第5章移动卫星通信系统PPT课件
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卫星通信系统概述课件
在民用领域，卫星电视广播和移动通信是最常见的应用 ，为人们提供高质量的电视节目和便捷的通信服务。
02
卫星通信系统的工作原 理
卫星通信系统的信号传输原理
无线电信号传输
卫星通信系统利用无线电波进 行信号传输，将信息编码为无 线电信号，并通过天线发送到
空间中。
信号反射和折射
卫星通信系统利用地球表面或高度 大气的反射和折射实现信号传输， 使得远离地球的区域也能够接收到 信号。
非静止轨道卫星通信系统
总结词
具有灵活性和机动性，适用于应急通信和军事通信等特殊应用场景。
详细描述
非静止轨道卫星通信系统是指卫星在地球的非静止轨道上运行，与地球保持相对运动，从而实现与地球表面进行 通信的卫星通信系统。这种系统的优点是灵活性好，可以随时调整卫星的位置和姿态，适用于应急通信和军事通 信等特殊应用场景。但是，由于卫星轨道资源的限制，建设成本较高。
信号传输频段
卫星通信系统工作在特定的频段， 包括微波、毫米波和激光等，这些 频段具有较宽的带宽和较高的传输 速率。
卫星通信系统的调制解调原理
01
02
03
调制技术
卫星通信系统采用数字调 制技术，将信息编码为数 字信号，并通过调制技术 将其加载到载波上。
解调技术
接收端对接收到的信号进 行解调，提取出原始信息 ，并将其解码为原始信号 。
卫星通信系统概述课 件
目录
• 卫星通信系统简介 • 卫星通信系统的工作原理 • 卫星通信系统的种类与特点 • 卫星通信系统的优势与局限 • 卫星通信系统的发展现状与趋势 • 卫星通信系统的实际应用案例
01
卫星通信系统简介
卫星通信系统的定义
卫星通信系统是一种利用人造卫星作为中继站，在地球上（ 包括地面和空中）的通信站之间进行信息传输的无线电通信 系统。
02
卫星通信系统的工作原 理
卫星通信系统的信号传输原理
无线电信号传输
卫星通信系统利用无线电波进 行信号传输，将信息编码为无 线电信号，并通过天线发送到
空间中。
信号反射和折射
卫星通信系统利用地球表面或高度 大气的反射和折射实现信号传输， 使得远离地球的区域也能够接收到 信号。
非静止轨道卫星通信系统
总结词
具有灵活性和机动性，适用于应急通信和军事通信等特殊应用场景。
详细描述
非静止轨道卫星通信系统是指卫星在地球的非静止轨道上运行，与地球保持相对运动，从而实现与地球表面进行 通信的卫星通信系统。这种系统的优点是灵活性好，可以随时调整卫星的位置和姿态，适用于应急通信和军事通 信等特殊应用场景。但是，由于卫星轨道资源的限制，建设成本较高。
信号传输频段
卫星通信系统工作在特定的频段， 包括微波、毫米波和激光等，这些 频段具有较宽的带宽和较高的传输 速率。
卫星通信系统的调制解调原理
01
02
03
调制技术
卫星通信系统采用数字调 制技术，将信息编码为数 字信号，并通过调制技术 将其加载到载波上。
解调技术
接收端对接收到的信号进 行解调，提取出原始信息 ，并将其解码为原始信号 。
卫星通信系统概述课 件
目录
• 卫星通信系统简介 • 卫星通信系统的工作原理 • 卫星通信系统的种类与特点 • 卫星通信系统的优势与局限 • 卫星通信系统的发展现状与趋势 • 卫星通信系统的实际应用案例
01
卫星通信系统简介
卫星通信系统的定义
卫星通信系统是一种利用人造卫星作为中继站，在地球上（ 包括地面和空中）的通信站之间进行信息传输的无线电通信 系统。
卫星通信系统概述ppt课件
► 通过如下方程计算瞬时卫2星a到rct地an心( 的1距e离tranE)
1e 2
ra(1ecosE)
；.
