卫星通信VSAT地面站系统建设框图
卫星通信系统
2. 多址技术
可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址 （CDMA）和空分多址（SDMA）。
（3）卫星转发器。卫星转发器常分为透明转发器和处理转发 器两种。
①透明转发器。透明转发器也称非再生转发器，包括单变频 转发器和双变频转发器两种。
单变频转发器是目前使用最多的一种转发器，如图4-7（a） 所示。双变频转发器的结构如图4-7（b）所示。
②处理转发器。处理转发器是指除了具有转发功能之外，还 具有处理功能的转发器，其结构如图4-7（c）所示。
4.2 多址及随机多址访问方式
①固定预分配（FPA）方式。固定预分配是指按事先规定半永 久性地分配给每个地球站固定数量的信道，这样各地球站只能各 自在特定的信道上完成与其他地球站的通信，其他地球站不得占 用该信道。如图4-10（a）所示。
②按时预分配（TPA）方式。事先知道了各地球站间业务随时 间的变化规律，那么在一天内可按约定对信道做几次固定的调整， 这种方式就是按时预分配（TPA）方式。
4.5～5 3.5
4.5～5.5
0.6～2.4 1.2～11
0.6～32
最小（G/T）值/（ dB/K）
35.0（原40.7） 37.0（原39）
31.7
29.0 34.0 27.0 29.0
22.7 2 500 22.7
5.5 16
5.5～16
业务
电话、数据、TV、IDR、IBS 电话、数据、TV、IDR、IBS 电话、数据、TV、IDR、IBS
VSAT卫星通信网
9
பைடு நூலகம்
❖ (2)小站(VSAT) ❖ VSAT小站由小口径天线、室外单元（ODU）
和室内单元（IDU）组成。
❖ VSAT天线有正馈和偏馈两种形式，正馈天 线尺寸较大，而偏馈天线尺寸较小、性能好 （增益高、旁瓣小），且结构上不易积冰雪， 因此常被采用。
10
❖ VSAT小站的室外单元 (ODU)主要包括固态 功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器及 其检测控制电路等模块的电子成套设备。
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❖缺点： 卫星转发器的多载波会不可避免地导致互 调产物产生，使得转发器降低功率工作， 转发器的功率利用率比较低。 小站天线直径较大，Ku波段为1.2m～ 1.8m，C波段为1.8m～2.4m。 当C波段工作在大城市时由于地面微波干扰 严重，选址不方便。
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2、时分多址(TDMA)
❖ 此体制特别适合于网络容量大、地球站少的 情况。它的缺点是随着地面站数目的增加， 将导致延迟增长很快。VSAT这种站数多的 系统单纯使用TDMA方式是不合理的。
2
5.1 VSAT卫星通信网的基本概念及其特点
❖ VSAT = Very Small Aperture Terminal(甚 小口径终端) ，天线口径通常为0.3-2.4m
❖ 20世纪80年代开始发展起来的，一般由大量 具有甚小口径天线的智能化小型或微型地球 站与一个(或几个)大站协同工作，构成一个 VSAT卫星通信网，能够支持范围广泛的数 据、话音、图像及其他综合电信及信息业务。
❖ VSAT系统中，TDMA是与FDMA以及频率 跳变结合在一起共同发挥优势，即FDMATDMA方式。避免使用较大的TDMA载波， 降低了小站发射功率和成本。
❖ 典型代表为日本NEC公司的NEXTAR系统。
甚小天线地面站(VSAT)卫星通信系统高频本振信号源设计
