第6章衛(wèi)星通信系統(tǒng)課件

1、1第第6章章 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)6.1 衛(wèi)星通信概述衛(wèi)星通信概述6.2 衛(wèi)星運行軌道衛(wèi)星運行軌道6.3 衛(wèi)星通信的多址方式衛(wèi)星通信的多址方式6.4 VSAT系統(tǒng)系統(tǒng)6.5 衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)26.1 概述概述6.1.1衛(wèi)星通信發(fā)展簡史衛(wèi)星通信發(fā)展簡史6.1.2衛(wèi)星通信的特點衛(wèi)星通信的特點6.1.3衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的工作頻段6.1.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成6.1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類36.1 概述概述o 衛(wèi)星通信是指設置在地球上（包括地面、水面和低層大衛(wèi)星通信是指設置在地球上（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地球

2、衛(wèi)星作中繼站轉(zhuǎn)氣中）的無線電通信站之間利用人造地球衛(wèi)星作中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。o 衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間電子技術的基礎衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間電子技術的基礎上發(fā)展起來的一種通信方式，它是宇宙無線通信的主要形上發(fā)展起來的一種通信方式，它是宇宙無線通信的主要形式之一，也是微波通信發(fā)展的一種特殊形式。式之一，也是微波通信發(fā)展的一種特殊形式。46.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展簡史衛(wèi)星通信發(fā)展簡史o衛(wèi)星通信的起源衛(wèi)星通信的起源56.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展簡史衛(wèi)星通信發(fā)展簡史n1957年年10月，前蘇聯(lián)成

3、功發(fā)射了世界上第一顆低軌人造地球衛(wèi)月，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆低軌人造地球衛(wèi)星星Sputnik。n1958年，美國宇航局發(fā)射了年，美國宇航局發(fā)射了“SCORE”衛(wèi)星，并通過該衛(wèi)星廣衛(wèi)星，并通過該衛(wèi)星廣播了美國總統(tǒng)圣誕節(jié)祝詞。播了美國總統(tǒng)圣誕節(jié)祝詞。n1962年，美國電話電報公司發(fā)射了年，美國電話電報公司發(fā)射了“電星電星” ，它可進行電話、，它可進行電話、電視、傳真和數(shù)據(jù)的傳輸。電視、傳真和數(shù)據(jù)的傳輸。n1964年年8月，美國發(fā)射了首顆靜止軌道的通信衛(wèi)星月，美國發(fā)射了首顆靜止軌道的通信衛(wèi)星“辛康姆辛康姆3號號”（SYNCOM-3），并利用它成功地進行了電話、電視和傳真的），并利用它成功地進行

4、了電話、電視和傳真的傳輸試驗。傳輸試驗。 n1965年年4月，月，INTELSAT把原名為把原名為“晨鳥晨鳥” 的第的第1代代“國際電國際電信衛(wèi)星信衛(wèi)星” 射入地球靜止軌道。射入地球靜止軌道。66.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展簡史衛(wèi)星通信發(fā)展簡史n1970年年4月月24日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功地發(fā)射了第一日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號東方紅一號”。n1976年，第一代移動通信衛(wèi)星發(fā)射。年，第一代移動通信衛(wèi)星發(fā)射。n1979年，國際海事衛(wèi)星組織宣告正式成立。年，國際海事衛(wèi)星組織宣告正式成立。n1984年我國首次成功發(fā)射了年我國首次成功發(fā)射了 “東

5、方紅二號東方紅二號”靜止軌道衛(wèi)星。靜止軌道衛(wèi)星。n1990年，年，INMARSAT啟用了第一個商用航空地球站航空系統(tǒng)。啟用了第一個商用航空地球站航空系統(tǒng)。n1997年我國成功發(fā)射了第三代通信衛(wèi)星年我國成功發(fā)射了第三代通信衛(wèi)星“東方紅三號東方紅三號”n1998年，通過年，通過LEO星座引入手機通信業(yè)務，非靜止軌道衛(wèi)星進星座引入手機通信業(yè)務，非靜止軌道衛(wèi)星進入實用運行階段。入實用運行階段。76.1.2 衛(wèi)星通信的特點衛(wèi)星通信的特點o通信時延較長通信時延較長 270mso通信鏈路易受外部條件影響通信鏈路易受外部條件影響 o存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象 （a）日凌中斷現(xiàn)象（北半球）日凌

