现代通信概论第七章.ppt

现代通信概论现代通信概论电子信息工程学院电子信息工程学院霍炎霍炎2第第7章章 卫星通信系统卫星通信系统p7.1 概述p7.2 卫星通信的多址方式p7.3 卫星导航定位系统37.1 概述概述p卫星通信发展简史p卫星通信系统的分类p卫星通信的特点p卫星通信的工作频段p卫星通信系统的组成p卫星轨道分类47.1 概述概述o 卫卫星星通通信信是是指指设设置置在在地地球球上上（包包括括地地面面、水水面面和和低低层层大大气气中中）的的无无线线电电通通信信站站之之间间利利用用人人造造地地球球卫卫星星作作中中继继站站转转发发或或反反射射无无线线电电波波，在在两两个个或或多多个个地地球球站站之之间间进行的通信。进行的通信。o 卫卫星星通通信信是是在在地地面面微微波波中中继继通通信信和和空空间间电电子子技技术术的的基基础础上上发发展展起起来来的的一一种种通通信信方方式式，它它是是宇宇宙宙无无线线通通信信的的主要形式之一，也是微波通信发展的一种特殊形式。主要形式之一，也是微波通信发展的一种特殊形式。57.1.1 卫星通信发展简史卫星通信发展简史o卫星通信的起源卫星通信的起源67.1.1 卫星通信发展简史卫星通信发展简史n1957年年10月月，前前苏苏联联成成功功发发射射了了世世界界上上第第一一颗颗低低轨轨人人造造地地球球卫卫星星Sputnik。n1958年年，美美国国宇宇航航局局发发射射了了“SCORE”卫卫星星，并并通通过过该该卫卫星星广广播播了了美国总统圣诞节祝词。美国总统圣诞节祝词。n1962年年，美美国国电电话话电电报报公公司司发发射射了了“电电星星”，它它可可进进行行电电话话、电电视、传真和数据的传输。视、传真和数据的传输。n1964年年8月月，美美国国发发射射了了首首颗颗静静止止轨轨道道的的通通信信卫卫星星“辛辛康康姆姆3号号”（SYNCOM-3），并并利利用用它它成成功功地地进进行行了了电电话话、电电视视和和传传真真的的传传输试验。输试验。n1965年年4月月，INTELSAT把把原原名名为为“晨晨鸟鸟”的的第第1代代“国国际际电电信信卫卫星星”射入地球静止轨道。射入地球静止轨道。n1970年年4月月24日日，我我国国在在酒酒泉泉卫卫星星发发射射中中心心成成功功地地发发射射了了第第一一颗颗人人造地球卫星造地球卫星“东方红一号东方红一号”。77.1.2 卫星通信系统的分类卫星通信系统的分类o按照卫星的运动状态（制式）按照卫星的运动状态（制式）n静止卫星通信系统静止卫星通信系统n非静止卫星通信系统非静止卫星通信系统随机运动卫星通信系统随机运动卫星通信系统相位运动卫星通信系统相位运动卫星通信系统o按照卫星的通信覆盖区范围按照卫星的通信覆盖区范围n全球卫星通信系统全球卫星通信系统n国际卫星通信系统国际卫星通信系统n国内卫星通信系统国内卫星通信系统n区域卫星通信系统区域卫星通信系统87.1.2 卫星通信系统的分类卫星通信系统的分类o按照卫星的结构按照卫星的结构n无源卫星通信系统（被动卫星通信系统）无源卫星通信系统（被动卫星通信系统）n有源卫星通信系统（主动卫星通信系统）有源卫星通信系统（主动卫星通信系统）o按照多址方式按照多址方式n频分多址卫星通信系统频分多址卫星通信系统n时分多址卫星通信系统时分多址卫星通信系统n码分多址卫星通信系统码分多址卫星通信系统n空分多址卫星通信系统空分多址卫星通信系统n混合多址卫星通信系统混合多址卫星通信系统97.1.2 卫星通信系统的分类卫星通信系统的分类o按照用户性质按照用户性质n商用卫星通信系统商用卫星通信系统n专用卫星通信系统专用卫星通信系统n军用卫星通信系统军用卫星通信系统o按照通信业务种类按照通信业务种类n固定业务卫星通信系统固定业务卫星通信系统n移动业务卫星通信系统移动业务卫星通信系统n广播电视卫星通信系统广播电视卫星通信系统n科学实验卫星通信系统科学实验卫星通信系统n教学、气象、导航、军事等卫星通信系统教学、气象、导航、军事等卫星通信系统7.1.2 卫星通信系统的分类卫星通信系统的分类p 按照工作频段按照工作频段n n特高频卫星通信系统特高频卫星通信系统特高频卫星通信系统特高频卫星通信系统n n超高频卫星通信系统超高频卫星通信系统超高频卫星通信系统超高频卫星通信系统n n极高频卫星通信系统极高频卫星通信系统极高频卫星通信系统极高频卫星通信系统n n激光卫星通信系统激光卫星通信系统激光卫星通信系统激光卫星通信系统p 按照所传输信号的体制按照所传输信号的体制n n模拟卫星通信系统模拟卫星通信系统模拟卫星通信系统模拟卫星通信系统n n数字卫星通信系统数字卫星通信系统数字卫星通信系统数字卫星通信系统117.1.2 卫星通信的特点卫星通信的特点p优点优点n n通信距离远，且费用与通信距离无关。通信距离远，且费用与通信距离无关。通信距离远，且费用与通信距离无关。通信距离远，且费用与通信距离无关。n n覆盖面积大，具有多址连接能力。覆盖面积大，具有多址连接能力。覆盖面积大，具有多址连接能力。覆盖面积大，具有多址连接能力。n n频带宽，传输容量大。