甚小天线地面站(VSAT)卫星通信系统高频本振信号源设计范爱锋;张宏伟【摘要】为满足甚小口径天线地面站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)卫星通信系统对低噪声高频信号源(10.7～14.5GHz)的要求,分析了当前频率合成的各种方法,提出了利用Zarlink公司的高频分频器ZL40813和低噪声的单芯片锁相环(PLL)频率合成器SP5769构建一种便宜的低噪声高频信号源方案.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2006(029)021【总页数】3页(P40-41,44)【关键词】VSAT;频率合成;PLL;高频信号源【作者】范爱锋;张宏伟【作者单位】军械工程学院,河北,石家庄,050003;军械工程学院,河北,石家庄,050003【正文语种】中文【中图分类】TN921 引言甚小口径天线地面站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)卫星通信系统可为边远地区的家庭和商业用户提供可靠的、低成本的声音、图像和宽带数据业务等，因而拥有潜在的巨大需求。
由于其工作于10.7～14.5 GHz的频段，因而VSAT的设计者需要一个稳定的低噪声高频信号源，而且从商业普及的角度出发，其设计体积和成本也是必须考虑的因素。
欧洲电信标准协会已将高频的Ku频段分配给VSAT 上行链路。
上行链路工作于14～14.5 GHz之间，下行链路则工作于12.5～12.75 GHz或10.7～11.7 GHz之间。
其它国家的频段分配情况大致相同。
VSAT中的中频(IF)频段通常为950～1 450 MHz，所以VSAT的设计者需要一个工作频率为13.05 GHz的本地振荡器。
本文对此问题进行讨论，并给出一个基于高频分频器的锁相环(PLL)频率合成方案。
2 频率合成原理频率合成的方法主要有3种：直接频率合成、应用锁相环路的间接频率合成和直接数字频率合成。
2.1 直接频率合成直接频率合成是最早的频率合成方法。
第五章《卫星通信》VSAT卫星通信网
15
卫
星
通
信
5．3．3
VSAT小站的技术性能特点
1、VSAT地球站的系统构成 小型天线、室外单元（ODU）、室内单元(IDU)
反射面
RS-232
方位/俯仰标记组合件
ODU
2线 环路变 换器 4线 E&M
DCU VCU VCU MCU
4线E&M 连接数据 终端、话 机或者程 控交换机
中 频 分 合 路 器 RET M&C
用户数据 终端
IPU
ODU
ODU
用户数据 终端
ODU
IDU
PBX
IDU
ODU
射频设备 信道单元 分组交换 网管系统
PBX
用户数据 终端
典型VSAT网络结构示意图
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卫
星
通
信
5．3．1 主 站
1、VSAT网络的主站
VSAT网络的主站又称为中心站或者中枢站（HUB），一般采用大型天线， 直径为3.5-10m（Ku频段），并由高功率放大器（HPA）和低噪声放大器 （LNA）、上/下变频器、调制器解调器及其数据接口等设备。 主站有全网的出站信息和入站信息传输、分组交换和控制功能，主要有以 下几部分构成： • 天线、馈源和伺服跟踪分系统 • 低噪声接收放大器(LNA) • 高频功率放大器(HPA) • 上、下行链路频率变换器(U／C、D/C) • 调制解调器(Modem) • 数字复接设备 • 数字接口及终端设备 • 网络管理分系统
• 数据电路中接设备（DCE）：对于数字信号，DCE主要作用是完成 数据信号的码型及其电平的转换、信道特性均衡、收发时钟的形成和 提供，以及线路的接续控制等。 • 计算机系统：
卫星通信信道的传输特性及vsat下行链路具体仿真模型的建立
图1-1使用蒙特卡罗方法进行通信系统误码率仿真模型框图
如图1.1，使用MC方法进行仿真步骤如下：
（1）生成输入比特序列采样值A(k) k=1,2,3…….