6、中斷現(xiàn)象（北半球）（b）星蝕現(xiàn)象（北半球）星蝕現(xiàn)象（北半球）86.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的工作頻段o選擇工作頻段時考慮的因素選擇工作頻段時考慮的因素n 工作頻段的電磁波應能輕易穿透電離層；n 電波傳播損耗應盡可能地??；n 天線系統(tǒng)引入的外部噪聲要?。?n 有較寬可用頻帶，與地面現(xiàn)有的通信系統(tǒng)的兼容性要好，且相互間的干擾要小；n 星上設備重量要輕，消耗的功率要??；n 盡可能地利用現(xiàn)有的通信技術和設備；n 與其他通信、雷達等電子系統(tǒng)或電子設備之間的相互干擾要小。96.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的工作頻段o衛(wèi)星通信的頻段范圍衛(wèi)星通信的頻段范圍n 衛(wèi)星通信的頻率范圍一般選在微波頻段

7、（300MHz 300GHz）。n 微波頻段的特點是：有較寬的頻譜，可以獲得較大的通信容量；天線增益高、尺寸?。滑F(xiàn)有的微波通信設備稍加改造就可以利用。此外，考慮到衛(wèi)星處于電離層之外的外層空間，而微波頻率恰恰能夠較容易地穿透電離層。 106.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段衛(wèi)星通信的工作頻段微波頻段微波頻段頻率范圍頻率范圍（GHz）微波頻段微波頻段頻率范圍頻率范圍（GHz）微波頻段微波頻段頻率范圍頻率范圍（GHz）L1 2K18 26E60 90S2 4Ka26 40W75 110C4 8Q33 50D110 170X8 12U40 60G140 220Ku12 18V50 75Y220 325116

8、.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成126.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成o空間段的組成空間段的組成13通信衛(wèi)星系統(tǒng)的組成通信衛(wèi)星系統(tǒng)的組成146.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成n通信分系統(tǒng)通信分系統(tǒng) 衛(wèi)星上的通信分系統(tǒng)又稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，它實際上是一個提供衛(wèi)星發(fā)射天線和接收天線之間鏈路連接的設備，是構(gòu)成衛(wèi)星通信的中樞，其功能是使衛(wèi)星具有接收、處理并重發(fā)信號的能力。 轉(zhuǎn)發(fā)器按照變頻方式和傳輸信號形式的不同可分為單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器、雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器和星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器。 156.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器單變頻轉(zhuǎn)發(fā)器 適用于載波數(shù)量多、通信容量大的

9、多址連接系統(tǒng)。適用于載波數(shù)量多、通信容量大的多址連接系統(tǒng)。 166.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器雙變頻轉(zhuǎn)發(fā)器 適用于通信容量不大、所需帶寬較窄的通信系統(tǒng)。適用于通信容量不大、所需帶寬較窄的通信系統(tǒng)。 176.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器星上處理轉(zhuǎn)發(fā)器186.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成n天線分系統(tǒng)天線分系統(tǒng) 天線分系統(tǒng)承擔了接收上行鏈路信號和發(fā)射下行鏈路信號的雙重任務。 衛(wèi)星天線分為遙測指令天線和通信天線兩類。 196.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成n跟蹤、遙測和指令（跟蹤、遙測和指令（TT&C）分

10、系統(tǒng)）分系統(tǒng) 跟蹤設備用來為地球站跟蹤衛(wèi)星發(fā)送信標。 遙測部分用來對所有的衛(wèi)星分系統(tǒng)進行監(jiān)測，獲得有關衛(wèi)星姿態(tài)及星內(nèi)各部分工作狀態(tài)等的數(shù)據(jù)，經(jīng)放大、多路復用、編碼、調(diào)制等處理后，通過專用的發(fā)射機和天線發(fā)給地面的TT&C站。 指令部分專門用來接收和譯出TT&C站發(fā)給衛(wèi)星的指令，控制衛(wèi)星的運行。206.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成n控制分系統(tǒng)控制分系統(tǒng) 控制分系統(tǒng)（CS）由一系列機械的或電子的可控調(diào)整裝置組成，在TT&C站的指令控制下完成對衛(wèi)星軌道位置、姿態(tài)、工作狀態(tài)等的調(diào)整與控制。 CS需要完成兩種控制，即姿態(tài)控制和位置控制。姿態(tài)控制主要是保證天線波束始終

