现代通信概论：卫星通信
了解通信技术中的卫星通信原理
了解通信技术中的卫星通信原理卫星通信原理是在现代通信技术中起着重要作用的一种通信方式。
它利用人造卫星作为中继站点，将信息从发送者传输到接收者，实现了全球范围内的高效通信。
本文将详细介绍卫星通信的原理、工作方式以及应用领域。
卫星通信的原理主要包括发送端、卫星和接收端三个主要组成部分。
发送端通过天线将待发送的信号转换为电磁波，并发射至空中。
接下来，卫星作为中继站接收到发射的信号，并在空中进行放大和频率转换。
卫星将处理过的信号以更高的功率重新发送到接收端，并通过天线接收端进行接收和解码。
卫星通信的工作方式可以分为两种：地球站与地球站之间的通信和地球站与移动终端之间的通信。
在地球站与地球站之间的通信中，发送端和接收端分别与各自的地球站连接，通过中继卫星实现信号传输。
这种方式适用于长距离通信和跨国通信等场景。
而在地球站与移动终端之间的通信中，发送端和接收端分别与地面设备和移动终端设备连接，通过中继卫星实现信号传输。
这种方式适用于移动通信和卫星广播等场景。
卫星通信具有许多优势和应用场景。
它能够实现全球范围内的通信覆盖，无论是海洋、沙漠还是偏远地区，都可以实现远程通信。
卫星通信具有高速传输和大容量的优势，能够支持大规模的数据传输和视频传输。
卫星通信还具有抗干扰和抗破坏的特点，能够在自然灾害或战争等极端环境下保持通信链路的稳定性。
卫星通信在许多领域都有广泛的应用。
在电视广播领域，通过卫星传输可以实现全球范围内的信号覆盖，提供高清晰度的电视频道。
在移动通信领域，卫星通信可以提供边缘地区和偏远地区的通信服务，弥补地面通信的不足。
再次，在军事和航空领域，卫星通信可以实现长距离通信和导航定位，提高战场作战和航空安全的效率。
卫星通信还在气象预报、灾害监测、科学研究等方面发挥着重要作用。
然而，卫星通信也面临着一些挑战和限制。
卫星通信的投资成本和运营成本较高，对于一些发展中国家来说可能不太可承受。
天气条件和大气层等因素都可能对卫星信号的传输造成干扰和衰减。
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
卫星通信工作原理
卫星通信工作原理卫星通信是通过人造卫星的中继，实现地球任意两点之间的通信。
它已经成为现代通信领域中不可或缺的一部分。
在这篇文章中，我将详细介绍卫星通信的工作原理。
第一部分：卫星通信的基本原理在卫星通信系统中，主要有三个关键的要素：地面站，卫星和用户终端。
地面站用于与用户终端进行通信，并将信息传输到卫星上。
卫星则起到中继信号的作用，将信号从一个地方传输到另一个地方。
用户终端则负责接收和发送信息。
第二部分：卫星通信的具体过程卫星通信的具体过程可以分为以下几个步骤：1. 用户终端发起通信请求。
用户终端向地面站发送通信请求，包括要发送的信息以及目标地点。
2. 地面站与用户终端建立连接。
地面站收到用户终端的请求后，会进行身份验证，并建立与用户终端的通信连接。
3. 地面站将信息传输到卫星上。
一旦与用户终端建立了连接，地面站会将要发送的信息转换成合适的信号，并通过天线将信号发送到卫星上。
4. 卫星接收并中继信号。
卫星接收到从地面站发送的信号后，会对信号进行处理和放大，并通过天线将信号传输到另一地点。
5. 目标地的卫星接收信号。
目标地的卫星接收到信号后，会再次进行处理和放大，并通过天线将信号发送到地面站。
6. 地面站将信号传送给用户终端。
地面站接收到来自卫星的信号后，会将信号转换成用户终端可读的信息，并将其发送给用户终端。
第三部分：卫星通信的优势和应用范围卫星通信相比于其他通信方式，具有以下几个优势：1. 覆盖范围广。
卫星通信可以覆盖地球上的任何一个角落，不受地理位置的限制。
2. 传输距离远。
卫星通信可以实现地球上两点之间的远距离通信，无需进行中继。