20
卫星运动规律与轨道参数 续16
卫星星下点轨迹 ► 卫星的星下点指卫星－地心连线与地球表面的交点 ► 星下点随时间在地球表面上的变化路径称为星下点轨迹 ► 星下点轨迹是最直接地描述卫星运动规律的方法 ► 由于卫星在空间沿轨道绕地球运行，而地球又在自转，因此卫星运行一圈后，其 星下点一般不会再重复前一圈的运行轨迹
►星地距离随轨道高度的增加而增大，静 3
；.
22
卫星运动规律与轨道参数 续18
卫星星下点轨迹 ► 一颗轨道高度为13892km，轨道倾角60º，初始位置（0ºE，0ºN）的卫星24小时的 星下点轨迹如下图所示
纬 度
；.
23
经度
卫星运动规律与轨道参数 续19
单颗卫星覆盖特性计算 ► 单颗卫星对地覆盖的几何关系如下图所示
观察点
Re
d星地
；.
27
卫星运动规律与轨道参数 续23 单颗卫星覆盖特性计算
► 星地距离
d Re2(hRe)22Re(hRe)cos
► 覆盖区半径=Re2sin2E2hReh2ResinE
XResin
；.
28
卫星运动规律与轨道参数 续24
单颗卫星覆盖特性计算 ► 观察点的最小仰角Emin：系统的一个给定指标。根据Emin和卫星轨道高度 h 便可 以计算卫星的最大覆盖地心角、最小星下点视角和最大星地传输距离，从而确定 卫星的瞬时覆盖区的直径和面积、覆盖区内不同地点的卫星天线辐射增益和边沿 覆盖区的最大传输损耗等
Z
地心坐标系
► 地心O为原点 ► X轴指向春分点方向
《卫星通信系统》课件
导弹制导：卫星通信系统可用于导弹的制导和控制系统，提高导弹的命中精度和作战 效能。
战略侦察：卫星通信系统能够传输大量的侦察数据和情报信息，为军事决策提供重要 支持。
战场指挥：卫星通信系统可实现战场各部队之间的实时通信和信息共享，提高指挥效 率和协同作战能力。
民用领域应用
移动通信：卫星 通信系统提供全 球范围内的移动 通信服务，包括 海上、空中和陆 地上的通信
广播和电视：卫 星通信系统用于 传输广播电视信 号，覆盖范围广， 不受地域限制
互联网接入：卫 星通信系统提供 互联网接入服务， 包括家庭和企业 用户的宽带接入
应急通信：在自 然灾害等紧急情 况下，卫星通信 系统可以提供可 靠的应急通信服 务，保障救援工 作的顺利进行
商业领域应用
商业通信：卫星通信系统为商业 领域提供高效、可靠的通信服务， 支持语音、数据、视频等多种通 信方式。
汇报人：PPT
Part Five
卫星通信系统 关键技术
信号传输技术
调制技术：将基 带信号转换为适 合传输的调制信 号
多路复用技术： 提高频谱利用率， 实现多路信号同 时传输
纠错编码技术： 降低误码率，保 证传输质量
天线技术：实现 信号的高效辐射 和接收
信道编码技术
信道编码的基本 概念
信道编码的原理
常见的信道编码 技术
工作原理简介
卫星通信系统概述
卫星通信系统组成
卫星通信系统工作原理
卫星通信系统特点
特点与优势
特点：覆盖范围广、不受地理条件限制、通信容量大、传输质量稳定 优势：适用于远程通信、应急通信、军事通信等领域，可提供话音、数据、图像等多种业务
Part Three
卫星通信系统 分类
战略侦察：卫星通信系统能够传输大量的侦察数据和情报信息，为军事决策提供重要 支持。
战场指挥：卫星通信系统可实现战场各部队之间的实时通信和信息共享，提高指挥效 率和协同作战能力。
民用领域应用
移动通信：卫星 通信系统提供全 球范围内的移动 通信服务，包括 海上、空中和陆 地上的通信
广播和电视：卫 星通信系统用于 传输广播电视信 号，覆盖范围广， 不受地域限制
互联网接入：卫 星通信系统提供 互联网接入服务， 包括家庭和企业 用户的宽带接入
应急通信：在自 然灾害等紧急情 况下，卫星通信 系统可以提供可 靠的应急通信服 务，保障救援工 作的顺利进行
商业领域应用
商业通信：卫星通信系统为商业 领域提供高效、可靠的通信服务， 支持语音、数据、视频等多种通 信方式。
汇报人：PPT
Part Five
卫星通信系统 关键技术
信号传输技术
调制技术：将基 带信号转换为适 合传输的调制信 号
多路复用技术： 提高频谱利用率， 实现多路信号同 时传输
纠错编码技术： 降低误码率，保 证传输质量
天线技术：实现 信号的高效辐射 和接收
信道编码技术
信道编码的基本 概念
信道编码的原理
常见的信道编码 技术
工作原理简介
卫星通信系统概述
卫星通信系统组成
卫星通信系统工作原理
卫星通信系统特点
特点与优势
特点：覆盖范围广、不受地理条件限制、通信容量大、传输质量稳定 优势：适用于远程通信、应急通信、军事通信等领域，可提供话音、数据、图像等多种业务
Part Three
卫星通信系统 分类
