第1章 卫星通信概述11
卫星通信概述
卫星通信发展史 （1/4）
1997年 中国发射第三代通信卫星（DFH-3) 第一批LEO（Iridium系统）卫星发射 1998年 非静止轨道卫星进入运行阶段 1999-2000年 引入卫星直接广播语音业务 2000-2005年 引入宽带个人通信； Ka频段系统将得到迅速发展； 多个LEO和MEO星座将投入运行 2008年底 我国通信卫星十几颗GEO提供服务
UMTS&IMT-2000（3/2）
2.关于用户终端
各种不同类型的终端（基本终端、PDA和视听多媒 体终端）。 由用户重新组合或通过无线电终端组合。 用于下载。
UMTS&IMT-2000（3/3）
3.关于网络
固定网络、移动网络和Internet网的合。 灵活的网络结构。 与第二代移动网络的相互运行和相互综合 大的网络容量，以满足日益增长的需求。
卫星通信发展史 （1/3）
1976年 第一代移动通信卫星发射（3颗GEO） 中国加入国际通信卫星组织 1982年 国际海事卫星通信进入运行 （INMARSAT-A,移动卫星电话系统) 1984年 中国发射了第一颗实用静止通信卫星 1986-1990年 中国发射四颗第二代通信卫星 1995年 VSAT系统数量在世界上具有最大增长； 商用LEO卫星系统传送低试验数据成功
卫星公用平台和寿命
公用平台的主要任务： 在卫星整个工作期间，保证通信有效载 荷能可靠地运行。
姿态和轨道控制分系统（2/1）
姿态控制 确保有方向性的天线 指向合适的方向。 摄动力矩 地球、月亮的重力场 太阳辐射、陨石撞击等 姿态稳定 自旋稳定 三轴稳定
轨道控制 确保卫星保持在其正确 的轨道位置上。 漂移 地球的赤道椭圆性 （东、西方向） 太阳、月亮的重力引力 （南、北方向） 控制方法 喷射推进器
卫星通信第一章
1 r 1 r
2 1 2 2
正交极化频率复用
正交极化鉴别度
相同方向的线极化波 ：1=2，1 r2 P=1 r r1 水平和垂直线极化波 ： r2 1 2 90o P=0 左旋和右旋圆极化波：r1=r2=1，P(+)=1,P(-)=0
正交极化频率复用
衛星運行方向
m 86k 357
赤道
12756km 靜止衛星 靜止衛星
重疊區
盲區
通信卫星的分类
低轨道卫星（LEO）
高度：700~1500km 周期大约2h 信号衰减小、时延小 需要卫星多，系统复杂
通信卫星的分类
中轨道卫星（MEO）
高度：大约10000km 避免GEO很大的信号衰减和时延，又不使系统太复 杂。
卫星通信的发展
卫星通信试验阶段
无源卫星通信试验 有源卫星通信试验
低轨道延迟式试验通信卫星 中、高轨道试验通信卫星 静止轨道试验通信卫星
卫星通信的发展
卫星通信的实用与提高阶段（1965年以后）
1965年4月，“国际卫星通信组织”把第一代“国 际通信卫星”射入静止同步轨道。 两周后，前苏联发射第一颗非同步通信卫星。 1965年，西方国家成立“国际通信卫星组织”，并 先后实施了第一代至第七代国际通信卫星。 总体发展趋势：卫星容量增大，地球站尺寸减小。
第一章 概述
卫星通信的概念 卫星通信的工作频段 卫星通信系统的组成 编码、复接、调制和多址联接 正交极化频率复用
第一章 概述
第一节：卫星通信的基本概念
什么是卫星通信？ 通信卫星的分类 卫星通信的应用 卫星通信的发展 卫星通信的特点和技术问题
第一节：卫星通信的基本概念
什么是卫星通信？
卫星通信系统概述
卫星通信系统概述
卫星通信系统是指利用卫星进行通信的一种系统。
卫星通信系统利用
地球上的通信站与卫星进行通信，再通过卫星之间的通信连接实现全球范
围内的通信。
它具有广泛的覆盖范围、高可靠性和持续连接的特点，是现
代通信领域的重要组成部分。
卫星通信系统由地面控制站、卫星及通信设备组成。
地面控制站负责
管理整个系统，并通过射频系统与卫星进行通信。
卫星作为通信中继器，
负责接收、放大和转发信号。
通信设备包括地球站、航天器和卫星地面站，用于连接用户和卫星。
1.广域覆盖能力：卫星通信系统通过卫星之间的通信连接，可以实现
全球范围内的通信覆盖，即使在边远地区也能进行通信。
2.高可靠性：由于卫星通信系统具有多点接入的特点，即使一些通信
节点故障，通信仍然可以通过其他节点进行。
3.持续连接：卫星通信系统可以提供持续的通信连接，不受地理位置
和时间的限制，方便用户进行长时间的通信。
4.大容量传输：卫星通信系统具有较大的带宽和传输速率，可以同时
传输多个通道和大量的数据。
5.灵活性：卫星通信系统可以根据需求进行调整和扩展，适用于不同
规模和需求的通信应用。
然而，卫星通信系统也存在一些挑战和限制：
1.高成本：卫星通信系统的建设和运营成本较高，包括卫星的制造和
发射、地面控制站的建设和维护等。
2.延迟问题：由于信号需要经过地面站、卫星和地面站的传输，卫星通信系统存在一定的信号传输延迟，不适用于实时性要求较高的应用。
3.天气影响：卫星通信系统受天气条件的影响较大，特别是在恶劣天气下，如暴风雨或大雪，信号传输可能会受到干扰或中断。
卫星通信系统概述-文档资料
15
1.4 卫星通信的特点
卫星移动通信和地面移动通信的关系： 卫星移动通信系统能扩大地面移动通信的地理
和业务覆盖范围，除提供常规的移动通信业务 外，还可向空中、海面和复杂地理结构的地面 区域的各类移动用户提供服务。 从应用来讲，地面移动通信网主要集中在高业 务量的应用环境，而卫星移动通信系统最适合 于低业务量地区、航海、航空及地面网欠发达 地区的应用环境，并且在地面网络过载或发生 故障时作为其迂回网络。