3. 抗干扰能力强。
由于卫星通信的信号经过空间传输，相对于地面通信更加稳定，可以抵抗干扰。
卫星通信在许多领域中都有广泛的应用，例如：1. 电视和广播。
卫星通信可以将电视和广播信号传输到全球各地，实现全球范围内的节目传输。
2. 移动通信。
卫星通信可以实现移动电话和卫星电话之间的通信，特别适用于偏远地区或灾区。
卫星通信的基本原理
卫星通信的基本原理卫星通信是一种利用人造卫星作为中继站，将信号传输至地面或其他卫星的通信方式。
它在现代通信领域具有重要的地位和作用。
本文将介绍卫星通信的基本原理。
卫星通信的基本原理是利用卫星作为信号的中继站。
卫星通信系统由地面站、卫星和用户终端组成。
用户终端通过地面站向卫星发送信号，卫星接收到信号后再将信号转发给另一个地面站或用户终端。
这种中继的方式使得信号可以覆盖较大范围，实现远距离的通信。
卫星通信的工作原理主要包括发射、传输和接收三个过程。
在发射过程中，地面站通过指定的频率将信号发送给卫星。
卫星接收到信号后，经过一系列的处理，包括频率转换、放大和编码等，再将信号通过天线发射出去。
传输过程中，信号在太空中传播，经过大气层的影响，会有一定的衰减和时延。
接收过程中，另一个地面站或用户终端的天线接收到信号后，经过解码和处理，将信号转换为可读的信息。
卫星通信的频段主要分为C频段、Ku频段和Ka频段等。
不同的频段有不同的特点和应用场景。
C频段适合于广播和电视传输，Ku频段适合于直播和互联网接入，Ka频段适合于高速宽带通信。
通过合理选择频段，可以满足不同通信需求。
卫星通信的优点在于覆盖范围广、传输速度快和抗干扰能力强。
由于卫星通信的信号可以覆盖较大范围，因此可以实现全球通信。
传输速度方面，卫星通信可以达到很高的速度，适用于大容量数据的传输。
而且，卫星通信的抗干扰能力强，可以有效应对信号被干扰或遭受攻击的情况。
然而，卫星通信也存在一些挑战和限制。
首先，卫星通信的信号传播存在一定的时延，这对于实时通信和高频率交互的应用可能会造成一定的影响。
其次，由于卫星通信需要建立和维持一套完整的系统，所以成本相对较高。
此外，由于卫星通信的信号在传播过程中会受到大气层的影响，所以在恶劣的天气条件下，可能会导致信号质量下降。
卫星通信的基本原理是利用卫星作为信号的中继站，实现远距离的通信。
通过发射、传输和接收三个过程，卫星通信可以覆盖广泛的范围，传输速度快且抗干扰能力强。
卫星通信系统概述
卫星通信系统概述
卫星通信系统是指利用卫星进行通信的一种系统。
卫星通信系统利用
地球上的通信站与卫星进行通信，再通过卫星之间的通信连接实现全球范
围内的通信。
它具有广泛的覆盖范围、高可靠性和持续连接的特点，是现
代通信领域的重要组成部分。
卫星通信系统由地面控制站、卫星及通信设备组成。
地面控制站负责
管理整个系统，并通过射频系统与卫星进行通信。
卫星作为通信中继器，
负责接收、放大和转发信号。
通信设备包括地球站、航天器和卫星地面站，用于连接用户和卫星。
1.广域覆盖能力：卫星通信系统通过卫星之间的通信连接，可以实现
全球范围内的通信覆盖，即使在边远地区也能进行通信。
2.高可靠性：由于卫星通信系统具有多点接入的特点，即使一些通信
节点故障，通信仍然可以通过其他节点进行。
3.持续连接：卫星通信系统可以提供持续的通信连接，不受地理位置
和时间的限制，方便用户进行长时间的通信。
4.大容量传输：卫星通信系统具有较大的带宽和传输速率，可以同时
传输多个通道和大量的数据。
5.灵活性：卫星通信系统可以根据需求进行调整和扩展，适用于不同
规模和需求的通信应用。
然而，卫星通信系统也存在一些挑战和限制：
1.高成本：卫星通信系统的建设和运营成本较高，包括卫星的制造和
发射、地面控制站的建设和维护等。
2.延迟问题：由于信号需要经过地面站、卫星和地面站的传输，卫星通信系统存在一定的信号传输延迟，不适用于实时性要求较高的应用。