11、對準地球，同時確保太陽能電池帆板始終對準太陽。位置控制用來消除天體引力產(chǎn)生的攝動影響，使衛(wèi)星與地球的相對位置保持固定。 216.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成n電源分系統(tǒng)電源分系統(tǒng) 通信衛(wèi)星的電源除要求體積小、重量輕、效率高之外，最主要的還應在其壽命期內(nèi)保持輸出足夠的電能。 在宇宙空間，陽光是最重要的能源，在有光照時，主要使用太陽能電池產(chǎn)生功率；當衛(wèi)星處于發(fā)射狀態(tài)或處于地球陰影區(qū)時，使用蓄電池來保證電源功率。 226.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成o地面段地面段236.1.5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類o 按照衛(wèi)星的運動狀態(tài)（制式），可分為靜止衛(wèi)星通信系按

12、照衛(wèi)星的運動狀態(tài)（制式），可分為靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)，非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)又可進一統(tǒng)和非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)，非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)又可進一步分為隨機運動衛(wèi)星通信系統(tǒng)和相位運動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。步分為隨機運動衛(wèi)星通信系統(tǒng)和相位運動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。o 按照衛(wèi)星的通信覆蓋區(qū)范圍，可分為全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)、按照衛(wèi)星的通信覆蓋區(qū)范圍，可分為全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系國際衛(wèi)星通信系統(tǒng)、國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)和區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。統(tǒng)。246.1.5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類o 按照衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)，可分為無源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（被動衛(wèi)按照衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)，可分為無源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（

13、被動衛(wèi)星通信系統(tǒng)）和有源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（主動衛(wèi)星通信系星通信系統(tǒng)）和有源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（主動衛(wèi)星通信系統(tǒng)）。統(tǒng)）。o 按照多址方式，可分為頻分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、時分按照多址方式，可分為頻分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、時分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、空分多址多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、空分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)、混合多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。衛(wèi)星通信系統(tǒng)、混合多址衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。o 按照所傳輸信號的體制，可分為模擬衛(wèi)星通信系統(tǒng)和按照所傳輸信號的體制，可分為模擬衛(wèi)星通信系統(tǒng)和數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)。數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)。256.1.5 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類o 按照用戶性質(zhì)，可分為商用衛(wèi)星通信系

14、統(tǒng)、專用衛(wèi)星通按照用戶性質(zhì)，可分為商用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、專用衛(wèi)星通信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。信系統(tǒng)和軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)。o 按照通信業(yè)務種類，可分為固定業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移按照通信業(yè)務種類，可分為固定業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)、廣播電視衛(wèi)星通信系統(tǒng)、科學實驗動業(yè)務衛(wèi)星通信系統(tǒng)、廣播電視衛(wèi)星通信系統(tǒng)、科學實驗衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及教學、氣象、導航、軍事等衛(wèi)星通信系衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及教學、氣象、導航、軍事等衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。統(tǒng)等。o 按照工作頻段，可分為特高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、超高頻衛(wèi)按照工作頻段，可分為特高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、超高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)、極高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)和激光衛(wèi)星通信系統(tǒng)。星通信系統(tǒng)、極高頻衛(wèi)星通