卫星通信系统教学课件
跳频扩频（FHSS）
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
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
卫星通信系统分解课件
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卫星通信系统分解课件
目录
• 卫星通信系统概述 • 卫星通信系统的工作原理 • 卫星通信系统的关键技术 • 卫星通信系统的性能指标 • 卫星通信系统的优势与挑战 • 卫星通信系统应用案例
01
卫星通信系统概述
定义与特点
定义
卫星通信系统是一种利用人造地 球卫星作为中继站，实现地球站 之间或地球站与航天器之间进行 无线通信的通信系统。
通信容量
通信容量
指卫星通信系统的信息传输速率，通常以每秒传输的比特数（bps）或兆比特 （Mbps）来表示。通信容量的提高可以增加系统的吞吐量，满足更多的通信 需求。
频谱效率
频谱效率是指单位频谱资源上所能传输的信息量，是衡量通信容量和频谱资源 利用效率的重要指标。提高频谱效率是卫星通信系统的重要研究方向。
设备成本高
卫星通信系统的设备和运营成本相对较高， 不易普及。
信号衰减
卫星信号在传输过程中会受到大气层和距离 的影响，导致信号衰减。
对地球静止轨道的依赖
卫星通信系统需要依赖地球静止轨道资源， 面临轨道资源紧缺的挑战。
技术发展趋势
高速数据传输技术
随着技术的发展，卫星通信系统的数 据传输速率将进一步提高。
调制方式
用于将数字信号转换为适合无线传输 的信号形式，包括QPSK、QAM和 OFDM等。
多址接入技术
FDMA
频分多址接入，每个用户使用一个特定的频段进行通信。
TDMA
时分多址接入，每个用户使用一个特定的时间片进行通信。
CDMA
码分多址接入，每个用户使用一个特定的码序列进行扩频通信。
04
卫星通信系统的性能指标
信号传输频段
卫星通信系统使用的频段包括微波频段、C波段、Ku波段和Ka波段 等。
卫星通信简介ppt课件
卫星通信的特点
5、可以与接收无线电信号
通信分系统：接收、处理并重发信号。（转发器）
电源分系统：为卫星提供电能，包括太阳能电池、 蓄电池和配电设备。
跟踪遥测指令分系统：
跟踪部分用来为地球站跟踪卫星发送信标
遥测部分用来在星上测定并给地面的TTC站发 送的有关卫星姿态、星上各部件工作状态的数据
➢ 组网灵活，建设周期短（经济活跃时，优势明显） ➢ 非对称信道 ➢ 网状指挥、控制（司令部与单兵） ➢ 面向用户（更好地交互）
卫星通信的缺点
➢ 同步轨道卫星： 通信时延大 通信端站体积大 设备价格高 操作复杂
➢ 中、低轨道卫星： 系统复杂，使用费用高
➢ 政策、通信安全方面 ➢ 易受恶意干扰和攻击
1#站
信信 号号 设识 计别
2#站
信信 号号 设识 计别
3#站
一个无线电信号可以用若干个参量（指广义的参量，
下同）来表征，最基本的是：信号的射频频率，信号 出现的时间以及信号所处的空间
目前卫星通信系统主要多址
按 射
预分配
按需分配
随机接入
频 多
CDMA
CDMA
CDMA 码分多址
址
联 接
SDMA
SDMA
信息调制波频谱 扩频调制后频谱
fc-Rc
fc-Rd fc fc+Rd
频率 fc+Rc
扩频原理示意图
fc为中心频率 Rc为码速率 Rd为数据速率
码分多址方式（CDMA）
CDMA方式的优点是：具有较强的抗干扰能力；有 一定的保密能力；改变地十比较灵活。
缺点是：要占用很宽的频带，频带利用率一般较低； 要选择数量足够的可用地址码组较为困难；接收时，对 地址码的捕获与同步需有一定时间。CDMA方式特别适 用于军事卫星通信系统及小容量的系统。
卫星通信系统课件
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安全保密问题
卫星通信系统面临被窃听、干扰等安全保密问题 ，需要采取有效的加密和防护措施。
发展前景
5G融合发展
随着5G技术的不断发展，卫星通信系统将与5G技术融合，实现更高 效、更智能的通信服务。
物联网应用
卫星通信系统在物联网领域具有广泛的应用前景，为物联网设备提供 全球覆盖的通信服务。
低成本小型化
可靠性高
卫星通信系统不受地形、地 貌等因素影响，具有较强的 抗灾、抗干扰能力，保证通 信的可靠性。
挑战
传输延迟
卫星通信系统的传输距离较长，导致信号传输存 在一定的延迟，影响实时通信效果。
信号衰减
卫星通信过程中，信号经过长距离传输和大气层 时会产生衰减，影响通信质量。
ABCD
设备成本高