3.天气影响：卫星通信系统受天气条件的影响较大，特别是在恶劣天气下，如暴风雨或大雪，信号传输可能会受到干扰或中断。
卫星 通信
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4. 1卫星通信的基本概念
通常，把以宇宙飞行体为对象的无线电通信统称为宇宙通信，但按照国 际电联的规定，它正式的名称为宇宙无线电通信。共同进行宇宙无线电 通信的一组宇宙站和地球站叫作宇宙系统，这里宇宙站是指设在地球大 气层之外的宇宙飞行体(如人造通信卫星、宇宙飞船等)或其他天体(如月 球或别的行星)上的通信站。宇宙通信有3种基本形式，如图4. 2所示， 包括:
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4. 1卫星通信的基本概念
4. 1. 4静止卫星通信的特点
1.静止卫星通信系统的主要优势 (1)通信距离远，且费用与通信距离无关。由图4.4可见，利用静止卫星，
最大通信距离高达18 000 km，且建站费用和运行费用不因通信站之间 的距离远近及两站之间地面上的自然条件的恶劣程度而变化。这在远距 离通信时，比地面微波中继、电线、光缆、短波通信等有明显的优势。 除了国际通信外，在国内或区域通信中，尤其对边远的城市、农村和交 通、经济不发达的地区，卫星通信是极有效的现代通信手段。 (2)覆盖面积大，可进行多址通信。许多其他类型的通信手段，通常只能 实现点对点通信。例如，地面微波中继线路只有干线或分支线路上的中 继站方能参与通信，不在这条线上的点无法利用它进行通信。
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第十二章网络营销实施与控制
教学目标 本章知识点及技能点 导入案例 第一节 网络营销实施管理 第二节 网络营销组织机构 第三节 网络营销风险控制 .4是静止卫星与地球相对位置的示意图。从卫星向地球引两条切线， 切线夹角为17. 320，两切点间的弧线距离为18 101 km，可见在这个卫 星电波束覆盖区内的地球站均可通过卫星实现通信。
什么是卫星通信
什么是卫星通信卫星通信是指利用人造卫星作为中继器来传输通信信号的一种无线通信技术。
它通过将信号发送到地球上的卫星，再由卫星转发到目标接收站，实现远距离的通信。
卫星通信在现代社会中发挥着重要的作用，广泛应用于电视广播、电话通信、互联网接入等领域。
卫星通信系统主要由三个组成部分构成：卫星、地面站和用户终端。
卫星是核心部分，它通过携带发射器和接收器来接收地面站发送的信号，并将信号转发到目标地区。
地面站负责与卫星进行通信，它包括发射器和接收器，用于发送和接收信号。
用户终端是最终的通信终端，可以是个人使用的手机、电视接收器等设备。
卫星通信系统的工作原理是基于无线电波的传输。
地面站通过指向特定的卫星，并发送信号到卫星上。
卫星接收到信号后，通过转发器将信号重新发送到目标地区的地面站。
地面站再将信号传输到用户终端，实现通信。
卫星通信系统具有许多优点。
首先，它可以实现全球范围内的通信覆盖，无论目标地区有多远，只要有卫星覆盖，就可以进行通信。
其次，卫星通信具有高带宽的特点，可以传输大量的数据，适用于高速的数据传输需求，如互联网接入、视频流媒体等。
此外，卫星通信还具有抗干扰能力强、抗灾害能力强等优势。
然而，卫星通信也存在一些限制和挑战。
首先，卫星通信的延迟较高，因为信号需要经过卫星的中转，再传输到目标地区。
这对实时性要求较高的应用，如在线游戏、实时视频通话等可能造成一定的影响。
其次，卫星通信设备的成本较高，包括卫星的制造和发射成本，以及地面站和用户终端的设备成本。
这限制了卫星通信的普及和应用范围。