换言之，卫星通信是在地球站上，包
括地面、水面和大气层中的无线电通信站 之间，利用人造卫星作为中继站进行的通 信。
卫星通信是个人通信网的组成部分，
是地面通信网的补充。
2
1.1 卫星轨道
假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略 太阳、月球和其它行星的引力作用，卫星运动 服从开普勒(Kepler)三大定律。
（8）现有卫星通信系统为适应新技术发展和系统对容量的 更大要求形成了新的演变方案，如Iridium系统将其运行 的卫星数目从66颗增加至96颗。
（9）天地网络不断融合。卫星通信与有线电视、宽带互联 网、移动互联网等融合。
（10）新技术广泛应用。如星上交换与处理、多波速天线等。
24
附录：通信卫星的分类
300~3000吉赫(GHz)
10
1.3 卫星通信的工根作据IE频EE段521-2002标准，L
<<<<1223>>>>频段综LSCX工。合作具上频 频 频 频：体述段段段段地要：：：：说求1468，，.///6247目应/1GGG前将.HHH5zzz大卫雷Z也波电导频卫采K句K通3是时和为的电是段范即展7率频比EGi0aa多星.g达使段波航带星用话常HI7用又高1无视M指。围英的代波R受段较KBz5m数的主等用是波系，地，说用KPH作是频线领aeC据频而则语”表段甚特国。大XG~波较e波卫z工要波。这指段统在面且，于电航（电域1波I~H、率在为中着也高高际，KE用用用。段d大段星作3应段个频。等卫站一z该卫u台空波。HE段现无在某7的被Km频频有多0，于于于的，波(通频EF~用，0范率可。星应直的波星1及和，特通，在线8些“称(（关采1）上MMMM8V频加段5信段~：是1围在被电用被正段通电航常高常频~广路场e作2HUH法用SSS1不.行率上卫2系选x1中频SSS1的用2视中广上直信FHz视海用频的率泛由合37律赋t-同频，，，~的G)范K星e2F统G在0G继率是频于广，泛方接。2台 的于 主下为使n、中0H）保 形/u的率GGG频HH围2单是微0d、4GD指率播该使(高波z广沟移要行3EEE0用无，zK是z护波2是~为e段。为AH转0选的波OOO)卫标频。和频用于段8d-G播通动用频,的线X0指，束aBz，7卫卫卫。XG”2发K择无频~H星的b波准带各段。K接.，频通于、率，7波蓝鼠9波H覆13电u星星星o多z器波~线在段~通无2段，0类首收波波z同道信短卫为表v段牙标长4盖离8~0测测测数的e功段电以或信0线的X小先.天段10段。和途星7示中、)等4范，G控控控一，波8M.率。波下特、频2型被线，的G广通“G的H围卫H。。。5段换段一波频高H率Hz效频~播信扩zX星。zz般，，
第1章 卫星通信概述11要点
当卫星运行轨道在赤道平面内，其高度约为35786km时，它的运行方向 与地球相同，且围绕地球公转周期与地球自转周期相等时(24h)，从地球上 去，卫星如同静止一般，则称为静止卫星(或同步卫星)。如图1-3所示。地球 表面除南、北两极是盲区外，其它区域均在卫星覆盖范围之内，而且部分区 域为两颗卫星波束的重叠地区，因此借助于在重叠区内地球站的中继（称之 为双跳），可以实现在不同卫星覆盖区域内的地球站之间的通信。例如，世 界卫星通信系统（INTELSAT，简称IS），其静止卫星分别处在太平洋、印 度洋和大西洋上空。它们构成的全球通信网承担着绝大部分的国际通信业务 和全部国际电视转播。我国的“东方红”卫星通信也是静止卫星通信。
卫星通信是空间通信形式之一。通常，以空间飞行器或通信转发体为对 象的无线电通信称为空间通信。它包括三种形式： （1）地球站与空间站之间的通信； （2）空间站之间的通信； （3）通过空间站的转发或反射进行地球站之间的通信。通常人们把这第 三种形式称为卫星通信。这里说的地球站是指设在地球表面（包括地面、海 洋或大气层）的通信站。而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星。
（3）电波的传播时延较大和存在回波干扰。 如静止卫星通信时，单程传输时间约为0.27s，双向通信时间0.54s。若通话会 给人一种不自然感觉。同时还会由于收、发话音的混合线圈不平衡等原因，产生回 波干扰，使发话者在0.54s以后，又听到了反馈回来的自己讲话的回音,造成干扰。 （4）卫星通信系统技术复杂。 对于静止卫星的制造、发射和测控需要先进的空间技术和电子技术。目前世界 上只有少数几个国家能自行研制和发射静止同步卫星。 （5）静止卫星通信在地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区。 总之，卫星通信有其优点，也存在一些缺点。不过这些缺点与优点相比是次要 的，而且有的缺点随着卫星通信技术的发展，已经得到或正在得到解决。比如，近 年来一些国家又开始研究利用多颗低轨道移动卫星组网，以实现全球范围内的通信 ，其中包括个人通信网。
第一章 卫星通信概述解析
1.1 卫星通信的基本概念和特点 1.2 卫星通信地球站 1.3 卫星通信 1.4 卫星通信工作频段的选择和电波传播特点 1.5 卫星通信发展的动态
1.1 卫星通信的基本概念和特点
What’s 卫星通信?