频带宽，传输容量大。频带宽，传输容量大。频带宽，传输容量大。n n组网灵活。组网灵活。组网灵活。组网灵活。n n通信稳定可靠，传输质量高。通信稳定可靠，传输质量高。通信稳定可靠，传输质量高。通信稳定可靠，传输质量高。o缺点缺点n n通信时延较长，存在回声干扰通信时延较长，存在回声干扰通信时延较长，存在回声干扰通信时延较长，存在回声干扰n n通信链路易受外部条件影响通信链路易受外部条件影响通信链路易受外部条件影响通信链路易受外部条件影响 n n存在星蚀和日凌中断现象存在星蚀和日凌中断现象存在星蚀和日凌中断现象存在星蚀和日凌中断现象 127.1.3 卫星通信的工作频段卫星通信的工作频段o选择工作频段时考虑的因素选择工作频段时考虑的因素n n工作频段的电磁波应能轻易穿透电离层；工作频段的电磁波应能轻易穿透电离层；n n电波传播损耗应尽可能地小；电波传播损耗应尽可能地小；n n天线系统引入的外部噪声要小；天线系统引入的外部噪声要小；n n有有较较宽宽可可用用频频带带，与与地地面面现现有有的的通通信信系系统统的的兼兼容容性性要要好好，且相互间的干扰要小；且相互间的干扰要小；n n星上设备重量要轻，消耗的功率要小；星上设备重量要轻，消耗的功率要小；n n尽可能地利用现有的通信技术和设备；尽可能地利用现有的通信技术和设备；n n与与其其他他通通信信、雷雷达达等等电电子子系系统统或或电电子子设设备备之之间间的的相相互互干干扰要小。扰要小。137.1.3 卫星通信的工作频段卫星通信的工作频段o卫星通信的频段范围卫星通信的频段范围n n卫卫 星星 通通 信信 的的 频频 率率 范范 围围 一一 般般 选选 在在 微微 波波 频频 段段（300MHz 300GHz300MHz 300GHz）。）。n n微微波波频频段段的的特特点点是是：有有较较宽宽的的频频谱谱，可可以以获获得得较较大大的的通通信信容容量量；天天线线增增益益高高、尺尺寸寸小小；现现有有的的微微波波通通信信设设备备稍稍加加改改造造就就可可以以利利用用。此此外外，考考虑虑到到卫卫星星处处于于电电离离层层之之外外的的外外层层空空间间，而而微微波频率恰恰能够较容易地穿透电离层。波频率恰恰能够较容易地穿透电离层。147.1.3 卫星通信的工作频段卫星通信的工作频段微波频段微波频段频率范围频率范围（GHz）微波频段微波频段频率范围频率范围（GHz）微波频段微波频段频率范围频率范围（GHz）L1 2K18 26E60 90S2 4Ka26 40W75 110C4 8Q33 50D110 170X8 12U40 60G140 220Ku12 18V50 75Y220 325157.1.4 卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成p空间部分通信卫星p地面部分通信地面站n跟踪遥测指令子系统跟踪遥测指令子系统n监控管理子系统监控管理子系统167.1.4 卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成o空间部分空间部分n天线子系统包括通信天线和遥测遥控指令天线n通信子系统n遥测与指令子系统n位置与姿态控制子系统n电源子系统n控制子系统n入轨和推进子系统177.1.4 卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成o地面站地面站n天馈子系统n终端子系统n天线跟踪子系统n收发信子系统n电源子系统187.1.6 卫星轨道分类卫星轨道分类o按轨道高度分类按轨道高度分类n低轨道（LEO：Low Earth Orbit）：距离地球表面大约为700 1500km；n中轨道（MEO：Medium Earth Orbit）：距离地球表面10000km左右；n高椭圆轨道（HEO：Highly Elliptic Orbit）:距离地球表面的最近点为100021000km，最远点为39500 50600km；n同步轨道（GEO：Geostationary Earth Orbit）：距离地球表面35,786km。197.1.6 卫星轨道分类卫星轨道分类o按轨道形状分类按轨道形状分类n圆形轨道（e=0）n椭圆形轨道（1e0）o按轨道平面倾角分类按轨道平面倾角分类 n赤道轨道：i=0，轨道面与赤道面重合。n倾斜轨道：0 i 90，轨道面与赤道面成一个夹角，倾斜于赤道面。n极轨道：i=90，轨道面穿过地球的南北两极，与赤道面呈垂直状。207.2 卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式p7.3.1 频分多址p7.3.2 时分多址 p7.3.3 码分多址p7.3.4 空分多址217.3.1 频分多址频分多址227.3.2 时分多址时分多址237.3.3 码分多址码分多址247.3.4 空分多址空分多址25本章小结及知识点本章小结及知识点o卫星通信的概念和特点o卫星通信的工作频段o卫星通信系统的组成和分类o卫星轨道的类型o卫星通信的多址方式