卫星通信系统的设备和运营成本较高，限制了其 在某些领域的应用。
优势
覆盖范围广
卫星通信系统可以覆盖地球 的各个角落，特别是在海洋 、荒漠等偏远地区，提供可 靠的通信服务。
通信容量大
卫星通信系统具有较大的通 信容量，可以同时传输语音 、数据和视频等多种信息， 满足各种通信需求。
灵活性强
卫星通信系统具有灵活的组 网方式，可以根据实际需求 快速构建大范围的通信网络 。
特点
覆盖范围广、通信容量大、传输 质量稳定、组网灵活等。
工作原理
01
02
03
信号传输
卫星接收来自地球站的信 号，进行变频和放大处理 后，再发向地面或其他地 球站。
频谱配置
卫星通信系统使用微波频 段，通常为C或Ku波段。
调制解调方式
采用数字调制解调方式， 如QPSK、QAM等。
卫星通信系统概述PPT
开普勒定律 开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭 圆运动。其轨道平面的极坐标为：
P r 1 e cos
b e 1 a
2
P a(1 e2 )
图1 椭圆轨道的示意图
开普勒第二定律：卫星与地心的连线在相同时 间内扫过的面积相等。
2 1 V u( ) r a
30~300千赫(KHz) 300~3000千赫(KHz)
3~30兆赫(MHz) 30~300兆赫(MHz) 300~3000兆赫(MHz) 3~30吉赫(GHz) 30~300吉赫(GHz) 300~3000吉赫(GHz)
据IEEE 521-2002 标准， X波段 波段是指频率在 1~2 GHz 的无线 主要应用：中继、卫星通信、 综合上述要求，应将卫星的工作频段选在微波频段或特 C波段，是频率 4~8GHz 的一段 是指频率在 8~12 GHz 的无线电波波 电波波段。可被用于 DAB 、卫星 雷达等。 现在广泛使用的蓝牙、 高频。具体地说，目前大多数卫星通信系统是选择在以下频 频带，在卫星电视广播和各类小型 段。而在某些场合中， X波段的频率 导航系统等。 ZigBee 、无线路由、无线鼠标等 段工作： Ka 波段的频率范围为 27~40GHz 。 卫星地面站应用中，该频段首先被 范围则为 7~11.2 GHz 。X 波段中的 X 甚高频 (VHF) 是指频带 K 波段 (18~27GHz), Ku 波段的频 也使用这个范围的频率。 Ka 代表着K的正上方 (K-above) ，换 采用，且一直被广泛使用。 即英语中的“ extended” ，表示“扩 30MHz~300MHz 的频段。多数 率受国际有关法律保护， 12~18GHz 特高频（ UHF ）是指波长范围 <1> L 频段： 1.6/1.5 GHz 用于MSS，GEO卫星测控。 句话说，该波段直接高于 K波段。 展的” 。 是用作电台及电视台广播，同 频段。 Ku 波段卫星单转发器功率一般 为 1m~1dm ，频率为 300~3000MHz <2> S 频段： 4/2 GHz 用于MSS，GEO卫星测控。 Ka 波段也被称作 30/20 GHz波段， X 波段通常的下行频率为 7.25~ 时又是航空和航海的沟通频道。 比较大，多采用赋形波束覆盖，卫星 <2> C 频段： 6/4 GHz 的无线电波，常用于移动通信和广播 用于MSS，GEO卫星测控。 通常用于卫星通信。 7.75 GHz ，上行频率为 7.9~8.4 GHz， HF ）不同的是，电离 EIRP 较大，加上 Ku波段接收天线效 电视领域。特高频主要用于短途通信， <3> X 频段： 8/7 GHz 和高频（ 也常被称为 7/8 GHz 波段。据 ITU无 层通常不会反射 VHF 的信号。 率高于C 波段接收天线，因此接收 Ku 可以用小而短的天线作收发，适合移 <4> Ku 频段： 14/12 GHz 用于 FSS ，BSS 。 线电规则第 8 条， X 频段在空间应用 波段卫星节目的天线口径远小于 C波 动通信。 <5> Ka 频段： 30/20 GHz 用于 FSS ， BSS 。 方面有：空间研究、广播卫星、固定 段，从而可有效地降低接收成本，方 此外，VHF、UHF用于低轨小卫星通信。 通讯业务卫星、地球探测卫星、气象 便个体接收。 <6> VHF 频段：0.1～0.3 GHz 用于移动、导航业务。 卫星等用途。 <7> UHF 频段：0.3～1.0 GHz 用于移动、导航业务。 更高频段：Q 频段：36～46 GHz， V 频段：46～56 GHz。 太赫兹频段：0.1～10THz。
5-3第五章3G系统
一、第三代移动通信概述
