衛(wèi)星通信原理論文.doc

1 引言 衛(wèi)星通信，簡(jiǎn)單的說就是地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，以此來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間通信的一種通信方式。它是一種無線通信方式，可以承載多種通信業(yè)務(wù)，是當(dāng)今社會(huì)重要的通信手段之一2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地球站。地球站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過地球站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。由于靜止衛(wèi)星在赤道上空3600Km，它繞地球一周時(shí)間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周(23小時(shí)56分4秒)一致，從地面看上去如同靜止不動(dòng)一般。三顆相距120的衛(wèi)生就能覆蓋正個(gè)赤道圓周。故衛(wèi)星通信易于實(shí)現(xiàn)越洋和洲際通信。最適合衛(wèi)星通信的頻率是110GHz頻段。為了滿足越來越多的需求，已開始研究應(yīng)用新的頻如12GHz，14GHz，20GHz及30GHz。3 衛(wèi)星通信的主要特點(diǎn)：3.1優(yōu)點(diǎn)方面：(1)通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋進(jìn)行的范圍均可進(jìn)行通信。(2)不易受陸地災(zāi)害影響。(3)建設(shè)速度快。(4)易于實(shí)現(xiàn)廣播和多址通信。(5)電路和話務(wù)量可靈活調(diào)整。(6)同一信通可用于不同方向和不同區(qū)域。3.2缺點(diǎn)方面：(1)由于兩地球站向電磁波傳播距離有72000Km，信號(hào)到達(dá)有延遲。(2)10GHz以上頻帶受降雨雪的影響。(3)天線受太陽噪聲的影響。4衛(wèi)星通信使用頻率(1) 頻段（3.4-6.65GHz）(2) 頻段(10.95-18GHz)(3) Ka頻段(18-40GHz)(4) L頻段(1.12-2.6GHz)(5) 其他頻段(UHF,S,X,Q,V)5 覆蓋范圍5.1靜止地球軌道(GEO)衛(wèi)星全球覆蓋的固定衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)靜止地球軌道(GEO)衛(wèi)星，軌道高度大約為36 000km，成圓形軌道，只要三顆相隔120 的均勻分布衛(wèi)星，就可以覆蓋全球。國(guó)際衛(wèi)星通信組織的Intelsat I-IX代衛(wèi)星。是全球覆蓋的最好例子，目前已發(fā)展到第九代。 衛(wèi)星在空中起中繼站的作用,即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再反送回另一地球站。地球站則是衛(wèi)星系統(tǒng)形成的鏈路。由于靜止衛(wèi)星在赤道上空36000千米,它繞地球一周時(shí)間恰好與地球自轉(zhuǎn)一周(23小時(shí)56分4秒)一致,從地面看上去如同靜止不動(dòng)一樣。三顆相距120度的衛(wèi)星就能覆蓋整個(gè)赤道圓周。故衛(wèi)星通信易于實(shí)現(xiàn)越洋和洲際通信。最適合衛(wèi)星通信的頻率是1一10GHz頻段,即微波頻段、為了滿足越來越多的需求,已開始研究應(yīng)用新的頻段,如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。 5.2移動(dòng)衛(wèi)星通信全球覆蓋的移動(dòng)衛(wèi)星通信海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)Inmarsat是全球覆蓋的移動(dòng)衛(wèi)星通信，目前工作的為第三代海事通信衛(wèi)星，它們分布在大西洋東區(qū)和西區(qū)、印度洋區(qū)和太平洋區(qū)，第四代Inmarsat-4衛(wèi)星，已于2005年3月發(fā)射了第一顆衛(wèi)星，另一顆衛(wèi)星亦準(zhǔn)備發(fā)射，它們分別定點(diǎn)在64。E和53。W，具有一個(gè)全球波束，l9個(gè)寬點(diǎn)波束，228個(gè)窄點(diǎn)波束，采用數(shù)字信號(hào)處理器。有信道選擇和波束成形功能。 全球覆蓋的低軌道移動(dòng)通信衛(wèi)星有“銥星”(Iridium)和全球星(G10balstar)，“銥星”系統(tǒng)有66顆星，分成6個(gè)軌道，每個(gè)軌道有11顆衛(wèi)星，軌道高度為765km，衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與網(wǎng)關(guān)和系統(tǒng)控制中心之間的鏈路采用ka波段，衛(wèi)星與用戶間鏈路采用L波段。2005年6月底銥星用戶達(dá)127萬戶，在卡特里娜颶風(fēng)災(zāi)害時(shí)，“銥”星業(yè)務(wù)流量增加30倍，衛(wèi)星電話通信量增加5倍。 全球星(Globalstar)有48顆衛(wèi)星組成，分布在8個(gè)圓形傾斜軌道平面內(nèi)，軌道高度為1 389km，傾角為52度。用戶數(shù)逐年穩(wěn)定增長(zhǎng)，成本下降，2005年比2004年話音用戶增長(zhǎng)。