卫星通信技术完全

《卫星通信技术》完全 1 / 16 《卫星通信技术》

卫星通信：是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信 通信卫星：由一颗或多颗通信卫星组成，在空中对发来的信号起中继放大和转发作用。每颗通信卫星都由收发天线、通信转发器、跟踪遥测指令、控制和电源等分系统。

卫星轨道按卫星离地面的高度分为：  HEO P14.高椭圆轨道，最近点为1000-21000km，最远点为39500-50600km  MEO P14.中轨道，h≈10000km  LEO P14.低轨道，700-1500km  GEO P14.地球同步轨道，h≈35786km  EIRP ：（P115）把卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率称为发送设备的 有效全向辐射功率（EIRP），即天线发射功率PT与天线增益GT的乘积，表征地球站或转发器的发射能力的重要指标  S-ALOHA：（P108）是以卫星转发器的输入端为参考点的埋在时间上等间隔的划分为若干时隙，而每个站多发射的分组就必须进入指定的时隙，每个分组的持续时间将占满一个时隙。  P-ALOHA：（P107）纯ALOHA方式，在该系统中，各个地球站共用一个卫星转发器的频段，各站在时间上随机地发射其数据分组。在发生碰撞，就会使数据分组丢失，各站将随机延迟一定时间后，再重发这个数据分组。  VSAT：即甚小口径天线终端，指一类具有甚小口径天线的小型地球站与一个大站协调工作构成的卫星通信网  G/T ：（P118）地面站性能指数（G：接收天线增益、T：等效噪声温度）  GNSS ：P213，即全球导航卫星系统，它是所有在轨工作的卫星导航定位系统的总称。  GMDSS：全球海上遇险与安全系统。该系统主要由卫星通信系统— INMARSAT (海事卫星通信系统) 和 COS-PAS/SARSAT（极轨道卫星搜救系统）、地面无线电通信系统(即海岸电台)以及海上安全信息播发系统三大部分构成  INMARSAT-A：（INMARSAT是国际移动通信卫星系统）P194，它属于模拟系统，其终端通过直径大约为1m的抛物面天线提供话音，数据，电传，传真以及高速数据。提供一个话音和电传信道，可连接电传机或小型交换机等外设。 《卫星通信技术》完全 2 / 16  C：P195，（具体为INMARSAT-C），这个终端通过一个十几厘米高的全向天线，以存储转发方式提供电传和低速数据，用户终端小巧，陆用终端及天线可装在一个手提箱中，重量仅有3kg左右，价格经济，能耗低，可以使用电池，太阳能等，因而在边远地区很适用。它除了A型的服务以外，还可以增强群呼安全网，车和船管理网，数据报告，查询，一文多址，多文多址等。还能通过具有X.25或X.400协议的LES提供电子邮件服务。此外，它作为满足全球海上遇险和安全系统要求所必备，还广泛用于发送级别优先的遇险报警信息。  B/M、  Aero：P195（具体为INMARSAT-Aero），它为航行在世界各地的飞机提供双向语音和数据服务，包括呢高质量话音，数据包信息，传真和电路模式数据，不仅提供个人通信，还用于空中交管，对飞机的过境航行进行综合监控和管理。  Mini-M：（具体为INMARSAT Mini-M），它是Imarsat在1996年底推出市场的全新概念卫星电话终端，体积小，重量轻，携带方便，使用灵活。拥有数字技术，清晰的通话质量，最短接通时间，可以忽略的延迟和高度的保密性。它是当时世界上唯一最小的，可以真正实现全天候，全球覆盖移动通用的电话终端。  D：（具体为INMARSAT-D）它是Inmarsat退出额全球卫星短信息服务系统，即移动卫星寻呼机，可以支持中心办公室与偏远地区的使用者，无人监控设备，传感器之间的通信。传输多达128个字符字母和数字混编短语信息，可双向通信。可收到短信息，也可发送短数据报告应答，也为实现数据采集的极佳选择。  E：（INMARSAT-E）即卫星无线电紧急示位标（EPIRB）。利用INMARSAT系统的卫星EPIRB功能，使用L频段频率提供遇险告警。  BGAN： （INMARSAT BGAN）它是具有宽带网络接入，移动实时视频直播，兼容3G等多种通信能力的新一代INMARSAT全球区域网。它采用INMARSAT-4卫星系统，对85％的全球陆地面积提供无缝隙网络覆盖，由于工作在无线电频谱的L频段，设备可以通过电池驱动，使其终端远小于那些使用Ku频段和Ka频段的终端和天线。重量约为1-2.5kg的终端设备承载最高达492kb/s的高速互联网接入，话音，传真等业务应用模式。  卫星通信：P1，指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站《卫星通信技术》完全 3 / 16 之间进行的通信。  Arthur C.Clarke设想：利用地球同步轨道上的人造地球卫星作为中继站进行地球上通信  通信卫星：P1，用于实现通信目的的人造卫星就叫通信卫星。  开普勒定律：P11（详细看书，必须要看公式） ①第一定律（轨道定律）：卫星以地心为一个焦点做椭圆运动 ②第二定律（面积定律）：卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等。 ③第三定律（轨道周期定律）：卫星运动周期的平方与轨道半长轴的3次方成正比。  同步卫星，静止卫星：P2，卫星运行方向与地球相同，且围绕地球公转周期与地球自转周期相等，从地球上看，卫星如同静止一般，这就是静止卫星（或同步卫星）  轨道倾角、顺行倾斜轨道、逆行倾斜轨道：P13 卫星轨道按其与赤道平面的夹角（卫星轨道倾角i）分为：赤道轨道（i=0），倾斜轨道（顺行倾斜轨道0°＜i＜90°，逆行倾斜轨道90°＜i＜180°）  太阳同步轨道：适当调整卫星的高度，倾角和形状，可以使卫星轨道的转动角速度恰好等于地球绕太阳公转的平均速度，这种轨道称为太阳同步轨道。  卫星轨道摄动：在理想条件下，卫星轨道是开普勒轨道，但由于一些次要因素的影响，卫星的实际轨道不断发生不同程度地偏离开普勒轨道的情况，产生一定的漂移，这种现象称为摄动。 引起摄动的原因有如下几个方面 ①太阳月亮引力的影响 ②地球引力场不均匀的影响 ③太阳辐射压力的影响 ④地球大气阻力的影响 为克服摄动的影响，需要对卫星轨道进行控制，包括位置保持和姿态控制。  日凌中断：P4，当卫星处于太阳和地球之间，，并且三者在一条直线上时，卫星天线在对准卫星接受信号的同时，也会因对准太阳而受到太阳的辐射干扰，又由于地球站天线对准卫星的同时也对准了太阳，使得强大的太阳噪声进入地球站，会噪声通信中断，成为日凌中断  星蚀现象：当卫星进入地球的阴影区时，通信卫星上的太阳能电池不能正常工作，而星《卫星通信技术》完全 4 / 16 载蓄电池只能维持卫星自转，不能支持转发器的工作，成为星蚀现象  上行链路：P2，从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径。  下行链路：P2，通信卫星将信号转发到其他地球站的通信路径。  内向信道：用于内向传输的信道  出向数据、  入向信道：用于入向传输的信道  入向数据、  单跳传输：由发站到收站的传输通过一次卫星转发  双跳传输：通过两次卫星转发  通信卫星组成：P21 通信卫星由空间平台和有效载荷两部分组成，其作用是为地球站转发无线电信号，以实现它们之间多址通信。 空间平台又称卫星公用舱，是用来维持通信转发器和通信天线在空中正常工作的保障系统，主要包括结构，温控，电源，控制，跟踪，遥测和指令等分系统，对静止轨道卫星还包括远地点发动机。有效载荷又包括天线分系统和通信转发器。（具体作用见书本）