15、信系統(tǒng)和激光衛(wèi)星通信系統(tǒng)。266.2 衛(wèi)星運行軌道衛(wèi)星運行軌道6.2.1 衛(wèi)星運動的基本規(guī)律衛(wèi)星運動的基本規(guī)律6.2.2 衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星軌道分類6.2.3 衛(wèi)星軌道的攝動衛(wèi)星軌道的攝動276.2.1 衛(wèi)星運動的基本規(guī)律衛(wèi)星運動的基本規(guī)律o開普勒第一定律開普勒第一定律軌道定律軌道定律 衛(wèi)星運動的軌道一般是一個橢圓，一個橢圓有兩個焦點，雙體系統(tǒng)的質(zhì)量中心稱為質(zhì)心，它始終處在其中一個焦點上。質(zhì)心與地球中心是重合的，即地球的中心始終位于該橢圓的一個焦點上。 ssssVeearcos112286.2.1 衛(wèi)星運動的基本規(guī)律衛(wèi)星運動的基本規(guī)律o開普勒第二定律開普勒第二定律面積定律面積定律 在單位時間內(nèi)，

16、衛(wèi)星的地心向徑，即地球質(zhì)心與衛(wèi)星質(zhì)心間的距離向量，掃過的面積相等。 pdtdrro開普勒第三定律開普勒第三定律軌道周期定律軌道周期定律 衛(wèi)星圍繞地球運動一圈的周期為T，其平方與軌道橢圓半長軸的立方之比為一常數(shù)，而該常量等于地球引力常數(shù)的倒數(shù)。 GMaTss2324296.2.2 衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星軌道分類o按軌道高度分類按軌道高度分類n 低軌道（LEO：Low Earth Orbit）：距離地球表面大約為700 1500km；n 中軌道（MEO：Medium Earth Orbit）：距離地球表面10000km左右；n 高橢圓軌道（HEO：Highly Elliptic Orbit）:距離地球表

17、面的最近點為100021,000km，最遠點為39, 500 50, 600km；n 同步軌道（GEO：Geostationary Earth Orbit）：距離地球表面35, 786km。306.2.2 衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星軌道分類o按軌道高度分類按軌道高度分類o按軌道形狀分類按軌道形狀分類n 圓形軌道（e=0）n 橢圓形軌道（1e0）316.2.2 衛(wèi)星軌道分類衛(wèi)星軌道分類o按軌道平面傾角分類按軌道平面傾角分類 n 赤道軌道：i=0，軌道面與赤道面重合。n 傾斜軌道：0 i 90，軌道面與赤道面成一個夾角，傾斜于赤道面。n 極軌道： i= 90，軌道面穿過地球的南北兩極，與赤道面呈垂直狀。 3

18、26.2.3 衛(wèi)星軌道的攝動衛(wèi)星軌道的攝動o引起衛(wèi)星軌道攝動的主要力學因素引起衛(wèi)星軌道攝動的主要力學因素n 地球引力場的不均勻性n 地球大氣層阻力 n 太陽、月亮引力的作用 n 太陽光壓 336.3 衛(wèi)星通信的多址方式衛(wèi)星通信的多址方式6.3.1 頻分多址頻分多址6.3.2 時分多址時分多址 6.3.3 碼分多址碼分多址6.3.4 空分多址空分多址346.3.1 頻分多址頻分多址n 頻分多址方式指的是在多個地球站公用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的通頻分多址方式指的是在多個地球站公用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的通信系統(tǒng)中，將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用頻帶分割成若干個互不信系統(tǒng)中，將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用頻帶分割成若干個互不重疊的部分，分配給各個

19、地球站使用。重疊的部分，分配給各個地球站使用。 356.3.2 時分多址時分多址n 時分多址方式是一種按特定的或不同的時隙來區(qū)分個地時分多址方式是一種按特定的或不同的時隙來區(qū)分個地球站站址的多址方式，該方式分配給各地球的不再是一球站站址的多址方式，該方式分配給各地球的不再是一個特定的載波，而是一個特定的時隙。個特定的載波，而是一個特定的時隙。366.3.3 碼分多址碼分多址n 碼分多址方式，分別給各地球站分配一個特殊的地址碼，碼分多址方式，分別給各地球站分配一個特殊的地址碼，以擴展頻譜帶寬，使各地球站可以同時占用轉(zhuǎn)發(fā)器全部以擴展頻譜帶寬，使各地球站可以同時占用轉(zhuǎn)發(fā)器全部頻帶的發(fā)送信號，而沒有發(fā)