（2）通过功能模块处理采样数据，并且产生输出序列Y(k)
（3）估计E(g(Y(k)); (1-2-1)
（4）与理论值BPSK和QPSK的误码率进行比较
中国的VSAT系统发展至今，已经形成种类齐全(话音、数据、单向、双向等)，规模庞大(几千个用户站)和运行稳定可靠的专业服务体系。
利用Ka波段[1](30/20GHz)或更高频段构成卫星通信系统是未来的发展趋势。因此，研究和开发Ka频段的卫星通信系统对我国未来卫星通信事业的发展有着及其重要的意义。对于Ka频段的卫星通信系统，由降雨引起的电波衰减是影响卫星通信线路传输质量的一个重要因素，准确的把握降雨衰减特性和补偿降雨衰减的方法研究，成为实现该系统的关键性问题之一。
而另外一些模型中[3]认为固定卫星通信系统的乘性干扰的包络符合如下的随机分布：A和U分别表示等效低通雨衰信道的包络和相位,二者均为随机变量,其分布特性由天气条件决定,它们均服从高斯分布,其概率密度函数分别表示如下[7]:
(1-3-1)
其中 为信号包络的概率密度函数, 是信号相位的概率密度函数. 和 分别是信号包络和相位的标准差,而 和 分别为相应的均值.。不同天气条件下，认为卫星通信信道包络的乘性干扰符合高斯分布(幅度和相位都为高斯分布)。而本文着重对降雨和对流层闪烁等混合天气因素的影响进行了仿真研究。
卫星通信之VSAT系统篇
卫星通信展望之VSAT一．VSAT简介：1 VSAT综述卫星通信是近年来发展极为迅速的一种通信技术，它在世界范围内得到了广泛的应用。
尤其是小型卫星通信地球站（VSAT），是一种新兴的卫星通信领域，它是近年来一系列先进技术综合利用的结果，它不但可以直接安装于用户处，并能提供高质量的数据，话音，图像及其它综合业务，较好地满足了现代通信发展的需要，而且更能充分发挥卫星通信的优点，建立直接面向用户、面向家庭、甚至面向个人的通信系统，是对传统卫星通信方式的重大突破和发展。
目前，世界各主要国家和地区已建立了许多VSAT专用网和公用网，其应用范围之广涉及到国民经济的各个部门，目前国内外对VSAT网的研究与开发方兴未艾，新的系统不断涌现。
VSAT是卫星通信的发展趋势。
2 VSAT采用的先进技术VSAT综合运用了一系列先进技术的结果，这包括：●大规模或超大规模集成电路的技术●微波集成和固态功率放大技术●高增益，低旁瓣的天线小型化技术●高效多址联接技术●微机软件技术●高效、灵活的网络控制和管理技术●分组传输和分组交换技术●扩频、纠错和调制解调技术●数字信号处理技术●卫星大型化技术等3 VSAT卫星通信网的特点作为这些先进技术综合而成的VSAT卫星通信网具有许多其它通信网不可比拟的优点，其中主要特点有：设备简单、体积小、重量轻、耗电省、造价低，安装、维护和操作简便，根据不同使用条件，小站天线直径可以为1.3～2.4m，发射机功率在1～2W左右，终端部分也很小。
随着天线的进一步小型化还可以置于室内桌面上，只要天线能够通过窗口对准卫星而无障碍即可。
可以迅速安装和开通业务。
它可以与用户终端直接接口，避免了一般卫星通信系统信息落地后还要地面线路引接问题。
组网灵活，接续方便。
网络部件模块化，易于扩展和调整网络结构。
可以适应用户业务量的增长以及用户使用要求的变化。
通信效率高，性能质量好，可靠性高，通信容量可以自适应，适于多种数据率和多种业务类型，便于向ISDN过渡。
卫星通信系统教材
图 7.2 卫星 通信 系统 的组 成和 工作 过程
1．地球站 地球站可以有多个，为了进行双向通信，每个地球站均 有接收和发射设备，图7.2中画出了 A、 B两个地面站。由于 收、发设备共用一副天线，所以采用了双工器以便把收、发 信号分开。 2．转发器 转发器就是安装在卫星上的收发设备，用来接收从各地 球站发来的信号，经频率变换和放大后，再发给各地球站。 转发器由天线、收发设备和双工器组成。
