衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述2

演示文稿衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述PPT目前一頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)（優(yōu)選）衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述PPT目前二頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)通信：在兩個(gè)或多個(gè)位置實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、接收和處理。

有線通信：光纖、電纜、明線

無線通信：短波/超短波通信、微波中繼通信、衛(wèi)星通信第1章衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述目前三頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星通信的概念

衛(wèi)星通信：是指利用通信衛(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（或手持終端）之間或者地球站與航天器之間通信的一種通信形式。換言之，衛(wèi)星通信是在地球站上，包括地面、水面和大氣層中的無線電通信站之間，利用人造衛(wèi)星作為中繼站進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信是個(gè)人通信網(wǎng)的組成部分，是地面通信網(wǎng)的補(bǔ)充。

目前四頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.1衛(wèi)星軌道

假設(shè)地球是質(zhì)量均勻分布的圓球體，忽略太陽、月球和其它行星的引力作用，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)服從開普勒(Kepler)三大定律。開普勒定律

開普勒第一定律：衛(wèi)星以地心為一個(gè)焦點(diǎn)做橢圓運(yùn)動(dòng)。其軌道平面的極坐標(biāo)為：

目前五頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)圖1橢圓軌道的示意圖目前六頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)

開普勒第二定律：衛(wèi)星與地心的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。

V為衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)速度。其中a為橢圓軌道的半長軸，r為衛(wèi)星到地心的距離。u為開普勒常數(shù)，u值為398601.58km3/s2目前七頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)

開普勒第三定律：衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期的平方與軌道半長軸的3次方成正比。

u為開普勒常數(shù)，u值為398601.58km3/s2。目前八頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成空間段 主要是衛(wèi)星本身。星體包括兩大子系統(tǒng)：星載設(shè)備和衛(wèi)星母體。地面段 典型的地面段即地球站，包括地面衛(wèi)星控制中心（SCC,Satellitecontrolcenter）及其跟蹤、遙測(cè)和指令站（TT&C,Tracking,telemetryandcommandstation）。用戶段

各種用戶終端。目前九頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)選擇工作頻段時(shí)，應(yīng)考慮的重要因素：（1）電波傳播衰減及其它衰減要?。唬▓D1-14）在0.3-10GHz頻段，大氣吸收衰減最小，稱為“無線電窗口”。另外，在30GHz附近也有一個(gè)衰減的低谷，稱為“半透明無線電窗口”。（2）天線接收的外界噪聲要小；（圖1-15）從降低接收系統(tǒng)噪聲的角度來考慮，工作頻段最好選在1-10GHz之間工作。（3）大氣層中雨、霧、云的影響；（圖1-16）1.3衛(wèi)星通信的工作頻段目前十頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)從上述三方面考慮，衛(wèi)星通信的工作頻率一般選在1-10GHz范圍內(nèi)較為適宜，而且最理想的頻段是在4-6GHz附近。除上述三個(gè)方面以外，還應(yīng)考慮如下因素：（4）有較寬的可用頻帶，以滿足信息傳輸?shù)囊螅唬?）與地面微波通信、雷達(dá)等其他無線系統(tǒng)間的相互干擾要??；（6）能充分利用現(xiàn)有通信技術(shù)，并便于與現(xiàn)有地面通信設(shè)備配合使用；（7）設(shè)備尺寸要小。1.3衛(wèi)星通信的工作頻段目前十一頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)段號(hào)頻段名稱頻段范圍1極低頻(ELF)3~30赫(Hz)2超低頻(SLF)30~300赫(Hz)3特低頻(ULF)300~3000赫(Hz)4甚低頻(VLF)3~30千赫(KHz)5低頻(LF)30~300千赫(KHz)6中頻(MF)300~3000千赫(KHz)7高頻(HF)3~30兆赫(MHz)8甚高頻(VHF)30~300兆赫(MHz)9特高頻(UHF)300~3000兆赫(MHz)10超高頻(SHF)3~30吉赫(GHz)11極高頻(EHF)30~300吉赫(GHz)12至高頻(THF)300~3000吉赫(GHz)頻率劃分:目前十二頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)綜合上述要求，應(yīng)將衛(wèi)星的工作頻段選在微波頻段或特高頻。具體地說，目前大多數(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是選擇在以下頻段工作：<1>L頻段：1.6/1.5GHz用于MSS，GEO衛(wèi)星測(cè)控。<2>S頻段：4/2GHz用于MSS，GEO衛(wèi)星測(cè)控。<2>C頻段：6/4GHz用于MSS，GEO衛(wèi)星測(cè)控。<3>X頻段：8/7GHz<4>Ku頻段：14/12GHz用于FSS，BSS。<5>Ka頻段：30/20GHz用于FSS，BSS。此外，VHF、UHF用于低軌小衛(wèi)星通信。<6>VHF頻段：0.1～0.3GHz用于移動(dòng)、導(dǎo)航業(yè)務(wù)。<7>UHF頻段：0.3～1.0GHz用于移動(dòng)、導(dǎo)航業(yè)務(wù)。更高頻段：Q頻段：36～46GHz，V頻段：46～56GHz。