• 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发 无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通 信过程或方式。卫星通信属于空间无线电通信的 一种形式，工作在微波频段（300MHz～ 300GHz）。
卫星通信系统的组成和分类
卫星通信系统组成：通信卫星、通信地球 站分系统、跟踪遥测及指令分系统、监控 管理分系统
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▲通信卫星：由一颗或者多颗组成，起中 继和转发作用。（结构：有源、无源；运 动方式：同步、非同步；质量：巨 （>3500kg）、大（1000~3500kg）、中 （500~1000kg）、小……；地面高度：低 轨（<5000km）、中轨、高轨 （>20000km）、同步（35786km）。
同步卫星：赤道轨道； “铱”系统：极地轨道； ICO卫星：顺行倾斜轨道；
按偏心率：
圆轨道（e=0）：全球卫星通信系统
按照偏心率
椭圆轨道（0<e<1）:区域性； 抛物线（e=1）行星探测器的行星际航行
双曲线（e>1）
按卫星距离地面的高度
低轨道（LEO，700~1500km）
按距离地面高度
中轨道（MEO，10000km） 高椭圆轨道（HEO，最近点1000~2100km，最远点：39500~50600km）
卫星，包括：手动跟踪、程序跟踪、自动跟踪）
8
※卫星通信的基本工作原理
1.3通信卫星
※卫星与轨道 ※通信卫星的组成 ※通信卫星举例
吴诗其卫星通信第1章 概述
中国卫星发展史（续）
2003年5月23日 “北斗一号”第三颗卫星发射 成功，预计用户30万，直接产值35亿。 2003年10月21日11时16分，太原卫星发射中心 用“长征”四号乙运载火箭成功地将中国与巴西 联合研制的第二颗“资源一号”卫星和中国科学 院研制的“创新一号”小卫星送入太空。火箭发 射13分钟后，“资源一号”卫星进入太阳同步轨 道。火箭继续飞行约40秒后，“创新一号”卫星 与火箭分离，进入预定轨道。
中国卫星发展史（续）
1996年7月3日『亚太一A』在西昌发射中心成 功发射，本卫星和『亚太一号』相同为C频段双 极星， 定位于东经134°E，台湾地区信号覆盖 强度为37dBm，接收容易。 1997年5月11日新的“东方红三号”又称为“ 中卫6号”发射成功，它是新型大功率的卫星， 携带24个C频段转发器，定位125°E。
第一章 卫星通信系统概述
一、卫星轨道 二、卫星通信系统的组成 三、卫星通信的业务类型 四、频率分配 五、卫星通信的特点 六、卫星通信的发展历史 七、通信卫星的分类 八、卫星通信的应用
一、卫星轨道
假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太阳、 月球和其它行星的引力作用，卫星运动服从开 普勒三大定律。 开普勒定律 开普勒第一定律：卫星以地心为一个焦点做椭 圆运动。其轨道平面的极坐标为：
中国卫星发展史（续）
• 1986年2月1日“东方红二号-2“成功定位在 103°E，携带2个C频转发器，以区域椭圆波束辐 射传送，重 433Kg，中心波束为34.5dBW。携带2 个8W的C频段转发器，以全球波束辐射，中心波 束为 23.4dBW。 • 1988年3月7日“东方红二号甲-1“简称“东二甲-1“， 对外称“中卫一号“定位在87.5°E，波束中心指 向101.7°E，34.11°N，中心波束为36dBW。4个 C频段转发器，二个8W，二个10W，以区域椭圆 波束辐射传送。卫星重441Kg，寿命7年。
卫星通信知识点总结
卫星通信知识点总结一、卫星通信系统概述卫星通信是通过人造卫星作为中继器进行通信的一种通信方式，其优点是覆盖范围广，通信距离远，适用于远距离通信和偏远地区通信。
卫星通信系统由地面站、卫星和用户终端组成，地面站与用户终端间通过卫星进行数据传输。
二、卫星通信工作原理卫星通信系统工作原理主要包括地面站的发送和接收过程、卫星的中继传输过程、用户终端的接收和发送过程。
地面站发送的信号经过卫星中继后到达指定的用户终端，用户终端发送的信号也通过卫星中继后到达地面站。
三、卫星通信系统的分类卫星通信系统主要分为地球静止轨道通信卫星系统（GEO）、中低轨卫星通信系统（LEO/MEO）和其他非地球轨道卫星系统。