• ITU 批准了5种IMT-2000标准，三个主流标准是 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。 • 日本NTT DoCoMo首先在2001年10月将WCDMA商 用，最大数据传输速率为384kbps。 • 韩国商用的是CDMA2000-1X，数据传输速率最高为 307.2kbps。 • 美国Sprint PCS开通了CDMA2000-1X系统。 • 英国沃达丰（Vodafone）公司在2003年开始提供3G 业务。 • 我国的3G运营牌照是2008年发布的，3个主流标准 在中国都有运营。
空中接口Uu
• UE通过Uu接口接入到UMTS系统的固定网络部分。
• 空中接口协议的作用是建立、重新配置和释放无线 承载业务。 • 空中接口分为3层：物理层L1、数据链路层L2和网络 层L3。
• 从C面看，L2层包括媒体接入层MAC和无线链路控 制层RLC。 • 从U面看还包含分组数据汇聚层PDCP协议和广播/多 播控制层BMC协议。网络层包含的协议层是无线资 源控制层RRC。
PHY
L1
三、TD-SCDMA系统
• TD-SCDMA是我国在国际上第一次提出的通信系统 性标准。 • TD-SCDMA标准的提出并成为世界广泛支持和承认 的国际标准，是我国电信发展史上的里程碑。 • TD-SCDMA采用TDD双工方式，系统融合了当今国 际领先的智能无线、同步CDMA和软件无线电等技术 。在频谱利用率、对业务支持的灵活性、频率灵活 性及成本等方面具有独特的优势。
第五章 第三代移动通信系统
概述
第五章 CDMA系统
一．第三代移动通信概述 二．WCDMA系统 三．TD-SCDMA系统
四．CDMA2000系统
一、第三代移动通信概述
《卫星移动通信系统》课件
03
较差。
卫星广播
1
卫星广播是一种利用卫星信号传输广播电视节目 的技术，可以实现全球范围内的广播覆盖。
2
卫星广播具有覆盖范围广、信号传输质量高、不 受地域限制等优点，成为国际间广播电视节目的 传输方式。
3
卫星广播的缺点是对于地面接收设备的依赖较大 ，且信号容易受到干扰和窃听。
卫星导航
卫星导航是一种利用卫星信号进行定位和导航的技术，可以为全球用户提供高精度 的位置、速度和时间信息。
通信服务。
02
服务范围
国际海事卫星系统覆盖全球海域，提供话音、数据、传真和低速率的卫
星短信服务，广泛应用于船舶、飞机、陆地车辆以及石油和天然气勘探
等海上工业。
03
技术特点
采用L波段和Ka波段频谱，提供高速数据传输和低延迟通信，支持全球
范围内的船舶自动识别系统（AIS）信息传输。
铱星系统
概述
铱星系统是由美国摩托罗拉公司提出的全球卫星通信系统，通过低 地球轨道卫星实现全球覆盖。
终端小型化与低功耗设计
终端小型化
随着移动设备的普及，卫星移动通信 系统的终端也需要满足小型化的需求 ，便于携带和使用。
低功耗设计
为延长终端的使用时间，需要采用低 功耗设计，如优化电路设计、采用低 功耗芯片和节能电源管理等。
高频段通信与频谱资源管理
高频段通信
随着技术的发展，卫星移动通信系统需要支持更高频段的通信，以满足高速数据传输和宽带业务的需 求。
低功耗设计
优化硬件设计和信号处理算法， 降低系统功耗，延长终端设备的 使用时间。
应用领域拓展
物联网应用
卫星移动通信系统将广泛应用于物联网领域，为全球物联网设备 提供无缝连接和通信服务。
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4
第5章 移动卫星通信系统 从“移动”角度来看，MSS有三种情形：第一种为卫 星不动(同步轨道卫星)，终端动；第二种为卫星动(非同步 轨道卫星)，终端不动；第三种为卫星动(非同步轨道卫星) ，终端也动。由于MSS充分发挥了卫星通信的优势和特点 ，它不仅可以向人口密集的城市和交通沿线提供移动通信 ，也可以向人口稀少的地区提供移动通信。尤其是对正在 运动中的汽车、火车、飞机和轮船，以及个人进行通信更 具有特殊意义。其业务范围包括单向和双向无线传信、话 音、数据、定位等。
支持公文包大小的终端 ·1996年，Inmarsat-3可支持便携式的膝上型电话终端
第三代卫星移动通信系统：手持终端 ·1998年，铱（Iridium）系统成为首个支持手持终端的全球低轨卫星移动通信系统 ·2003年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）
6
第5章 移动卫星通信系统
7
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构
卫星移动通信系统的基本网络结构
空间段
星际链路
网络控制 中心NCC
手持终端 移动终端
信关站
用户段