太赫茲頻段：0.1～10THz。1.3衛(wèi)星通信的工作頻段K波段(18~27GHz),

Ku波段的頻率受國際有關(guān)法律保護(hù)，12~18GHz頻段。Ku波段衛(wèi)星單轉(zhuǎn)發(fā)器功率一般比較大，多采用賦形波束覆蓋，衛(wèi)星EIRP較大，加上Ku波段接收天線效率高于C波段接收天線，因此接收Ku波段衛(wèi)星節(jié)目的天線口徑遠(yuǎn)小于C波段，從而可有效地降低接收成本，方便個(gè)體接收。主要應(yīng)用：中繼、衛(wèi)星通信、雷達(dá)等?，F(xiàn)在廣泛使用的藍(lán)牙、ZigBee、無線路由、無線鼠標(biāo)等也使用這個(gè)范圍的頻率。據(jù)IEEE521-2002標(biāo)準(zhǔn)，X波段是指頻率在8~12GHz的無線電波波段。而在某些場(chǎng)合中，X波段的頻率范圍則為7~11.2GHz。X波段中的X即英語中的“extended”，表示“擴(kuò)展的”。X波段通常的下行頻率為7.25~7.75GHz，上行頻率為7.9~8.4GHz，也常被稱為7/8GHz波段。據(jù)ITU無線電規(guī)則第8條，X頻段在空間應(yīng)用方面有：空間研究、廣播衛(wèi)星、固定通訊業(yè)務(wù)衛(wèi)星、地球探測(cè)衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等用途。根據(jù)IEEE521-2002標(biāo)準(zhǔn)，L波段是指頻率在1~2GHz的無線電波波段?？杀挥糜贒AB、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。C波段，是頻率4~8GHz的一段頻帶，在衛(wèi)星電視廣播和各類小型衛(wèi)星地面站應(yīng)用中，該頻段首先被采用，且一直被廣泛使用。Ka波段的頻率范圍為27~40GHz。Ka代表著K的正上方(K-above)，換句話說，該波段直接高于K波段。Ka波段也被稱作30/20GHz波段，通常用于衛(wèi)星通信。甚高頻(VHF)是指頻帶30MHz~300MHz的頻段。多數(shù)是用作電臺(tái)及電視臺(tái)廣播，同時(shí)又是航空和航海的溝通頻道。和高頻（HF）不同的是，電離層通常不會(huì)反射VHF的信號(hào)。特高頻（UHF）是指波長范圍為1m~1dm，頻率為300~3000MHz的無線電波，常用于移動(dòng)通信和廣播電視領(lǐng)域。特高頻主要用于短途通信，可以用小而短的天線作收發(fā)，適合移動(dòng)通信。目前十三頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.3衛(wèi)星通信的工作頻段目前十四頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星通信與其他通信手段相比，具有以下一些特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)能以較低的成本提供較寬范圍的無

縫覆蓋，服務(wù)范圍寬且不受地理?xiàng)l件限制；(圖1-2)

2、可利用頻帶寬，傳輸容量大，可進(jìn)行多址通信；

3、衛(wèi)星通信系統(tǒng)與地面通信基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)

路由簡捷；

4、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度快、成本低，且費(fèi)用與通信距離無關(guān)；

5、衛(wèi)星通信具有靈活性和普遍性；6、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供商有助于系統(tǒng)的均勻服務(wù)，并有利

于引入新業(yè)務(wù)。1.4衛(wèi)星通信的特點(diǎn)目前十五頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)缺點(diǎn)：1、靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制比較復(fù)雜；