GEO卫星通信系统主要应用于广播电视、互联网接入等广泛覆盖通信需求，而LEO/MEO卫星通信系统主要应用于移动通信、数据传输等特定领域。
四、卫星通信系统的关键技术1. 卫星轨道技术卫星轨道技术是卫星通信系统设计的基础，根据通信需求选择合适的卫星轨道，包括地球静止轨道（GEO）、中低轨轨道（LEO/MEO）等。
2. 卫星天线技术卫星天线技术涉及卫星天线的设计、优化和部署，包括指向性天线、平面天线、阵列天线等不同类型，以满足不同的通信需求。
3. 卫星通信链接技术卫星通信链接技术主要包括上行链路、中继链路和下行链路，涉及调制解调、多址接入、信道编解码等关键技术。
4. 卫星通信网络技术卫星通信网络技术包括卫星网的设计、优化和管理，通过地面站和用户终端间的通信连接，在实现卫星覆盖范围内的各种通信需求。
5. 卫星通信安全技术卫星通信安全技术主要包括数据加密、用户认证、通信链路保护等技术，保障卫星通信系统的安全可靠运行。
五、卫星通信系统的应用卫星通信系统广泛应用于广播电视、军事通信、航空航天、海洋监测、移动通信、救援通信等领域，为人类的通信需求提供了便利。
总结：卫星通信系统是一种重要的通信方式，其应用范围广泛，技术含量高，对于地理位置偏僻，通信需求大的地区尤为重要。
第1章 卫星通信系统概述
第一章卫星通信系统概述l1945年，英国的科幻小学作家阿瑟·C·克拉克在世界上首次提出了使用卫星进行远距离无线电能信和无线电广播的设想，这位作家在《无线电杂志》上发表了一篇文章，提出用火箭发射一颗人造卫星，绕地球转动，然后，地面上发送信号给卫星，通过卫星再传回地面。
l1957年10月4日，原苏联成功发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。
l在人类已经发射的卫星中，通信卫星只占其中的一部分。
目前围绕地球飞行的卫星中，大多数是有带有各种传感器的观察卫星，如气象卫星、电子侦察卫星、成像侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星、核爆炸探测卫星、资源卫星、天文观测卫星；其他的是通信卫星或是广播通信卫星，如亚太卫星、中星5号等。
目前在轨道上运行的通信卫星有数百颗。
在80年代和90年代初承担了国际通信业务量的70%。
l1962年7月美国成功地发射了第一颗通信卫星Telestar，实验了横跨大西洋的电视和电话传输。
但是，Telestar并非在静止轨道上。
第一颗静止轨道卫星则是1963年2月美国发射的SYNCOM实验卫星，它成功地转播了1964年东京奥运会的实况，使全世界看到了卫星通信的优越性和实用价值。
l90年代初提出的各种通信卫星系统多至几十个，其中最著名的就是“铱”移动卫星通信系统和“全球星”系统。
这两个系统可以提供覆盖全球的移动电话业务。
在波黑执行任务的美军飞行员每人都配备了一部“铱”手机。
这些卫星通信系统除了广播业务以外，基本上都只能提供话音业务。
所以从97年以后，廉价的地面通信系统的发展如光纤通信系统、蜂窝移动通信系统的蓬勃发展，一下子大大压缩了卫星通信的市场，国内国际的骨干网通信负荷的80%以上改由光纤网络承担。
获得技术上巨大成功的“铱”移动卫星通信系统也惨遭倒闭。
但是新的曙光出现了：军事通信的巨大需求和民用宽带卫星市场的急剧扩大。
l纳卫星(NanoSat)的概念最早是由美国航空航天公司(Aerospace)于1993年在一份研究报告中首次提出的,它带来了小卫星设计思想上的根本变革.纳卫星和皮卫星(PicoSat)是以微机电系统(MEMS)技术和由数个MEMS组成的专用集成微型仪器(ASIM)为基础的一种全新概念的卫星,它基于微电子技术、微机电技术、微光电技术等微纳米技术而发展的，纳卫星体现了航天器微小化的发展趋势。
卫星通信复习
第一章卫星通信概述知识点1．卫星通信的概念？卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
