卫星通信知识点

卫星通信卫星通信：是指利用人造地球卫星作为终极辗转发或发射无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信。

（特点：它覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信频带宽、容量大、机动灵活，因而在国际和国内通信领域中，成为不可缺少的通信手段）卫星通信系统：由空间分系统、通信地球站、跟踪遥测及指令分系统、监控管理分系统四大功能部分组成。

（①跟踪遥测及指令系统对卫星进行跟踪测量控制其准确进入静止轨道上的指定位置，并对在轨卫星的轨道位置及姿态进行监视和校正。

②监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的监测和业务开通后的例行监测和控制，以便保证通信卫星的正常运行和工作。

③空间分系统指通信卫星）卫星转发器：装在卫星上的收、发系统称为转发器，作用是接受由各地面站发来的信号，经变换频率和放大后，再发给各收端站。

它主要是由天线、接收设备、发射设备和双工器组成。

（主要的功能收到地面发来的信号（上行信号）后，进行低噪声发大，然后混频，混频后的信号再进行功率放大，然后发射回地面（下行信号）。

上行信号和下行信号的频率是不同的，这是为了避免在卫星天线中产生同频率信号干扰）卫星通信频率选择中考虑的损耗(电波传播的特点)工作频段的选择主要考虑电离层的反射、吸收；对流层的吸收、散射损耗等因数与频率的关系。

常用波段：L波段（1.6/1.5GHz）C波段（6.0/4.0GHz ）Ku波段（14.0/12.0GHz 14.0/11.0GHz）Ka波段30/20GHz）一般工作频率选择在1-10GHz，最理想为4-6GHz。

考虑的传播损耗：1.自由空间的传播损耗。

2.大气损耗（对流层的影响和电离层的影响）3.移动卫星通信电波的衰落现象（多径传播和多径衰落）4.多普勒频移（由于通信双方相对位置在移动时，由多普勒效应引起的附加频移）同步卫星：如果卫星的轨道是圆形且在赤道轨道上，卫星离地面约35860km时，其飞行的方向与地球自转的方向相同，则从地面上任何一点看去，卫星都是相对静止的，这种对地静止的同步卫星简称为静止卫星。

（利用静止卫星作为中继站的通信系统，称为静止卫星通信系统。

）信道：目前常用的多址方式有FDMA/TDMA/CDMA/SDMA在信道分配技术中，信道的含义，在FDMA中是指各地球站占用的频段；在TDMA中指各地球站占用的时隙；在CDMA中是指各地球站使用的码型。

信道利用率问题编码方式选择的原则：①保证话音质量-数码率越高越好②有较高的信道利用率-数码率越低越好两类编码技术：①波形编码（将时域信号直接编为数字代码如PCM、ADPCM等。

）②参量编码（抽取频域特征参量或其它参量进行数字编码的方式，如线性预测声编码器 LPC 等。

一般常用 ADPCM 方式）卫星通信中的差错控制与扰码差错控制（1）前向纠错（FEC）码是一种无反馈的差错控制方式，依靠在编码过程中选用适当的纠错码，在接收端进行识别纠错。

特点：不需要重发，适合于传输时延大的白噪声信道。

前向纠错码（FEC）分为分组码和卷积码两大类。

①分组码主要采用：循环冗长校验（CRC）码和循环（BCH）码②卷积码主要采用：代数译码和概率译码两种方法。

（2）重传技术是一种反馈差错控制方式，采用双向信道，当接收端收到信号被判有误时，反NAK信号要求重发，直到信号被确认，反馈ACK(acknowledge)信号时，再发送下一组信号。

特点：由于卫星信道时延太长（单边时延为0.27秒），重传方式适合于非实时的数据信息传输。

重传技术（ARQ）分三种类型（停止与等待ARQ/连续ARQ/有选择的ARQ）信道的分配方式：①预分配方式（PA）②按需分配方式（DAMA）③随机分配方式（RA）多径传播和多径衰落：①高频电波在传播过程中，往往经过了反射、散射、绕射等途径，最后以合成波的形式到达接收天线，这种传输方式称为多径传播。

②在多径传播的过程中，由于传播途径变化引起的衰落现象称为多径衰落。

信道的预分配方式（PA）：每个地球站预先分配一个专用的上行和下行载波频率，其他地球站要接收某一地球站信号时，必须具备接收该站频率的条件。

优点：技术成熟、工作可靠等，适合用于站少而容量大的场合。

缺点：转发器同时放大多个载波，存在互调干扰。

①采用最多的方式：模拟制—频分多路复用—调频—频分多址—预分配（FDM/FM/FDMA/PA）②当前发展最快的一种方式为：数字制—时分多路复用—数字调相—频分多址—预分配（TDM/PSK/FDMA/PA）卫星通信体制：是指卫星通信系统的工作方式（即采用的信号传输方式，信号处理方式和信号交换方式等）指以下两方面内容：①卫星通信采用的信号传输方式-多路复用方式②信号处理和交换方式（调制方式/编码方式/多址连接方式）卫星通信采用的多路复用和调制方式广泛采用的多路复用方式为频分多路(FDM)和时分多路(TDM)两种。

