。
不同频段的无线电波具有不同的传播特性和抗干扰能力。
3.按卫星通信系统的结构：可分为单星型、双星型和多星型。
单星型系统只有一个卫星转发器，实现简单的点对点通信。
双星型系统有两个卫星转发器，可实现具有一定覆盖范围的区域通信。
多星型系统则由多个卫星转发器组成，可实现全球覆盖和通信。
三、卫星通信的优点1.覆盖范围广：卫星通信不受地理条件的限制，可实现全球覆盖和通信。
2.通信容量大：卫星通信系统可以利用多个频段和多颗卫星，实现高速数据传输和大容量通信。
3.可靠性高：卫星通信系统具有较高的可靠性和稳定性，适用于各种重要场合和应急通信。
4.灵活性好：卫星通信系统具有较好的灵活性和适应性，可根据不同需求进行定制和优化。
四、卫星通信的应用案例1.含例1：国际卫星通信。
国际卫星通信是利用卫星转发器实现跨国或跨洲的语音、数据和视频传输。
例如，通过国际卫星电话进行远程医疗、灾害救援等紧急通信。
2.含例2：区域卫星通信。
区域卫星通信是利用中低轨道卫星实现一定区域内的通信和信息传输。
例如，通过移动卫星车或便携式卫星电话为野外作业提供实时通信支持。
3.含例3：国内卫星通信。
国内卫星通信是利用静止卫星或中低轨道卫星实现国内范围内的通信和信息传输。
卫星通信简介..
2、国外卫星通信的发展
按轨道高度的划分：
低轨(LEO)卫星移动系统：～1000km~ 中轨(MEO)卫星通信系统：5000～15000km 同步轨道(GEO)卫星通信系统：35786.6km 高椭圆轨道 (HEO) 卫星通信系统：远地点＞ 40000km
距离地球 1500km~5000km 和 13000km~20000km 有两个强 辐射带，对电器器件的破坏力极大，卫星轨道应避开此区 域。此区域被称为范艾伦辐射带。
1、卫星通信的基本概念
卫星通信的优点：
（1）通信距离远（卫星单跳最大通信距离达1800km ），且费
用与距离无关 （2）覆盖面积大（1颗卫星覆盖地球表面42%）三颗同步卫星 即可覆盖全球，可进行多址通信 （3）通信频带宽，传输容量大 （4）通信线路稳定可靠（畅通率在99.8%以上 ），经济效益高 （5）系统容量大，可提供多种通信业务，从而使通信业务向多 样化和综合化方向发展，实现区域及全球个人移动通信 （6）在使用静止轨道的同时，也可使用中、低轨道卫星，使业 务性能更优良。
• 2.0-4.0，S，移动业务、指令传输；
• 4.0-8.0(4/6)，C，固定业务；
• 8..0-12.0，X；
• 12.0-18.0(12/14)，Ku，固定、DSS业务； • 18.0-24.0，K ；24.0-30.0，Ka； • 33.0-50.0，Q ； 50.0-75.0，V。
1、卫星通信的基本概念
全球星系统
2、国外卫星通信的发展
目前,运行于地球低轨道( 1000 km 以下
) 的人造地球卫星,包括成像侦察卫星、 电子侦察卫星、海洋监视卫星和商业 遥感卫星,有很多都直接或间接用于军 事目的。随着卫星在现代战争中的作 用日益增强,了解和认识当前的低轨道 卫星十分必要。
卫星通信工作原理
卫星通信工作原理卫星通信是一种通过卫星进行的远距离通信方式，它靠卫星接收、转发和发送信号，实现人们之间的信息传递。
卫星通信的工作原理涉及到多个重要组成部分和环节。
一、卫星通信的组成部分卫星通信系统主要由地面站、卫星和用户终端组成。
地面站是卫星通信系统的核心，它负责与卫星进行通信连接。
地面站包括信号发射与接收设备、天线、控制系统和辅助设施等。
卫星是卫星通信系统中最重要的部分，它作为信号的中转站，接收地面站发来的信号并将信号转发给目标地区。
卫星上设置有发射与接收天线、射频设备以及指令控制系统等。
用户终端是卫星通信系统的使用者，它是信号的起点或终点。
用户终端可以是个人移动终端、企业通信设备等。
二、卫星通信的工作原理卫星通信系统的工作原理可以简单分为三个环节：上行链路、卫星传输和下行链路。
1. 上行链路上行链路指的是地面站向卫星发送信号的过程。
地面站将要传输的信号经过调制、放大等处理，通过地球站的天线发射到卫星上。
2. 卫星传输卫星传输是指卫星接收地面站发来的信号，并在卫星上进行相关处理和转发。
卫星上的天线接收到信号后，经过放大、频率转换等处理后再从天线发射出去。
卫星会根据接收到的信号的频率、码率等信息进行解调和分组处理，然后将信号转发到目标地区的下行链路。
3. 下行链路下行链路是指卫星将信号从卫星发射到用户终端的过程。
卫星接收到信号后，经过放大、频率转换等处理后再从天线发射出去，用户终端的天线接收到信号后进行解调、解码等处理，最终将信息传达给用户。
三、卫星通信的优势和应用领域卫星通信具有广域覆盖、无地理限制、抗干扰能力强等优势，因此在很多领域得到广泛应用。
1. 电视广播卫星通信可通过传输电视信号实现广播电视。
卫星通信的广域覆盖使得电视信号可以在全球范围内传播，而且信号质量稳定，不受地理限制，具有高质量的音视频传输能力。
2. 远程通信卫星通信可以实现远程通信，不受地理条件限制，可以在不同的国家和地区之间进行实时的语音、视频通话。
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卫星通信
定义1：利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号，在两个或
多个地面站之间进行通信。
其特点是：通信距离远；通信容量大；不受大气
层骚动的影响，通信可靠。
定义2：在两个或多个卫星地面站之间利用人造地球卫星转发或反射信号的
无线电通信方式。
定义3：以人造地球卫星作为空间中继站，转发无线电信号，在两个或多个
地球站之间进行的通信。
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。
卫星通信的特点是:通信范围大;只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速);同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。
静止地球轨道(GEO)卫星
全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO)卫星，轨道高度大约为36000km，成圆形轨道，只要三颗相隔120度的均匀分布卫星，就可以覆盖全球。
卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。
地球站则是卫星系统形成的链路。
由于静止卫星在赤道上空36000千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样。
三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。
故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。
最适合卫星通信的频率是1一10GHz频段,即微波频段、为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。
移动卫星通信
移动卫星通信可以是全球性亦可以是区域性，全球性的采用中、低轨道卫星，区域性的采用静止轨道通信卫星。
中、低轨道全球移动卫星通信的业务主要是话音和数据，亦可以与互联网连接，进一步发展多媒体通信。
卫星通信的发展趋势总的发展方向是大容量、大功率、高速率、宽带、低成本、高发射频率、多转发器、多点波束和赋形波束，应用星上处理技术切换信号，处理信号等，21世纪的卫星直播电视(DBS—TV)、个人移动卫星通信、多媒体卫星通信、卫星音频广播、卫星网络电视等将会得到大量发展。
卫星通信的应用领域不断扩大，除金融、证券、邮电、气象、地震等部门外，远程教育、远程医疗、应急救灾、应急通信、应急电视广播、海陆空
导航、连接互联网的网络电话、电视等将会广泛应用。
我国的卫星发射技术，长征系列运载火箭领先世界，大推力、无污染、无毒的环保型火箭发动机我国已试验成功，这为发展我国的大型通信卫星乃至载人航天、探月工程创造了有利条件。