Eg：有卫星参与的通信就是卫星通信（错）（！卫星通信最终要实现地球站之间的通信）2 ．卫星通信上下行链路概念？以及上下行链路使用频率的表示方式？上行链路：从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径下行链路：通信卫星将信号转发到其他（另一）地球站的通信路径表示方式：6Ghz（上行频率）/4Ghz（下行频率）3 ．静止轨道卫星的概念？，高度？，微波传播的时延（单程和双程）？静止轨道卫星：相对于地球表面上的任一点，卫星的位置保持固定不变高度：距地面高度为35860公里微波传输时延（传输时延较大）：单程0.27s，双程0.54s4 ．日凌中断和日蚀中断产生的原因、时间以及应对的策略？日凌中断日蚀中断产生原因卫星、太阳和地球站接收天线在一条直线上，太阳噪声进入接收天线，造成通信中断卫星运行到地球的阴影面，太阳能电池板无法充电，而星载蓄电池只能维持卫星自转，不能支持转发器工作产生时间每年春分前和秋分前后的6天左右，每年两次，每次约3~6天每年春分前秋分前23天开始，于春分前秋分后23天结束，每次持续时间约10分钟，完全日蚀最长持续72分钟应对策略“避让”、“换星”大容量蓄电池5.为什么地球同步卫星在高纬度地区通信效果不如低纬度地区？PPT高纬度地区地面地形（复杂）；地球表面杂波；两极地区接收天线仰角太小（需要极地轨道卫星辅助）6.地球站的总体框图？及其各部分的作用？地球站总体框图：书p8图1-6（/PPT）各部分作用：（1）天馈设备——将发射机送来的射频信号经天线向卫星方向辐射，同时它又接收卫星转发的信号送往接收机（2）发射机——将已调制的中频信号，经上变频器变换为射频信号，并放大到一定的电平，经馈线送至天线向卫星发射（3）接收机——从噪声中接收来自卫星的有用信号，经下变频器变换为中频信号，送至解调器（4）信道终端设备：将用户终端送来的信息加以处理，成为基带信号，对中频进行调制，同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端（5）天线跟踪设备：校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线对准卫星（6）电源设备：供应站内全部设备所需的电能7.衡量地球站发射性能的指标？衡量地球站的接收性能的指标？总体性能指标：工作频段；天线口径；等效全向辐射功率；——发射性能接收品质因数；——接收性能偏轴辐射功率密度的限制。
卫星通信概况
卫星通信概况1.1 卫星通信的基本概念一、什么是卫星通信卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
它是宇宙通信形式之一。
宇宙无线通信是以宇宙飞行体或通信转发体作为对象的无线电通信，宇宙无线通信包括宇宙研究业务、电波天文业务、气象卫星业务、地球探测卫星业务、无线电导航卫星业务等等。
其中需要说明的是： 固定卫星业务(FSS)：基本特点是地球站固定不动。
架设时必须防止与地面微波中继通信和其他卫星通信系统之间的干扰。
移动卫星业务(MSS)：通信双方至少其中之一是移动的。
舰船、飞机、车辆等利用卫星进行通信，或与固定站进行通信。
广播卫星业务(BSS)：包括电视广播和语音广播。
卫星发射功率大、频谱宽。
宇宙无线通信有三种形式：♦宇宙站与地球站之间的通信。
♦宇宙站之间的通信。
♦地球站相互间通过宇宙站的转发或反射进行的通信。
这里宇宙站指设在地球大气层之外的宇宙飞行体或其他天体上的通信站。
地球站指设在地球表面（包括陆地、水上和大气层中）的通信站。
二、通信卫星的分类静止轨道卫星（GEO）：当卫星的运行轨道在赤道平面内，其高度大约为35800km时，它的运行方向与地球自转的方向相同，围绕地球一周的公转周期为24h，和地球自转周期相等时，从地球看上去，卫星如同静止的一样，所以称为静止卫星。
3颗静止轨道卫星可以全球覆盖（两极除外）。
距离远会引起很大的信号衰减和传播时延。
低轨道卫星（LEO）：高度为700~1500km，周期大约2h，克服了GEO 很大信号衰减和时延。
为了覆盖整个地球，需要大量的卫星（几十颗，如铱系统66颗，全球星48克），系统比较复杂。
中轨道卫星（MEO）：高度大约10000km左右。
为了避免GEO很大的信号衰减和时延，又不使系统太复杂。
10颗卫星。
三、主要应用领域国际和国内长途电话。
面临海底光缆的激烈竞争，提供备份业务或传送峰值业务。
无线电和电视广播。
向广阔的地区提供直播到家的语音和电视广播。
西电夏克文《卫星通信》第一章
04
要解决信号传输时 延带来的影响
02
卫星通信的概念和特 点
03
缺点:
01
02
27s
54s
卫星通信的概念和特点
一．卫星通信的概念 二．静止卫星与运动卫星 三．卫星通信的特点
第 一 章
西 东
1.1 卫星通信的概念和特点
缺点: • 卫星寿命短