 卫星通信系统组成、分类、特点、局限性 卫星通信系统由以下几部分组成 ①卫星：接收地面传来的信号，进行处理后再发回地面，并对地面发来的指令进行姿态调整等操作 《卫星通信技术》完全 5 / 16 ②地球站：用户终端通过它们接入卫星线路 ③跟踪遥测及指令系统：对卫星进行跟踪测量并对卫星在轨道上的位置和姿态进行监视和控制 ④监控管理系统：对卫星的通信应能及参数进行通信业务开通前后的监测和管理 卫星通信系统的分类（P6） （1）按照卫星制式，分为随机，相位和静止3类 （2）按通信覆盖区的范围，分为国际，国内和区域3类 （3）按用户性质，分为公用，专用和军用3类 （4）按业务分为固定业务，移动业务，广播业务，科学实验及其他业务 （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 （6）按基带信号体制，分为数字式和模拟式 （7）按所用频段，分为特高频，超高频，极高频和激光 卫星通信的特点：（P3） 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 局限性：（P4） ①通信卫星使用寿命短 ②存在日凌中断和星蚀现象 ③电波的传播时延较大且存在回波干扰 ④卫星通信系统技术复杂 ⑤静止卫星通信在地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区  现代通信（“5W通信”）的含义 现代通信是指在任何时间、任何空间、任何地点、任何对象之间以任何方式进行信息交换的过程。

 卫星通信系统总体设计程序（P128）：