PSTN/PLMN 核心网
地面段 8
用户信息 管理系统 卫星控制 中心SCC
用户链路 馈送链路
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续1
ETSI(欧洲电信标准协会)建议的卫星个人通信网络结构
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
PSTN
（a）
非静止 轨道卫星 星际链路
星际链路 非静止
轨道卫星
非静止 轨道卫星
（b）
轨间链路 非静止 轨道卫星
星际链路
静止 轨道卫星
轨间链路
非静止 轨道卫星
传输延时等于两个非静止轨道卫星半跳的延时加上非静止轨道卫 星到静止轨道卫星的一跳的延时。在该结构中，为保证非静止轨
道卫星的全球性互连，需要至少3颗静止轨道中继卫星。
13
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续6
系统空间段
► 空间段提供网络用户与信关站之间的连接； ► 空间段由1个或多个卫星星座构成，每个星座又涉及到一系列轨道参数和独
非静止 轨道卫星
9
（c）
（d）
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续2
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（a）中，空间段采用透明转发器，系统依赖于地面网络来 连接信关站，卫星没有建立星际链路的能力，移动用户间的呼叫 传输延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上信关站间 的地面网络传输延时。全球星系统采用该结构方案为移动用户提
一跳的传输延时。
11
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续4
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（c）使用了星际链路来实现相同轨道结构的卫星进行互连 。系统仍然需要信关站来完成一些网络功能，但对其的依赖性已 经下降。移动用户间的呼叫传输延时是变化的，依赖于在卫星和 星际链路构成的空中骨干网络路由选择。铱系统采用该结构方案
供服务。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续3
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（b）同样没有采用星际链路，使用静止轨道卫星提供信关 站之间的连接。静止卫星的使用减少了系统对地面网络的依赖， 但会带来数据的长距离传输。该结构中，移动用户间的呼叫传输 延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上静止轨道卫星
为移动用户提供服务。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续5
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（d）中使用了双层卫星网络构建的混合星座结构。非静止 轨道卫星使用星际链路进行互连，使用轨间链路（IOL：InterOrbit Links）与静止轨道数据中继卫星互连。移动用户间的呼叫
概况二
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概况三
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2
第5章 移动卫星通信系统
5.1 移动卫星通信系统概述
移动卫星通信(MSS)又称为卫星移动通信，是指利用 卫星转接实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互 通信。
3
第5章 移动卫星通信系统 移动卫星通信系统以VSAT和地面蜂窝移动通信为基础 ，结合空间卫星多波束技术、星载处理技术、计算机和微 电子技术的综合运用，是更高级的智能化新型通信网，能 将通信终端延伸到地球的每个角落，实现“世界漫游”， 从而使电信业产生质的变化。因此，它可以看成是陆地移 动通信系统的延伸和扩展。
卫星与地面移动通信系统的比较
卫星移动通信系统 易于快速实现大范围的完全覆盖
全球通用
地面移动通信系统
覆盖范围随地面基础设施的建设 而持续增长
多标准，难以全球通用
频率利用率低
频率利用率高（蜂窝小区小）
遮蔽效应使得通信链路恶化