20、射時間和頻率的限制。頻帶的發(fā)送信號，而沒有發(fā)射時間和頻率的限制。 376.3.4 空分多址空分多址n 空分多址是根據(jù)各地球站所處的空間區(qū)域的不同而加以空分多址是根據(jù)各地球站所處的空間區(qū)域的不同而加以區(qū)分的，衛(wèi)星天線有多個點波速分別指向不同的區(qū)域地區(qū)分的，衛(wèi)星天線有多個點波速分別指向不同的區(qū)域地球站，利用波速在空間指向的差異來區(qū)分不同的地球站。球站，利用波速在空間指向的差異來區(qū)分不同的地球站。 38上述四種多址方式的比較上述四種多址方式的比較多址方式多址方式特點特點識別方法識別方法主要優(yōu)缺點主要優(yōu)缺點適用場合適用場合FDMA各站發(fā)的載波在轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所各站發(fā)的載波在轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所占頻帶互不重疊（所發(fā)信號

21、占頻帶互不重疊（所發(fā)信號頻率正交）；頻率正交）；各載波的包絡恒定；各載波的包絡恒定；轉(zhuǎn)發(fā)器工作于多載波。轉(zhuǎn)發(fā)器工作于多載波。濾濾波波器器優(yōu)點：可沿用地面微波通信的成熟優(yōu)點：可沿用地面微波通信的成熟技術和設備；設備比較簡單；不需技術和設備；設備比較簡單；不需要網(wǎng)同步。要網(wǎng)同步。缺點：有互調(diào)噪聲，不能充分利用缺點：有互調(diào)噪聲，不能充分利用衛(wèi)星功率和頻帶；上行功率、頻率衛(wèi)星功率和頻帶；上行功率、頻率需要監(jiān)控；需要監(jiān)控；FDM/ /FM/ /FDMA方式多方式多站運用時效率低，大、小站不易兼站運用時效率低，大、小站不易兼容。容。FDM/ /FM/ /FDMA方式適方式適合站少、容量中、大的場合站少、容

22、量中、大的場合，合，TDM/ /PSK/ /FDMA方式適合站少、容量中等方式適合站少、容量中等的場合，的場合，SCPC系統(tǒng)適合系統(tǒng)適合站多、容量小的場合站多、容量小的場合TDMA各站發(fā)的突發(fā)在轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所各站發(fā)的突發(fā)在轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)所占時間互不重疊（所發(fā)信號占時間互不重疊（所發(fā)信號時間正交）；時間正交）；轉(zhuǎn)發(fā)器工作于單載波。轉(zhuǎn)發(fā)器工作于單載波。時時間間選選通通門門優(yōu)點：優(yōu)點： 沒有互調(diào)問題，衛(wèi)星的功率沒有互調(diào)問題，衛(wèi)星的功率與頻帶能充分利用；上行功率不需與頻帶能充分利用；上行功率不需嚴格控制；便于大、小站兼容，站嚴格控制；便于大、小站兼容，站多時通信容量仍較大。多時通信容量仍較大。缺點：需要精確網(wǎng)同

23、步；低業(yè)務量缺點：需要精確網(wǎng)同步；低業(yè)務量用戶也需相同的用戶也需相同的EIRP。中、大容量線路中、大容量線路CDMA各站使用不同的地址碼進行各站使用不同的地址碼進行擴展頻譜調(diào)制（所發(fā)信號碼擴展頻譜調(diào)制（所發(fā)信號碼型準正交）；型準正交）；各載波包絡恒定，在時域和各載波包絡恒定，在時域和頻域均互相混合頻域均互相混合相相關關器器優(yōu)點：優(yōu)點： 抗干擾能力較強；信號功率抗干擾能力較強；信號功率譜密度低，隱蔽性好；不需要網(wǎng)定譜密度低，隱蔽性好；不需要網(wǎng)定時；使用靈活。時；使用靈活。缺點：頻帶利用率低，通信容量較缺點：頻帶利用率低，通信容量較??；地址碼選擇較難；接收時地址??；地址碼選擇較難；接收時地址碼的捕