6多址聯(lián)接方式多址聯(lián)接的意思是同一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可以聯(lián)接多個(gè)地球站，多址技術(shù)是根據(jù)信號(hào)的特征來分割信號(hào)和識(shí)別信號(hào)，信號(hào)通常具有頻率、時(shí)間、空間等特征。衛(wèi)星通信常用的多址聯(lián)接方式有頻分多址聯(lián)接(FDMA)、時(shí)分多址聯(lián)接(TDMA)、碼分多址聯(lián)接(CDMA)和空分多址聯(lián)接(SDMA)，另外頻率再用技術(shù)亦是一種多址方式。 在微波頻帶,整個(gè)通信衛(wèi)星的工作頻帶約有500MHz寬度,為了便于放大和發(fā)射及減少變調(diào)干擾,一般在衛(wèi)星上設(shè)置若干個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的工作頻帶寬度為36MHz或72MHz目前的衛(wèi)星通信多采用頻分多址技術(shù),不同的地球站占用不同的頻率,即采用不同的載波。它對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)大容量的通信比較適合。近年來,已逐漸采用時(shí)分多址技術(shù),即每一地球站占用同一頻帶,但占用不同的時(shí)隙,它比頻分多址有一系列優(yōu)點(diǎn),如不會(huì)產(chǎn)生互調(diào)干擾,不需用上下變頻把各地球站信號(hào)分開,適合數(shù)字通信,可根據(jù)業(yè)務(wù)量的變化按需分配,可采用數(shù)字話音插空等新技術(shù),使容量增加5倍。另一種多址技術(shù)使碼分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一頻率和同一時(shí)間,但有不同的隨機(jī)碼來區(qū)分不同的地址。它采用了擴(kuò)展頻譜通信技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng),有較好的保密通信能力,可靈活調(diào)度話路等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)使頻譜利用率較低。它比較適合于容量小,分布廣,有一定保密要求的系統(tǒng)使用。7 衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍很廣，涉及長(zhǎng)途電話、傳真、電視廣播、娛樂、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、電視會(huì)議、電話會(huì)議、交互型遠(yuǎn)程教育、醫(yī)療數(shù)據(jù)、應(yīng)急業(yè)務(wù)、新聞廣播、交通信息、船舶、飛機(jī)的航行數(shù)據(jù)及軍事通信等。目前國(guó)內(nèi)公眾衛(wèi)星通信網(wǎng)的干線已有37個(gè)大型C波段地球站，運(yùn)行著3萬5千條雙向電路（占國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電路的56），另有4個(gè)試驗(yàn)地球站和約30臺(tái)移動(dòng)衛(wèi)星通信車載站工作在Ku波段。國(guó)際通信方面我國(guó)運(yùn)營(yíng)15座國(guó)際通信衛(wèi)星地球站，開通了約1萬3千條雙向電路（占國(guó)際長(zhǎng)途電路的26%）。中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司等具有國(guó)際點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)許可的單位開通了150200條國(guó)際雙向VSAT電路。公眾通信約使用50個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器 。我國(guó)已有中央電視臺(tái)的12套節(jié)目，中央人民廣播電臺(tái)和國(guó)際臺(tái)的32路聲音廣播節(jié)目，以及31個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的廣播電視節(jié)目均通過通信衛(wèi)星向全國(guó)傳送。目前我國(guó)廣播電視節(jié)目共使用了11顆通信衛(wèi)星（亞太1A、亞洲2號(hào)、亞洲3S、鑫諾1號(hào)、亞太2R、泛美3R號(hào)、泛美8號(hào)、泛美9號(hào)、泛美3R號(hào)、泛美10號(hào)、銀河3R和熱鳥3號(hào)）的32個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。我國(guó)已建成的廣播電視衛(wèi)星地球站共31座，地面衛(wèi)星收轉(zhuǎn)臺(tái)站52萬多座。與1985年上衛(wèi)星時(shí)相比，我國(guó)廣播電視人口覆蓋率已由68.3%和68.4%上升為2001年底的92.9%和94.1%。至2001年底國(guó)內(nèi)VSAT經(jīng)營(yíng)者有43家。雙向VSAT站7000多個(gè)，單向VSAT站近17000個(gè)。目前，經(jīng)營(yíng)性和專用性VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)約達(dá)120個(gè)左右。專網(wǎng)通信約使用14個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，經(jīng)營(yíng)