适合于低人口密度、有限业务量的 农村环境
提供足够的链路余量以补偿信号衰落 适用于该人口密度、大业务量的城市环境
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第5章 移动卫星通信系统
卫星移动通信系统发展过程
第一代卫星移动通信系统：模拟信号技术
·1976年，由3颗静止卫星构成的MARISAT系统成为第1个提供海事移动通信服务的 卫星系统（舰载地球站40W发射功率，天线直径1.2米） ·1982年，Inmarsat-A成为第1个海事卫星移动电话系统
第二代卫星移动通信系统：数字传输技术 ·1988年，Inmarsat-C成为第1个陆地卫星移动数据通信系统 ·1993年，Inmarsat-M和澳大利亚的Mobilesat成为第1个数字陆地卫星移动电话系统
第5章 移动卫星通信系统
第5章 移动卫星通信系统
➢ 5.1 ➢5.2移动卫星通信系统的网络结构 ➢ 5.3 国际移动卫星通信系统(INMARSAT) ➢ 5.4 静止轨道区域移动卫星通信系统 ➢ 5.5 ➢ 5.6 卫星导航定位系统 ➢习题
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第5章 动卫星通信系统
整体概述
概况一
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立的卫星参数； ► 空间段轨道参数通常根据指定覆盖区规定的服务质量（QoS）要求，在系
统设计的最初阶段便确定； ► 空间段的设计可采用多种方法，取决于轨道类型和星上有效载荷所采用的
第5章 移动卫星通信系统 从“移动”角度来看，MSS有三种情形：第一种为卫 星不动(同步轨道卫星)，终端动；第二种为卫星动(非同步 轨道卫星)，终端不动；第三种为卫星动(非同步轨道卫星) ，终端也动。由于MSS充分发挥了卫星通信的优势和特点 ，它不仅可以向人口密集的城市和交通沿线提供移动通信 ，也可以向人口稀少的地区提供移动通信。尤其是对正在 运动中的汽车、火车、飞机和轮船，以及个人进行通信更 具有特殊意义。其业务范围包括单向和双向无线传信、话 音、数据、定位等。
支持公文包大小的终端 ·1996年，Inmarsat-3可支持便携式的膝上型电话终端
第三代卫星移动通信系统：手持终端 ·1998年，铱（Iridium）系统成为首个支持手持终端的全球低轨卫星移动通信系统 ·2003年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）
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第5章 移动卫星通信系统
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构
卫星移动通信系统的基本网络结构
空间段
星际链路
网络控制 中心NCC
手持终端 移动终端
信关站
用户段
PSTN/PLMN 核心网
地面段 8
用户信息 管理系统 卫星控制 中心SCC
用户链路 馈送链路
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续1
ETSI(欧洲电信标准协会)建议的卫星个人通信网络结构
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
非静止 轨道卫星
PSTN
（a）
非静止 轨道卫星 星际链路
星际链路 非静止
轨道卫星
非静止 轨道卫星
（b）
轨间链路 非静止 轨道卫星
星际链路
静止 轨道卫星
轨间链路
非静止 轨道卫星
传输延时等于两个非静止轨道卫星半跳的延时加上非静止轨道卫 星到静止轨道卫星的一跳的延时。在该结构中，为保证非静止轨
道卫星的全球性互连，需要至少3颗静止轨道中继卫星。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续6
系统空间段
► 空间段提供网络用户与信关站之间的连接； ► 空间段由1个或多个卫星星座构成，每个星座又涉及到一系列轨道参数和独
非静止 轨道卫星
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（c）
（d）
第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续2