24、獲時間較長。碼的捕獲時間較長。軍事通信；小容量線路軍事通信；小容量線路SDMA各站發(fā)的信號只進入該站所各站發(fā)的信號只進入該站所屬通信區(qū)域的窄波束中（所屬通信區(qū)域的窄波束中（所發(fā)信號空間正交）；發(fā)信號空間正交）；可實現(xiàn)頻率重復使用；可實現(xiàn)頻率重復使用；轉(zhuǎn)發(fā)器成為空中交換機。轉(zhuǎn)發(fā)器成為空中交換機。窄窄波波束束天天線線優(yōu)點：優(yōu)點： 可以提高衛(wèi)星頻帶利用率，可以提高衛(wèi)星頻帶利用率，增加轉(zhuǎn)發(fā)器容量或降低對地球站的增加轉(zhuǎn)發(fā)器容量或降低對地球站的要求。要求。缺點：對衛(wèi)星控制技術要求嚴格；缺點：對衛(wèi)星控制技術要求嚴格；星上設備較復雜，需要交換設備。星上設備較復雜，需要交換設備。大容量線路大容量線路396.4

25、VSAT系統(tǒng)系統(tǒng) VSAT(Very Small Aperture Terminal )于于20世紀世紀80年年代最先在美國興起，發(fā)展速度很快，是代最先在美國興起，發(fā)展速度很快，是30多年來衛(wèi)星通信多年來衛(wèi)星通信技術的轉(zhuǎn)折性發(fā)展。技術的轉(zhuǎn)折性發(fā)展。 VSAT是一種天線口徑很小的衛(wèi)星通信地球站，又稱是一種天線口徑很小的衛(wèi)星通信地球站，又稱微型地球站或小型地球站。其特點是天線直徑很?。ㄒ话阄⑿偷厍蛘净蛐⌒偷厍蛘尽Ｆ涮攸c是天線直徑很?。ㄒ话銥闉?.3-2.4米），設備結(jié)構(gòu)緊湊、固體化、智能化、價格便米），設備結(jié)構(gòu)緊湊、固體化、智能化、價格便宜、安裝方便、對使用環(huán)境要求不高，且不受地面網(wǎng)絡的宜、安裝方

26、便、對使用環(huán)境要求不高，且不受地面網(wǎng)絡的限制，組網(wǎng)靈活。限制，組網(wǎng)靈活。 406.4.1 VSAT網(wǎng)的組成網(wǎng)的組成416.4.1 VSAT網(wǎng)的組成網(wǎng)的組成o主站（中心站）主站（中心站）n 主站又稱中心站（中央站）或樞紐站，是 VSAT網(wǎng)的重要組成部分。n 主站使用大型天線，其天線直徑一般約為3.5 8 m（Ku波段）或7 13 m（C波段），并配有高功率放大器、低噪聲放大器、上/下變頻器、調(diào)制解調(diào)器及數(shù)據(jù)接口設備等。n 主站內(nèi)設有一個網(wǎng)絡控制中心，對全網(wǎng)運行狀況進行監(jiān)控和管理。n 主站的設備皆設有備份。 426.4.1 VSAT網(wǎng)的組成網(wǎng)的組成o小站（小站（VSAT）n VSAT小站由小口徑天

27、線、室外單元和室內(nèi)單元組成。n VSAT天線有正饋和偏饋兩種形成，正饋天線尺寸較大，而偏饋天線尺寸小、性能好，且結(jié)構(gòu)上不易積冰雪，因此常被采用。n 室外單元主要包括GaAsFET固態(tài)功放、低噪聲場效應管放大器、上/下變頻器和相應的監(jiān)測電路等。n 室內(nèi)單元主要包括調(diào)制解調(diào)器、編譯碼器和數(shù)據(jù)接口設備等。436.4.1 VSAT網(wǎng)的組成網(wǎng)的組成o空間段空間段n VSAT網(wǎng)的空間部分是C頻段或Ku頻段同步衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。446.4.2 VSAT的工作過程的工作過程 在在VSAT網(wǎng)中，小站和主站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器連成星型網(wǎng)中，小站和主站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器連成星型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，所有的小站可直接與主站互通。小站之間的通網(wǎng)絡