调制方式：由于不同的数字调制方式具有不同的功率利用率和频带利用率，综合两方面考虑，现在主要采用二相移相键控和四相移相键控调制方式。

随着转发器线性技术的发展，也有采用正交调幅QAM方式，以提高频率利用率。

互调干扰：由于放大器存在非线性，在放大过程中不可避免地要产生谐波，而FDMA方式卫星转发器要同时放大多个载波，各个载波产生的谐波将互相影响，形成的干扰称为互调干扰。

多址连接方式与多路复用多址通信是指卫星天线波束覆盖区内的任何地球站可以通过共同的卫星进行双边或多边通信联接，常称之为“多址联接”多址联接方式（频分多址FDMA/时分多址TDMA/码分多址CDMA/空分多址SDMA）数字制多路复用频分多址方式：TDM/PSK/FDMA多路信号通过PCM调制后进行时分复用，以四相绝对移相键控（QPSK）对载波频率调制。

根据载波频率的不同区分站址。

TDMA系统的帧帧:在TDMA方式中，卫星转发器以循环的方式将时隙分配给各站使用，循环的一个重复周期称为一帧。

分帧:每一帧中各站使用的时隙称为分帧。

输出功率退回和输出补偿：为了抑制因互调干扰所引起的噪声，需要使总输入信号功率从饱和点减少一定数值，通常把行波管放大单个载波时的饱和输出电平与放大多个载波时工作点的总输出电平之差称为输出功率退回或输出补偿；而把放大单个载波达到饱和输出时的输入电平与放大多个载波时工作点的总输入电平之差称为输入功率退回或输入补偿。

等效噪声温度：将环境温度为T0时放大器内部噪声在输出端产生的噪声功率折算到输入端热噪声在输出端产生同样大小的噪声功率时所对应的绝对温度Te，叫做等效噪声温度VSATVSAT：（定义）即甚小天线地球站，由于天线口径可以做得很小，所以称之甚小天线地球站。

VSAT是一种工作在C频段（4-6GHz）或Ku频段（11-14GHZ）的一种小型高度软件控制的卫星地球站。

用途：可以实现VSAT终端用户之间的数据、话音、传真、广播、图像、电视等通信。

主要特点：①适用于各种数据和话音VSAT系统。

②70MHz中频接口。

③模块结构，维护扩容方便。

VSAT网络的主要优点有：1.经济效益好。

2.组网灵活，在VSAT网络中增加、减少或搬迁VSAT站都十分容易，网中用户不受地理位置及复杂的通信线路限制。

3.信道误码率低，容易构成端对端的独立专用通信网。

VSAT系统在Internet接入方面的应用主要有以下几种方式： 1.为大型ISP提供远程Internet连接 2.扩展Internet到边远地区并在ISP间提供链接 3.直连到计算机（包括连接到LAN服务器双跳方式：由于小站EIRP较小，星载转发器增益有限，小站之间的通信必须以：小站-卫星-主站-卫星-小站的方式（双跳方式）完成。

内向传输和外向传输：外向：主站-卫星-小站内向：小站-卫星-主站宇宙窗口：微波能穿透电离层，因而成为卫星通信、全球卫星导航及人类探测外层空间的“宇宙窗口”移动卫星通信系统：移动卫星通信是指利用卫星转发器构成的通信链路，使移动体之间或移动体与固定体之间建立的通信。

因此它可以看成是陆地移动通信系统的延伸和扩展。

范·艾伦带：在地球大气层以外，由高能电子和质子组成的辐射带（1000km以上高空）。

卫星必须避开这些区域。

卫星轨道：①低地球轨道(LEO)卫星(Hmax＜5000Km运行周期 2-4 小时)②中地球轨道(MEO)卫星（5000Km ＜Hmax＜20000Km运行周期4-12小时）③高地球轨道(HEO)卫星（Hmax＞20000Km运行周期12小时以上）④同步地球轨道(GEO)卫星(Hmax≈35860Km运行周期24小时)几种卫星通信系统:①静止轨道（GEO）区域移动卫星通信系统(国际移动卫星INTELSAT（IS） IS具有以下特点：1.系统庞大，用户广泛。

2.IS在系统容量、可靠性、可联接性和经济性方面，均居世界前列。

3.技术先进，不断创新。

②低轨道（LEO）移动卫星通信系统（铱星系统、全球星系统）：低轨道移动卫星通信系统是位于500Km-1500Km高度范围的多颗卫星组成的全球移动通信系统低轨卫星系统的主要优点：1）、信号传输时延小。

2）、地面终端设备简单、造价低，是手持式终端的最佳方式。

3）、卫星造价低、发射容易。

天线的波束：描绘以天线为中心，空间辐射电磁场能量分布情况或辐射辐射场在空间某方向上能量集中程度的图形，称为天线方向图。

天线方向图曲线上某点到天线中心距离表示天线在该点对应方向上的增益。

主波束（主瓣）：对应于最大增益的波束；旁瓣：其它波束。

以主波束增益峰值向轴两侧各下降3dB的半功率点宽度，称为波束宽度。

自由空间传播损耗LP 天线增益有效全向辐射功率载波接收功率载噪比C／N。