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（a）中，空间段采用透明转发器，系统依赖于地面网络来 连接信关站，卫星没有建立星际链路的能力，移动用户间的呼叫 传输延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上信关站间 的地面网络传输延时。全球星系统采用该结构方案为移动用户提
一跳的传输延时。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续4
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（c）使用了星际链路来实现相同轨道结构的卫星进行互连 。系统仍然需要信关站来完成一些网络功能，但对其的依赖性已 经下降。移动用户间的呼叫传输延时是变化的，依赖于在卫星和 星际链路构成的空中骨干网络路由选择。铱系统采用该结构方案
供服务。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续3
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（b）同样没有采用星际链路，使用静止轨道卫星提供信关 站之间的连接。静止卫星的使用减少了系统对地面网络的依赖， 但会带来数据的长距离传输。该结构中，移动用户间的呼叫传输 延时至少等于非静止轨道卫星两跳的传输延时加上静止轨道卫星
为移动用户提供服务。
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第5章 移动卫星通信系统 卫星移动通信系统网络结构 续5
ETSI建议的卫星个人通信网络结构
► 结构（d）中使用了双层卫星网络构建的混合星座结构。非静止 轨道卫星使用星际链路进行互连，使用轨间链路（IOL：InterOrbit Links）与静止轨道数据中继卫星互连。移动用户间的呼叫
概况二
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第5章 移动卫星通信系统
5.1 移动卫星通信系统概述
移动卫星通信(MSS)又称为卫星移动通信，是指利用 卫星转接实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互 通信。
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第5章 移动卫星通信系统 移动卫星通信系统以VSAT和地面蜂窝移动通信为基础 ，结合空间卫星多波束技术、星载处理技术、计算机和微 电子技术的综合运用，是更高级的智能化新型通信网，能 将通信终端延伸到地球的每个角落，实现“世界漫游”， 从而使电信业产生质的变化。因此，它可以看成是陆地移 动通信系统的延伸和扩展。
卫星与地面移动通信系统的比较
卫星移动通信系统 易于快速实现大范围的完全覆盖
全球通用
地面移动通信系统
覆盖范围随地面基础设施的建设 而持续增长
多标准，难以全球通用
频率利用率低
频率利用率高（蜂窝小区小）
遮蔽效应使得通信链路恶化
适合于低人口密度、有限业务量的 农村环境
提供足够的链路余量以补偿信号衰落 适用于该人口密度、大业务量的城市环境
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第5章 移动卫星通信系统
卫星移动通信系统发展过程
第一代卫星移动通信系统：模拟信号技术
·1976年，由3颗静止卫星构成的MARISAT系统成为第1个提供海事移动通信服务的 卫星系统（舰载地球站40W发射功率，天线直径1.2米） ·1982年，Inmarsat-A成为第1个海事卫星移动电话系统
第二代卫星移动通信系统：数字传输技术 ·1988年，Inmarsat-C成为第1个陆地卫星移动数据通信系统 ·1993年，Inmarsat-M和澳大利亚的Mobilesat成为第1个数字陆地卫星移动电话系统
第5章 移动卫星通信系统
第5章 移动卫星通信系统
➢ 5.1 ➢5.2移动卫星通信系统的网络结构 ➢ 5.3 国际移动卫星通信系统(INMARSAT) ➢ 5.4 静止轨道区域移动卫星通信系统 ➢ 5.5 ➢ 5.6 卫星导航定位系统 ➢习题
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第5章 动卫星通信系统
整体概述
概况一
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立的卫星参数； ► 空间段轨道参数通常根据指定覆盖区规定的服务质量（QoS）要求，在系
统设计的最初阶段便确定； ► 空间段的设计可采用多种方法，取决于轨道类型和星上有效载荷所采用的