信号处理过程：
从天线来的 6GHz信号依次经过前置放大器、混频器、 滤波器和放大器，然后经可控衰减器，又通过滤波器后送到 由5～6级晶体管组成的放大器，最后输出送往天线。
四、遥测指令系统
遥测指令系统包括遥测和遥控指令系统两部分。 1．遥测部分
遥测部分的作用是指在地球上测试卫星上各种设备的 工作情况。卫星向地球传送的信号主要有表示有关部分的 电流、电压、温度等工作状态的信号，来自各传感器的信 息，指令证实信号以及作控制用的气体压力等等。 遥测的各种数据，都要随时通过遥测系统送往地面监 测中心。这些数据传送的方法与通信过程相似，即先通过 多路复用、放大和编码等处理后再进行调制。
第七章 卫星通信系统
教学重点
1．掌握卫星通信系统的组成和各组成部分的作用。 2．理解通信卫星、地面站的组成和工作原理。 3．理解地面站的多址接入方式。
4．了解卫星通信的工作频段。
5．了解VSAT卫星通信系统的特点，低轨道移动卫星通 信系统的组成和特点。
教学难点
掌握卫星通信系统的组成和各组成部分的作用。
三、卫星通信的多址连接方式
一、卫星通信系统的组成
卫星通信是无线通信的一种，与平常无线通信的不同之 处是中继器位于地球上空的人造卫星上。
卫星通信的设想： 1945 年，英国人克拉克曾设想：如果发射三颗同步轨 道卫星到地球的赤道上空，卫星和地球中心连线的间隔角度 为 120 度，离地球表面的高度为 35800km ，卫星天线的波束 宽度为 17 度，如图 7.1 所示，这样就可构成全球性的卫星通 信网。这种设想今天已成现实。
基于VSAT的卫星通信系统链路的设计
０３ Ｂ ｄ Ｏ７ Ｂ ．ｄ
码是将输入信息与一固定结构的编码器进行卷积 ，将输 出作为传输信息。卷积码的输出信息是前后关联的，因
此一般采 用序列译码方式 。
０５ Ｂ ．ｄ １ ｄ １４ Ｂ
和传 播 因 降雨衰减 （ 上行 ）每年００ ％ ２ 素 的时 间
若Ｂ Ｓ 解调端输出的符号没有经过判决 ，而是直接 ＰＫ
输 出模拟 量或经 过大 于两 个判决 电平 的量化器 ，然后 经 过译 码 ，这 样 的译码 称 为软 判决译 码 ，即编码信 道 的输
降雨衰减 （ 下行 ）每年００ ％ ．２ 的 时 间
９ ７Ｂ ｄ
．
出是 没有 经过 判决 的匹配滤 波器 的输 出。一般 而言 ，由 于硬 判决在 译码 前被 判决 了一次 ，信息 有所损 失 ，软 判
路裕量 （ 根Leabharlann 上行链路降雨衰减值来设定 ） ，所 以晴空
总载噪￣ （ Ａ ＬＣ／Ｏ选定２ ｄ 。 ６ Ｂ 在 链 路 设 计 过 程 中 ，首 先 根 据 用 户 提 出的 误 码 率
序列共 有２ 种组合 ， 以 序列有２ 种 ， 码的任务就 肘 所 ’ 译 是从 这２ 种序列 中挑 出与序列 巨 离最小的序列 ，该序列 在卷积 码 的格 形 图上形成 一条路 径 ，对应 于该路径 的输 入 信 息比特 就是 最终要 译码输 出 的信 息 。因此可 以通过 计算 ２ 个距 离来确 定译 码输 出 ，显 然 当 很 大时 ，这种 方法 的计算 量会很 大 。Ｖｔｒ ｉ ｉ 算法可 通过在 网格 图上 的 ｅｂ
为在编码效率 为３４ ／ 时记 忆深度分 别为３ 的卷积 码。从 和４ 图 中可 以看 出在相 同的记忆 深度下 ，３４ ／卷积码 的性 能要 优于 １２ ／卷积 码的性能 。而且随着记忆 深度的增加 ，卷积 码的 自由距 离也不断 增大 。本设计 选用编码效 率为３４ ／、 自由距离为８ 的卷积码 ，其编 码增益为７７ ｄ ８ Ｂ，误码率性 能如图 中蓝色实线所 示。