28、結(jié)構(gòu)，所有的小站可直接與主站互通。小站之間的通信以雙跳方式來完成，即由小站首先將信號發(fā)送給主站，信以雙跳方式來完成，即由小站首先將信號發(fā)送給主站，然后由主站轉(zhuǎn)發(fā)給其它小站。在然后由主站轉(zhuǎn)發(fā)給其它小站。在VSAT網(wǎng)中，一般采用分網(wǎng)中，一般采用分組傳輸方式，任何進入網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)發(fā)送之前首先要組傳輸方式，任何進入網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)發(fā)送之前首先要進行格式化，即每份較長的數(shù)據(jù)分解成若干固定長度的進行格式化，即每份較長的數(shù)據(jù)分解成若干固定長度的“段段”，每，每“段段”再加上必要的地址和控制信息并按規(guī)定再加上必要的地址和控制信息并按規(guī)定的格式進行排列作為信息傳輸單位，通常稱之為的格式進行排列作為信息傳輸單

29、位，通常稱之為“分組分組”。 456.4.2 VSAT的工作過程的工作過程o出站（出站（outbound）傳輸）傳輸 n 在VSAT網(wǎng)中，主站向外方向發(fā)送的數(shù)據(jù)，也即從主站通過衛(wèi)星向小站方向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為出站傳輸。n 出站信道通常采用時分復用（TDM）或統(tǒng)計時分復用（STDM）技術組成TDM幀，通過衛(wèi)星以廣播方式發(fā)向所有遠端小站。 TDM幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 466.4.2 VSAT的工作過程的工作過程o入站（入站（inbound）傳輸）傳輸 n 各遠端小站通過衛(wèi)星向主站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為入站傳輸數(shù)據(jù)。n 在VSAT網(wǎng)中，各用戶終端可以隨機地產(chǎn)生信息，由此入站數(shù)據(jù)一般采用隨機方式發(fā)射突發(fā)性信號。n 采用信

30、道共享協(xié)議，一個入站信道可以同時容納許多小站。 TDMA信道幀結(jié)構(gòu) 476.5 衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)6.5.1 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）6.5.2 Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 6.5.3 “北斗一號北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 486.5.1 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）oGPS構(gòu)成構(gòu)成n 空間部分（GPS星座）n 控制部分（地面監(jiān)控系統(tǒng)）n 用戶部分（GPS信號接收機） 496.5.1 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）n空間部分（空間段）空間部分（空間段） 由運行在20200km高空的24顆GPS工作衛(wèi)星組成的衛(wèi)星

31、星座，其中包括21顆用于導航的衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星。 24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55，各個軌道平面之間夾角為60 ，每顆衛(wèi)星的正常運行周期為11h58min，若考慮地球自轉(zhuǎn)等因素，將提前4min進入下一個周期。 506.5.1 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）n控制部分（控制段）控制部分（控制段） 由分布在全球的若干個跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，具有跟蹤、計算、更新及監(jiān)視功能，用于控制系統(tǒng)中所有的衛(wèi)星。 根據(jù)跟蹤站作用的不同，又可將其分為主控站、監(jiān)控站和注入站。 516.5.1 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）n用戶部分（用戶段）用戶部分（用戶段） 所有用戶裝置及其

32、支持設備的集合。 典型的用戶設備包括一部GPS接收機/處理器、一部天線、計算機和CDU（控制和顯示單元）四個主要部件。 52GPS定位原理定位原理n GPS的定位原理就是利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地的定位原理就是利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點的距離交會得出地面點位置，簡言之，面點的距離交會得出地面點位置，簡言之，GPS定位原定位原理是一種空間的距離交會原理。理是一種空間的距離交會原理。 536.5.2 GPS偽距單點定位方法偽距單點定位方法n被動式定位的三大基本條件被動式定位的三大基本條件 導航衛(wèi)星及其導航定位信號 導航電文 衛(wèi)星信號接收設備 546.5.2 GPS偽距單點定位方法偽距單