2、對(duì)于靜止衛(wèi)星，地球高緯度地區(qū)通信效果不好，

并且兩極地區(qū)為通信盲區(qū)；

3、存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象；

4、電波的傳播時(shí)延較大，且存在回波干擾。1.4衛(wèi)星通信的特點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)由于衛(wèi)星通信相對(duì)于地面通信網(wǎng)的綜合造價(jià)成本高，終端貴，因此，衛(wèi)星通信的市場(chǎng)定位應(yīng)該是地面通信網(wǎng)的延伸和補(bǔ)充，主要服務(wù)于地面通信網(wǎng)不能覆蓋的區(qū)域及有特殊通信需求的人群。衛(wèi)星覆蓋區(qū)域廣，可以較經(jīng)濟(jì)地為地面蜂窩網(wǎng)覆蓋范圍以外的用戶---“唯星用戶”提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。解決邊遠(yuǎn)地區(qū)通信服務(wù)、企業(yè)專網(wǎng)、洲際通信、國防通信，與地面通信網(wǎng)結(jié)合解決廣域無縫覆蓋。1.4衛(wèi)星通信的特點(diǎn)目前十七頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星移動(dòng)通信和地面移動(dòng)通信的關(guān)系：衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)能擴(kuò)大地面移動(dòng)通信的地理和業(yè)務(wù)覆蓋范圍，除提供常規(guī)的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)外，還可向空中、海面和復(fù)雜地理結(jié)構(gòu)的地面區(qū)域的各類移動(dòng)用戶提供服務(wù)。從應(yīng)用來講，地面移動(dòng)通信網(wǎng)主要集中在高業(yè)務(wù)量的應(yīng)用環(huán)境，而衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)最適合于低業(yè)務(wù)量地區(qū)、航海、航空及地面網(wǎng)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的應(yīng)用環(huán)境，并且在地面網(wǎng)絡(luò)過載或發(fā)生故障時(shí)作為其迂回網(wǎng)絡(luò)。1.4衛(wèi)星通信的特點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星通信在中國的特殊地位：幅員遼闊；人口眾多；地區(qū)發(fā)展不平衡；中國有60％左右的地區(qū)是地面網(wǎng)盲區(qū)，如海洋、高山、沙漠和草原等，通信的困難甚至成為人們生存的障礙。1.4衛(wèi)星通信的特點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型ITU定義的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型有三種：固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)FSS(Fixedsatelliteservice)移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)MSS(Mobilesatelliteservice)廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)BSS(Broadcastingsatelliteservice)目前二十頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型從應(yīng)用的角度來看，衛(wèi)星通信可分為4個(gè)階段：第一階段：主要用于國際通信；第二階段：開始提供電視傳送；第三階段：提供國內(nèi)公眾通信和各種專網(wǎng)通信；第四階段：提供衛(wèi)星移動(dòng)通信。目前二十一頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)通常用于支持： 1、衛(wèi)星視頻廣播業(yè)務(wù) 2、衛(wèi)星電話等交互式業(yè)務(wù) 3、數(shù)據(jù)通信和Internet業(yè)務(wù) 4、衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型目前二十二頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)衛(wèi)星通信的其它應(yīng)用：衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星遙感（對(duì)空和對(duì)地遙感）氣象觀測(cè)地球資源勘探、海洋監(jiān)視偵察（包括照相偵察和電子偵察）、預(yù)警支持載人航天遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)類型目前二十三頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)1.6衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢(shì)（1）傳統(tǒng)的C、Ku頻段靜止軌道衛(wèi)星將保持穩(wěn)定發(fā)展，并將以大容量(轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量在50個(gè)左右)、高功率(功率為8000瓦至15000瓦)和長壽命(壽命在15年左右)的新系統(tǒng)逐步更換現(xiàn)有系統(tǒng)。同步衛(wèi)星向大容量、多波束、智能化方向發(fā)展。Ka頻段靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)已逐步走向?qū)嵱没l(wèi)星通信網(wǎng)從窄帶向?qū)拵н^渡，如覆蓋美洲的EchoStar-Ka、PAS和ASTROLINK等。（2）微小衛(wèi)星、納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星的快速發(fā)展，小衛(wèi)星通信地面站廣泛應(yīng)用。小型低軌衛(wèi)星系統(tǒng)已陸續(xù)投入運(yùn)行，用于低速數(shù)據(jù)傳輸，如E-Sat、GEAmerican和GEMnet等系統(tǒng)。（3）對(duì)地靜止軌道資源非常有限，因此ITU鼓勵(lì)采用中低軌道、高傾斜橢圓軌道以及IGSO軌道。目前二十四頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)（4）隨著1997年9月26日美國FCC頻率申請(qǐng)計(jì)劃新周期的開始，

Q、V段新系統(tǒng)紛紛推出，各公司開始申請(qǐng)Q和V頻段新系

統(tǒng)。（5）不斷發(fā)展新業(yè)務(wù)，如無線Internet、組播和交互式TV、移

動(dòng)語音、數(shù)據(jù)通信、數(shù)字視頻廣播(DVB)和數(shù)字音頻廣播(DAB)步入家庭和個(gè)人用戶、多媒體通信和Internet接入等。（6）地面終端的發(fā)展呈現(xiàn)小型化、綜合化和智能化。終端可工作在多個(gè)頻段，支持綜合業(yè)務(wù)，適應(yīng)多種多址接入方式、調(diào)制方式、編碼方式，傳輸速率可改變。1.6衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢(shì)目前二十五頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)（7）寬帶低軌道系統(tǒng)正在加緊開發(fā)之中，用于高速數(shù)據(jù)和可視電話傳輸。如Teledesic系統(tǒng)共包括288顆衛(wèi)星，工作于Ka頻段，壽命設(shè)計(jì)為10年左右。（8）現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)為適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和系統(tǒng)對(duì)容量的更大要求形成了新的演變方案，如Iridium系統(tǒng)將其運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)目從66顆增加至96顆。（9）天地網(wǎng)絡(luò)不斷融合。衛(wèi)星通信與有線電視、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等融合。（10）新技術(shù)廣泛應(yīng)用。如星上交換與處理、多波速天線等。1.6衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢(shì)目前二十六頁\總數(shù)三十六頁\編于二十三點(diǎn)附錄：通信衛(wèi)星的分類按軌道分：GEO，HEO，MEO，LEO。按工作區(qū)域分：國際通信衛(wèi)星、國內(nèi)通信衛(wèi)星、區(qū)域通信衛(wèi)星。按應(yīng)用領(lǐng)域分：廣播電視