（1）部件故障导致的不可修复
（2）推进剂携带量有限
制卫星入轨 推进剂的应用
控
轨道位置保持 姿
姿态保持方法：
1
自旋稳定法 三轴稳定法
2
1.1 卫星通信的概念和特点
需要先进的空间和电子技术
缺点:
01
发信者发出的消息传 到收信者手中需要一 定的时间，这一时间
02
添加标题
卫星通信的概念 和特点
03
添加标题
优点:
机动灵活。
卫星通信的概 念和特点
优点:
通信链路稳定 可靠，传输质
量高。
卫星通信的概 念和特点
优点:
1.1 卫星通信的概念和特点
缺点: • 卫星寿命短
（1）部件故障导致的不可修复
（2）推进剂携带量有限
制卫星入轨 推进剂的应用
控
轨道位置保持 姿
章 亮
引 力 的 影 响：
节 一
自然轨道上的静止卫星 所受到的引力关系： 太阳引力＝1/37地球引 力
月亮引力＝1/6800地球 引力
太
章 阳
、 月
节 亮
引 力
一 的
影 响 ：
从地球 上看， 这种摄 动使 “静止” 卫星的 位置主 要在南 北方向 上缓慢 地漂移。
卫星通信概述范文
卫星通信概述范文卫星通信是一种通过人造卫星进行数据传输和通信的技术。
它通过将信号发送到地球上的卫星，然后再从卫星传回地面设备，以实现远距离的通信和数据传输。
卫星通信主要分为地球站、空间段和控制中心三个部分。
地球站是用来向卫星发送信号和接收卫星传回的信号的设备。
空间段是卫星自身的设备，包括接收地球站信号和发送信号回地球的设备。
控制中心是用来控制卫星运行和管理通信系统的设备。
卫星通信的基本原理是通过向卫星发送电磁信号，然后卫星接收到信号后再通过接收天线将信号发送回地球。
卫星通信有几个重要的参数，包括传输路径、传输速率和信号质量等。
传输路径是指信号从地球站到卫星再到地球站的路径，包括上行链路和下行链路。
上行链路是指地球站向卫星发送信号的路径，而下行链路是指卫星向地球站发送信号的路径。
在卫星通信中，传输速率是指信号在传输过程中的速度。
通常用千兆位每秒（Gbps）或兆比特每秒（Mbps）来衡量。
高速率的传输可以实现更快的数据传输和更高的通信质量。
而信号质量是指信号传输过程中的噪声和干扰情况。
信号质量好的话，可以实现更高的通信质量和更可靠的数据传输。
卫星通信在现代社会中扮演着重要的角色。
它被广泛应用于电视广播、互联网通信、移动通信和航空航天等领域。
卫星通信的主要优点是可以实现远距离的通信和覆盖范围广，可以覆盖整个地球。
无论是在偏远地区还是在海洋上，卫星通信都能提供可靠的通信服务。
此外，卫星通信还可以实现高速的数据传输，可以满足大量数据的传输需求。
然而，卫星通信也存在一些缺点。
首先，卫星通信的成本很高。
建设和运行卫星需要巨大的投资。
其次，卫星通信有一定的时延。
信号从地球站到卫星再到地球站的传输需要一定的时间，这会影响实时通信的质量。
另外，天气条件对卫星通信的影响也较大。
恶劣的天气条件会导致信号质量下降或信号中断。
总结起来，卫星通信是一种通过人造卫星实现远距离数据传输和通信的技术。
它具有广泛的应用领域和重要的作用。
卫星通信概述
(C N )d EIRPS Lpd Lmd G 10lg(TBk) dB
C N [(C N )u1 (C N )d 1]1
Hale Waihona Puke 载波干扰比i i i 设 1,u 2 ,u… p,u 为上行链路的干扰，在载波带宽内对应的功率为 I1,u ,
I2,u … Ip,u ，则有
卫星链路设计需要考虑：
(C I )u
分 组 域 模 式
电 路 域 模 式
用户设备 无线接入网 核心网
核心网
GEO卫星移动通信系统
BGAN空中接口
◆ BGAN使用Inmarsat专用的空中接口IAI-2提供同样的UMTS业务。
非接入层
适配层
接 入
承载信道链接层
层 承载信道控制层
物理层
BANG空口协议栈
负责移动性管理、呼叫控制、短消息SMS以及GPRS会话管理等功能
不受地理条件的限制，不管是固定站还是移动站，不同种类的业务可组网在同一个 卫星通信网内。
通信容量大
卫星通信工作在微波频段，可用带宽范围很大。
通信质量好可靠性高
电磁波主要在接近真空的外层空间传播
经济效益、社会效益好 卫星通信不受地理和环境条件的限制，具有建设快，投资少，经济效益 高的优点。
卫星通信基础
◆ BGAN具有全球无缝隙的宽带网络接入、移动实时视频直播、 兼容3G等多 种通信能力，它的出现给海事、航空以及陆地偏远地区移动信息化带来革 命性的变化!