33、點定位方法（1）GPS偽距測量偽距測量 三種時間系統(tǒng)之間的相互關系556.5.2 GPS偽距單點定位方法偽距單點定位方法（2）偽距單點定位）偽距單點定位 用一臺GPS信號接收機作單點定位566.5.2 GPS偽距單點定位方法偽距單點定位方法被動式被動式定位定位 被動式定位的基本原理576.5.2 GPS偽距單點定位方法偽距單點定位方法距離交會法距離交會法 586.5.3 Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) oGalileo系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成n 全球設施部分全球設施部分n 區(qū)域設施部分區(qū)域設施部分n 局域設施部分局域設施部分n 用戶接收機及終端用戶接收機及終端 596.5.3

34、Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) n全球設施部分全球設施部分 Galileo系統(tǒng)的空間段由30顆MEO導航星組成，距離地面約23616km，分布在三個軌道傾角為56的等間距的軌道上。 地面段由Galileo控制中心、Galileo上行鏈路站、Galileo監(jiān)測站網(wǎng)絡和Galileo全球通信網(wǎng)絡組成，具有衛(wèi)星控制和任務控制功能。衛(wèi)星控制通過使用TT&C上行鏈路進行監(jiān)控來實現(xiàn)對星座的管理；任務控制是指對導航任務的核心功能（如定規(guī)、時鐘同步），以及通過MEO衛(wèi)星發(fā)布完好性消息進行全球控制。 606.5.3 Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) n區(qū)域設

35、施部分區(qū)域設施部分 區(qū)域設施部分由完好性監(jiān)測站網(wǎng)絡、完好性控制中心和完好性注入站組成。 區(qū)域范圍內(nèi)服務的提供者可獨立使用Galileo系統(tǒng)提供的完好性上行鏈路通道發(fā)布區(qū)域完好性數(shù)據(jù)，這將確保每個用戶能夠收到至少由兩顆仰角在25以上的衛(wèi)星提供的完好性信號。 全球最多可設8個區(qū)域性地面設施。616.5.3 Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) n局域設施部分局域設施部分 局域設施部分根據(jù)當?shù)氐男枰鰪娤到y(tǒng)的性能。 局域設備需要確保完好性檢測，數(shù)據(jù)的處理和發(fā)射。 局域設施部分應包括本地精確導航設備、本地高精度導航設備、本地導航輔助設備和本地擴大可用性導航設備組成。 626.5.2

36、Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) n用戶接收機及終端用戶接收機及終端 用戶接收機及終端的基本功能是在用戶段實現(xiàn)Galileo系統(tǒng)所提供各種衛(wèi)星無線導航服務。 63pGalileo系統(tǒng)與系統(tǒng)與GPS的各種參數(shù)比較的各種參數(shù)比較系系 統(tǒng)統(tǒng)GalileoGPS衛(wèi)衛(wèi) 星星 總總 數(shù)數(shù)2724軌軌 道道 高高 度度2361620230軌道平面數(shù)軌道平面數(shù)36軌軌 道道 仰仰 角角5655軌軌 道道 形形 狀狀圓軌道圓軌道圓軌道圓軌道定定 位位 載載 波波L1、L2、L3L1、L2使使 用用 頻頻 段段1164 1215MHz1260 1300MHz1559 1591MHzf1=15

37、75.42MHzf2=1227.6MHz6.5.3 Galileo全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 646.5.4 “北斗一號北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) “北斗一號北斗一號”衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是我國自行研制的導衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是我國自行研制的導航定位系統(tǒng)，也稱為雙星區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，它是一個全航定位系統(tǒng)，也稱為雙星區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，它是一個全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息的區(qū)域性導航系統(tǒng)，該系天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息的區(qū)域性導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)覆蓋范圍為東經(jīng)統(tǒng)覆蓋范圍為東經(jīng)70 145，北緯，北緯5 55，可以無縫，可以無縫覆蓋我國全部本土和周邊海域，在中國全境范圍內(nèi)具有良覆蓋我國全部本土和周邊海域，在中國全境范圍內(nèi)具有良好的導航定位可用性。好的導航定位可用性。 656.5.4 “北斗一號