总的来说，卫星通信是一项重要的无线通信技术，可以实现全球范围内的通信覆盖，并且具有高带宽、抗干扰能力强等优势。
随着技术的不断发展，卫星通信将在更多领域得到应用，并为人们的生活带来更多便利。
现代通信技术3(卫星通信)课件ppt
卫星轨道类型及特点
地球同步轨道（GEO）
低地球轨道（LEO）
卫星运行周期与地球自转周期相同， 相对地面位置固定，适合大范围覆盖 和连续通信。
卫星运行轨道离地面较近，通信时延 小，但覆盖区域有限，需要多个卫星 组成星座才能实现全球覆盖。
中地球轨道（MEO）
卫星运行周期较地球自转周期长，但 较低轨道高，可实现全球覆盖和较好 的通信性能。
包括卫星轨道、频段、调制方式等基本概 念和原理。
详细介绍了卫星、地球站、控制系统等组 成部分及其功能。
卫星通信链路分析
卫星通信网络与协议
对上行链路、下行链路以及整个通信链路 的性能进行了深入的分析。
讲解了卫星通信网络的拓扑结构、协议体系 以及关键技术。
新型卫星通信技术发展趋势预测
高通量卫星通信技术
解密算法原理
加密算法实现
解密算法实现
解释与加密算法相对应 的解密算法原理。
详细阐述加密算法的实 现过程，包括密钥生成、
加密解密流程等。
详细阐述解密算法的实 现过程，包括密钥管理、
解密流程等。
可靠性保障策略制定和实施过程
制定可靠性保障策略
根据卫星通信网络的特点和需求，制定相应 的可靠性保障策略。
实施可靠性保障措施
行业应用前景拓展思考
海上通信领域
卫星通信技术可实现海上船舶与陆地之间 的实时通信，提高海上运输的安全性和效
率。
A 航空航天领域
卫星通信技术在航空航天领域具有 广泛的应用前景，如飞机导航、无
人机遥控等。
B
C
D
偏远地区通信覆盖
卫星通信技术可解决偏远地区的通信覆盖 问题，为当地居民提供基本的通信服务。
应急通信领域
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卫星通信上下行通信频率
政府、军事：x频段的8／7GHz频段
上行频率为7.9GHz～8.4GHz 下行频率为7.25~7.75GHz。
这样，将民间卫星通信频段和政府部门、军事 部门卫星通信频段分开，可以避免相互之间的 干扰。
5.4.1概述
波通信系统。
5.4.1概述
卫星通信是地球上多个地球站（包括陆地、 水面和大气层）利用空中人造通信卫星作为 中述
2．卫星的轨道 卫星通信的轨道 （1）轨道形状 圆形：地球的中心处于圆形轨道的圆心 椭圆形：地球的中心应处于椭圆轨道一个焦点上 （2）卫星轨道倾角 赤道轨道：卫星轨道平面与地球赤道平面重合，
多颗静止卫星）
5.4.2卫星通信的发展及应用
1．卫星通信的发展 卫星通信概念的提出可以追溯到1945年，英
国空军雷达军官阿瑟．克拉克在《无线电世 界》上发表了“地球外的中继站”，最先提 出了利用静止卫星进行通信的设想，约20年 之后，人类就实现了这个设想。
下面分别介绍国际上卫星通信的发展和我国 的发展。
一是在国际卫星通信系统中，如果两个相距甚远，分别 位于两个卫星覆盖区内，而处于它们的“共视区”之外 的地球站之间的通信，必须采用双跳工作方式才能进行 卫星通信，参见图5-28(a)所示情况。
二是在被同一颗卫星所覆盖的、卫星通信“星形网络” 远、近地球站之间的通信，必须采用如图5-28 (b)所示 的双跳工作方式才能进行卫星通信。注意，图5-28 (b) 中的中央主站，就是星形网络的中心结点。
ku 频段的14／11GHz频段
上行频率为14～14.5GHz 下行频率为11.7～12.2GHz， 或为10.95～11.2GHz和11.45GHz～11.7GHz 并已用于卫星通信和卫星广播业务中。
目前卫星通信又使用ka频段的30／20GHz 频段，
上行频率为27.5~31GHz 下行频率为17.7～21.2GHz； 可利用带宽可达3500MHz
