1、現(xiàn)代通信概論,電子信息工程學(xué)院 霍炎 ,2,第7章 衛(wèi)星通信系統(tǒng),7.1 概述 7.2 衛(wèi)星通信的多址方式 7.3 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),3,7.1 概述,7.1.1衛(wèi)星通信發(fā)展簡(jiǎn)史 7.1.2衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi) 7.1.3衛(wèi)星通信的特點(diǎn) 7.1.4衛(wèi)星通信的工作頻段 7.1.5衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成 7.1.6衛(wèi)星軌道分類(lèi),4,7.1 概述,衛(wèi)星通信是指設(shè)置在地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。 衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間電子技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種通信方式，它是宇宙無(wú)線(xiàn)通信的主要形式之一，也是

2、微波通信發(fā)展的一種特殊形式。,5,7.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展簡(jiǎn)史,衛(wèi)星通信的起源,6,7.1.1 衛(wèi)星通信發(fā)展簡(jiǎn)史,1957年10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Sputnik。 1958年，美國(guó)宇航局發(fā)射了“SCORE”衛(wèi)星，并通過(guò)該衛(wèi)星廣播了美國(guó)總統(tǒng)圣誕節(jié)祝詞。 1962年，美國(guó)電話(huà)電報(bào)公司發(fā)射了“電星” ，它可進(jìn)行電話(huà)、電視、傳真和數(shù)據(jù)的傳輸。 1964年8月，美國(guó)發(fā)射了首顆靜止軌道的通信衛(wèi)星“辛康姆3號(hào)”（SYNCOM-3），并利用它成功地進(jìn)行了電話(huà)、電視和傳真的傳輸試驗(yàn)。 1965年4月，INTELSAT把原名為“晨鳥(niǎo)” 的第1代“國(guó)際電信衛(wèi)星” 射入地球靜止軌道。 1

3、970年4月24日，我國(guó)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“東方紅一號(hào)”。,7,7.1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi),按照衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（制式） 靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng) 非靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng) 隨機(jī)運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 相位運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 按照衛(wèi)星的通信覆蓋區(qū)范圍 全球衛(wèi)星通信系統(tǒng) 國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng),8,7.1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi),按照衛(wèi)星的結(jié)構(gòu) 無(wú)源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（被動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)） 有源衛(wèi)星通信系統(tǒng)（主動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)） 按照多址方式 頻分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng) 時(shí)分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng) 碼分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng) 空分多址衛(wèi)星通信系統(tǒng) 混合多址衛(wèi)星通信系統(tǒng),9,7.1.2

4、 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi),按照用戶(hù)性質(zhì) 商用衛(wèi)星通信系統(tǒng) 專(zhuān)用衛(wèi)星通信系統(tǒng) 軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng) 按照通信業(yè)務(wù)種類(lèi) 固定業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 移動(dòng)業(yè)務(wù)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 廣播電視衛(wèi)星通信系統(tǒng) 科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 教學(xué)、氣象、導(dǎo)航、軍事等衛(wèi)星通信系統(tǒng),7.1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類(lèi),按照工作頻段 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) 激光衛(wèi)星通信系統(tǒng) 按照所傳輸信號(hào)的體制 模擬衛(wèi)星通信系統(tǒng) 數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng),11,7.1.2 衛(wèi)星通信的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 通信距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。 覆蓋面積大，具有多址連接能力。 頻帶寬，傳輸容量大。 組網(wǎng)靈活。 通信穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高。 缺點(diǎn) 通信時(shí)延

5、較長(zhǎng)，存在回聲干擾 通信鏈路易受外部條件影響 存在星蝕和日凌中斷現(xiàn)象,12,7.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段,選擇工作頻段時(shí)考慮的因素 工作頻段的電磁波應(yīng)能輕易穿透電離層； 電波傳播損耗應(yīng)盡可能地小； 天線(xiàn)系統(tǒng)引入的外部噪聲要?。?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?。?星上設(shè)備重量要輕，消耗的功率要小； 盡可能地利用現(xiàn)有的通信技術(shù)和設(shè)備； 與其他通信、雷達(dá)等電子系統(tǒng)或電子設(shè)備之間的相互干擾要小。,13,7.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段,衛(wèi)星通信的頻段范圍 衛(wèi)星通信的頻率范圍一般選在微波頻段（300MHz 300GHz）。 微波頻段的特點(diǎn)是：有較寬的頻譜，可以獲得較

6、大的通信容量；天線(xiàn)增益高、尺寸?。滑F(xiàn)有的微波通信設(shè)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。,14,7.1.3 衛(wèi)星通信的工作頻段,15,7.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成,空間部分通信衛(wèi)星 地面部分通信地面站 跟蹤遙測(cè)指令子系統(tǒng) 監(jiān)控管理子系統(tǒng),16,7.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成,空間部分 天線(xiàn)子系統(tǒng) 包括通信天線(xiàn)和遙測(cè) 遙控指令天線(xiàn) 通信子系統(tǒng) 遙測(cè)與指令子系統(tǒng) 位置與姿態(tài)控制子系統(tǒng) 電源子系統(tǒng) 控制子系統(tǒng) 入軌和推進(jìn)子系統(tǒng),17,7.1.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成,地面站 天饋?zhàn)酉到y(tǒng) 終端子系統(tǒng) 天線(xiàn)跟蹤子系統(tǒng) 收發(fā)信子系統(tǒng) 電源子系

7、統(tǒng),18,7.1.6 衛(wèi)星軌道分類(lèi),按軌道高度分類(lèi) 低軌道（LEO：Low Earth Orbit）：距離地球表面大約為700 1500km； 中軌道（MEO：Medium Earth Orbit）：距離地球表面10000km左右； 高橢圓軌道（HEO：Highly Elliptic Orbit）:距離地球表面的最近點(diǎn)為100021000km，最遠(yuǎn)點(diǎn)為39500 50600km； 同步軌道（GEO：Geostationary Earth Orbit）：距離地球表面35, 786km。,19,7.1.6 衛(wèi)星軌道分類(lèi),按軌道形狀分類(lèi) 圓形軌道（e=0） 橢圓形軌道（1e0） 按軌道平面傾角分類(lèi) 赤道軌道：i=0，軌道面與赤道面重合。 傾斜軌道：0 i 90 ，軌道面與赤道面成一個(gè)夾角，傾斜于赤道面。 極軌道： i= 90 ，軌道面穿過(guò)地球的南北兩極，與赤道面呈垂直狀。,20,7.2 衛(wèi)星通信的多址方式,7.3.1 頻分多址 7.3.2 時(shí)分多址 7.3.3 碼分多址 7.3.4 空分多址,21