GEO卫星移动通信系统
INMARSAT-4 BGAN系统
◆星座设计 INMARSAT-4于2005年至2008年8月期间发射，共三颗，容量是第三代的60倍， 通信业务量绝大部分是作为IP分组交换数据进行传输，扩展了INMARSAT网 络，提供增强的数字移动通信的能力，同时也支持传统的电路交换的服务， 具有1个全球波束，19个区域波束，228个窄带点波束。
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（3）电波的传播时延较大和存在回波干扰。 如静止卫星通信时，单程传输时间约为0.27s，双向通信时间0.54s。若通话会 给人一种不自然感觉。同时还会由于收、发话音的混合线圈不平衡等原因，产生回 波干扰，使发话者在0.54s以后，又听到了反馈回来的自己讲话的回音,造成干扰。 （4）卫星通信系统技术复杂。 对于静止卫星的制造、发射和测控需要先进的空间技术和电子技术。目前世界 上只有少数几个国家能自行研制和发射静止同步卫星。 （5）静止卫星通信在地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区。 总之，卫星通信有其优点，也存在一些缺点。不过这些缺点与优点相比是次要 的，而且有的缺点随着卫星通信技术的发展，已经得到或正在得到解决。比如，近 年来一些国家又开始研究利用多颗低轨道移动卫星组网，以实现全球范围内的通信 ，其中包括个人通信网。
（2）地球站分系统 包括地球站和通信业务控制中心，其中有天线和馈电设备，发、收设备，信道终 端，跟踪与伺服系统等。 （3）跟踪遥测及指令分系统 其作用是对卫星进行跟踪测量，控制卫星准确地进入静止轨道上的指定位置，并 对卫星的轨道、位置、姿态进行监视和校正。 （4）监控管理分系统 其作用是对在轨道上的卫星的通信性能及其参数进行业务开通前的监测和业务开 通后的例行监测和控制，其中包括转发器功率、天线增益、地球发射功率、射频频 率和带宽等，以保证通信卫星正常运行和工作。
2 卫星通信系统的分类
目前世界上已建立了几十个卫星通信系统，归纳起来分类如下：
（1）按照卫星制式分为：随机、相位和静止等3类卫星通信系统； （2）按通信覆盖区的范围分为：国际、国内和区域等3类卫星通信系统； （3）按用户性质分为：公用（商用）、专用和军用等3类卫星通信系统； （4）按业务分为：固定业务（FSS）、移动业务（MSS）、广播业务（ BSS）、科学实验，以及其他业务(教学,气象,军事)等5类卫星通信系统； （5）按多址方式分为：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址和混 合多址等5类卫星通信系统； （6）按基带信号体制分为：数字式和模拟式等2类卫星通信系统； （7）按所用频段分为：特高频（UHF）、超高频（SHF）、极高频（ EHF）和激光等4类卫星通信系统。 以上各种分类方法从不同侧面反映出卫星通信系统的特点、性质和用 途，若将它们综合起来，便可较全面地描绘出某一具体的卫星通信系统的 特征。
1.2 卫星通信地球站
1.2.1 地球站的种类
地球站是卫星通信系统的重要组成部分。它可以按不同的方法来分类。 （1）按安装方法及设备规模可分为：固定站，移动站（船载站、车载站、机载 站等）和可搬动站（在短时间内可拆卸转移）。在固定站中，根据规模大小可分 为大型站、中型站和小型站。 （2）按天线反射面口径大小可分为：20m，15m，10m，7m，5m，3m和1m等 类型的地球站。 （3）按传输信号特征可分为：模拟站和数字站。 （4）按用途可分为：民用，军用，广播，航空，航海，气象，以及实验站等。
1.1.2 卫星通信的特点
卫星通信与其它通信手段相比，它具有以下一些特点： （1）通信距离远，且费用与通信距离无关。由图1-3可见，利用静止卫星进 行通信，其最大距离可达18000km左右。而建站费用与维护费用并不因地球站 之间的距离远近及地理条件恶劣程度而有所变化。显然，这是地面微波中继通 信、光纤通信以及短波通信等其它手段所不能比拟的。 （2）覆盖面积大，可进行多址通信。许多其它类型的通信手段常常是指能实 现点对点的通信，而卫星通信，由于它是大面积覆盖，因而只要是在卫星天线 波束的覆盖区域内，都可设置地球站。共用同一颗卫星在这些地球站间进行双 边或多边通信，或者说多址通信。 （3）通信频带宽，传输容量大。这是由于卫星通信通常都是使用300MHz以 上的微波频段，因而可用频带宽。目前，卫星通信带宽已达到3000MHz以上， 一颗卫星的通信容量可达到数千路以至上万路电话，并可传输多达数百路的彩 色电视以及数据和其他信息。 （4）机动灵活。卫星通信不仅能作为大型固定地球站之间的远距离干线通信 ，而且可以在车载、船载、机载等移动地球站之间进行通信，甚至还可以为个 人终端提供通信服务。 （5）通信链路稳定可靠，传输质量高。由于卫星通信的无线电波主要是在大 气层以外的宇宙空间中传播，传播特性比较稳定，同时它不易受到自然条件和 干扰的影响，因而传输质量高。
卫星通信系统的组成还可以分为空间段、地面段和控制段三部分。
（1）空间段：包括通信系统中所有的处在地球外层空间的卫星，其作用是在空中 对地面或其它卫星发来的信号起中继放大和转发作用。 （2）地面段：主要由多个承担不同业务的地球站组成。按照业务类型大致分为用 户站（如手机、便携设备、移动站和小口径终端VSAT，可以直接连接到空间段）、 接口站（又称关口站，它将空间段与地面网络互连）和服务站（如枢纽站和馈送站 ，它通过空间段从用户处收集信息或向用户分发信息）。 （3）控制段：由所有地面控制和管理设施组成，它既包括用于监测和控制（跟踪 遥测及指令系统）这些卫星的地球站，又包括用于业务与星上资源管理的地球站。