行频率；通信卫星发射，地球站接收所使用的频 率叫做下行频率。 卫星通信的工作频段常用：上（下）行（线）／ 下（上）行（线）频段来表示
比如，6／4GHz频段
上下行分开是为了免于相互干扰。
目前大都实用C波段的6／4GHz频段
上行频率为5.925～6.425GHz； 下行频段为3.7～4.2GHz。
卫星的轨道与地球赤道平面相重合、且离地 球表面高度为35786.6km的圆形轨道上沿与地 球的自转方向相同的方向飞行，则卫星绕地 球一周的时间为23小时56分04秒。 同步卫星的通信范围
卫星所能照射的地球上区域 全球表面积的42.4%
5.4.1概述
4．卫星通信工作频段 地球站发射，通信卫星接收所使用的频率叫做上
中 轨 道 （ MEO ） 。 高 度 为 2000km ～ 20000km 或 3000km ～ 20000km， 周 期 约 为 5h～6h（对约10000km高度而言）
高轨道（HEO）。通常高度在20000km以 上，周期大于12h。
5.4.1概述
3. 同步卫星（静止卫星）卫星通信的通信范围 何谓同步卫星：
5.4.2卫星通信的发展及应用
(1)国际上的发展 国际上卫星通信的发展大致经过如下几个时
期： 1957年10月4日，原苏联发射了世界上第一
颗人造卫星。
1963年7月美国宇航局发射的“同步2 号”(试验星)静止卫星首次进入静止轨道， 为卫星通信的迅速发展铺平了道路。同年10 月克服了许多技术上的困难，利用该卫星向 全世界转播了东京奥运会的实况。
这种同时实现多个方向、多个地球站之间直接通信的特 性称为多址连接。
通信频率宽，传输容量大，适于多种业务传 输
通信线路稳定可靠，通信质量高
通信电路灵活
5.4.1概述
（2）缺点 两极地区为通信盲区，高纬度地区通信效果不佳。 卫星发射和控制技术比较复杂； 存在日凌中断现象 有较大的信号延迟和回声（波）干扰
卫星通信
5.4 卫星通信
5.4.1概述 5.4.2卫星通信的发展及应用 5.4.3通信卫星与地球站 5.4.4卫星通信系统的基本组成 5.4.5卫星通信中的多址方式 5.4.6卫星通信新技术
5.4 卫星通信
5.4.1概念 1．卫星通信的定义卫星通信系统的组成 卫星通信：以人造地球卫星作为中继站的微
即轨道倾角为0° 极地轨道：卫星轨道平面与地球南北极的轴线重
合，即轨道倾角为90° 倾斜轨道：卫星轨道平面与地球赤道平面之间的
夹角在0°～90°之间
5.4.1概述
（3）卫星轨道离地面的高度 按卫星轨道离地面的高度分成：
低轨道（LEO）。高度为500km～2000km 或500km～3000km（许多在1500km以下）， 运行周期约2～4小时
在同步卫星通信系统中，从地球站发射的信号经过卫星 转发到另一地球站时，单程传播时间约为0．27s。进行 双向通信时，往返传播延迟约为0.54s。所以通过卫星打 电话时，讲完话后要等半秒钟才能听到对方的回话，使 人感到很不习惯。
通信卫星有一定的寿命 轨道上所能容纳的卫星数目有限（截至08年，250
5.4.1概述
5.卫星通信的线路——单跳和双跳 所谓“跳”，是指电磁波以某个“转接体”
为跳板，在天空与地面之间来回跳跃传播 单跳：只经过通信卫星一跳（静止卫星大都
采用单跳） 单跳工作方式 双跳 双跳：信号经过通信卫星两次转发
5.4.1概述
在静止卫星通信系统中，大多采用单跳工作方式。 在以下两种情况，需采用双跳工作方式：
5.4.1概述
6. 卫星通信的特点 （1）优点 通信距离远，而通信的成本与通信距离无关。
利用静止卫星单跳最大通信距离达1800km。建站费用 和运行费用不应通信站之间的距离不同而改变，
通信覆盖面积大，具有多址通信能力
一颗同步卫星可覆盖地球表面积的42%左右，在这个覆 盖范围内的地球站，不论是地面、海上或空间，都可同 时共用这一颗通信卫星来转发信号，即实现双边和多边 通信。