当卫星运行轨道在赤道平面内，其高度约为35786km时，它的运行方向 与地球相同，且围绕地球公转周期与地球自转周期相等时(24h)，从地球上 去，卫星如同静止一般，则称为静止卫星(或同步卫星)。如图1-3所示。地球 表面除南、北两极是盲区外，其它区域均在卫星覆盖范围之内，而且部分区 域为两颗卫星波束的重叠地区，因此借助于在重叠区内地球站的中继（称之 为双跳），可以实现在不同卫星覆盖区域内的地球站之间的通信。例如，世 界卫星通信系统（INTELSAT，简称IS），其静止卫星分别处在太平洋、印 度洋和大西洋上空。它们构成的全球通信网承担着绝大部分的国际通信业务 和全部国际电视转播。我国的“东方红”卫星通信也是静止卫星通信。
高等学校电子与通信类专业 “十一五”规划教 材
卫星通信
夏克文 池越 张志伟 武睿
西安电子科技大学出版社
2008
目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
录
卫星通信概述 卫星通信基本技术 卫星通信链路设计 卫星通信网 移动卫星通信系统
第一章 卫星通信概述
1.1 卫星通信的基本概念和特点 1.2 卫星通信地球站
（5）按业务性质可分为：一是通信业务站，用来进行电话、电报、数据、电视 及传真等通信业务；二是遥控、遥测跟踪站，用来遥测通信卫星的工作参数，控 制卫星的位置和姿态；三是通信参数测量站，用来监视转发器及地球站通信系统 的工作参数 。
此外，地球站还可按工作频段、通信卫星类型、多址方式等不同进行分类。 目前国际上通常根据地球站天线口径尺寸及地球站性能因数G/T值大小将地球站 分为A、B、C、D、E、F、G、Z等各种类型。A、B、C三种称为标准站，用于 国际通信。E和F有分为E-1、E-2、E-3和F-1、F-2、F-3等类型，主要是用于国 内几个企业之间的话音、传真、电子邮政、电视会议、等通信业务。其中E-2、 E-3和F-2、F-3又称为中型站，是为大城市和大企业之间提供通信业务的。E线尺寸性能指标及业务 类型见表1-1。
卫星通信是一种强有力的现代化通信手段。但也并非十全十美,主要局限性和缺点: （1）通信卫星使用寿命较短。卫星由成千上万个零部件组成，只要其中某个零部件 发生故障，就有可能不工作。若想修复，成本很高，几乎不可能。控制卫星轨道和 姿态需要消耗推进剂，一旦消耗完，卫星就失去控制，任其漂移，沦为“太空垃圾 ”。 （2）存在日凌中断和星蚀现象。当卫星处在太阳和地球之间，并在一条直线上时， 卫星天线受太阳的辐射干扰，地球站天线因对准太阳使得强大的太阳噪声进入地球 站，从而造成通信中断，这种现象称为日凌中断。对于静止卫星这是难免的，每年 春分和秋分各发生一回，每回约6天，每天中午持续最长约10分钟。可以采用主、备 卫星转换办法来保证不间断通信。月亮也会有类似现象，但其噪声比太阳弱得多， 不会导致通信中断。 另外，当卫星进入地球 的阴影区时，还会出现星蚀 现象。此时通信卫星上的太 阳能电池不能正常工作，而 星载蓄电池只能维持卫星自 转，不能支持转发器工作。 对于静止卫星，星蚀发生在 每年春分和秋分前后各23天 的午夜，每天发生的星蚀持 续时间不等，最长时间为72 分钟。
1.3 通信卫星
1.4 卫星通信工作频段及电波传播特点 1.5 卫星通信的发展动态
1.1 卫星通信的基本概念和特点
1.1.1 卫星通信的基本概念
卫星：是指在围绕行星轨道上运行的天然天体或人造天体。如月球是地球 的卫星， 地球是太阳的卫星等，本文所说的是人造地球卫星。 通信：是指带有信息的信号从一点传送到另一点的过程。广义地说，是指 任何两地之间、使用任何方法、通过任何媒质相互传送信息达到联系的过 程。 现代通信：是指在任何时间、任何空间、任何地点、任何对象之间以任何 方式进行信息交换的过程，例如人与人、人与机器之间信息的交换。 通信系统：是指传递信息所需的一切技术设备的总和，它包括信源、发送 设备、传输媒介、接收设备和信宿等部分。 卫星通信：是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多 个地球站之间进行的通信。它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一 门新兴的无线通信技术。这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的 通信系统，则称为卫星通信系统。卫星通信的作用相当于离地面很高的中 继 站，其无线 电波频率使用微波频段（300MHz～300GHz，即波段 1m～1mm ）, 因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承 和发展，是微波接力通向太空的延伸。
卫星通信是空间通信形式之一。通常，以空间飞行器或通信转发体为对 象的无线电通信称为空间通信。它包括三种形式： （1）地球站与空间站之间的通信； （2）空间站之间的通信； （3）通过空间站的转发或反射进行地球站之间的通信。通常人们把这第 三种形式称为卫星通信。这里说的地球站是指设在地球表面（包括地面、海 洋或大气层）的通信站。而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星。
当卫星运行轨道较高时，相距较远的两个地球站可同时“看”到一颗卫 星，这样就可采用立即转发方式，这种系统称为立即转发式卫星通信系统， 其通信链路由发端地球站、上行链路、通信卫星转发器、下行链路和收端地 球站所组成，如图1-2所示。