第1章卫星通信系统概述
卫星通信
4.2 通信卫星的组成及部分功能
通信卫星主要有两部分组成:
有效载荷:装载于卫星上用于完成通信任务的仪器设备的总称。
卫星公用舱:用于安装固定有效载荷的服务系统。
二、卫星公用舱的组成——五个分系统组成。
Ⅰ姿态和轨道控制系统——Aocs(Attitude and orbit control subsystem)
重叠区设置中继站,可实现全球通卫星通信。
第二阶段:实用阶段
1964年,美国人成功发射了“辛康姆”卫星——事件标志着卫星通信进入实 用阶段,标志性体现在:
1、成功的进行了电话和电视的传输试验。 2、向美国国内传播在日本东京举行的奥运会。 第三阶段:商用阶段
由于卫星通信带来的巨大经济效益。卫星通信商用化逐渐提上了议事日程。
第四章 卫星通信系统的组成
4.1 卫星通信系统的组成 一个完整的卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分组成:
一、空间段:也称空间分系统,通常是指通信卫星,研究的重点
二、地面段:一般包括地球站群,测控系统和监控中心
1、地球站群:包括一个中央地球站和若干个普通地球站,中央站和普通站之
间采用高度集中的星形网络结构
的“闪电”号卫星及实现全球通信三颗同步卫星)
2、国内卫星通信系统——为本国提供卫星业务的系统 3、区域卫星通信系统——低轨卫星。(用于特殊服务,地质勘测,海洋勘探等)
二、按卫星业务分类 1、卫星固定业务:向现有的电话网(PSTN)和有线电视网(CATV) 提供卫星链路,用来传输语音信号和电视信号。
S
Sun
Earth Satellite
E
E
Td=2d/c=0.27s
为消除0.27s的时间延迟,必须增加回波抵消器,大大增加了星上设备的复杂
第一章 卫星系统概述(2011版)
一颗距地球表面36000km(距地心42000km)远 的同步通信卫星,其天线波束覆盖地域(即对地面的 视区)超过地球表面的42.4%,只需要把3颗相隔 120°的同步卫星送上天,就可以实现除南北极之外 的全球通信。 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。
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(2)信息加密 对于现代侦听技术来说,防窃听已不足以解决通 信保密问题,即便是地下电缆、海缆通信,也不能有 效地防止窃听。所以,通信保密的重点应是信息加 密。现代数字通信及计算机技术为信息加密提供了技 术条件。卫星通信信道稳定,不论距离远近均可直达 通信,便于传输同步数字加密信息。所以,为保密起 见,卫星通信可选用数字通信体制及数字加密技术。
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卫星通信发展的回顾
早在1945年10月,英国空军雷达军官阿瑟· 克拉克在《无 线电世界》发表了《地球外的中继站》一文。大约20年之 后,这一设想变成现实。 卫星通信的发展过程,大致经历了以下几个阶段: 1、20世纪40年代提出构想及探索 2、20世纪50年代进入试验阶段 3、20世纪60年代中期卫星通信进入实用 4、20世纪70年代初期卫星通信进入国内通信 5、20世纪80年代VSAT问世 6、20世纪90年代卫星通信进入个人通信阶段
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我国卫星通信发展状况
“东方红1号”人造卫星的发射成功,开了我国卫星通信 事 业的先河。1984年4月8日,我国成功地发射了第一颗试验同 步通信卫星。1986年2月1日,我国第一颗实用同步通信卫星 发射成功,取名为STW,又叫“东方红2号”,向全国传送15 套 广播节目。1988年3月7日、12月22日、1990年2月4日,我国 又分别成功地发射了名为“东方红2号甲”的同步通信卫星。 展望未来,到2000年,仅广播电视占用的卫星转发器就将超 过30个,电视的人口覆盖率将从现在的84%提高到90%;大型 国内地球站将增加到32个左右,国内长途卫星通信电路增加 到几万条。卫星通信将和光纤通信、微波接力通信等通信手
卫星通信(第一章)
卫星覆盖区域达,且在其覆盖范围内的地球站基本上不受地理条件由于卫星能提供较宽范围的覆盖,卫星通信系统能为用户的无线在卫星天线覆盖范围内的任何位置都可设置地球站,这些地球站可多址通信。
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,传播通信卫星由成千上万了零部件组成,只要其中某个零部件发生故处于太空中的卫星,发生故障后修复的可能性很小,成本很高;卫星与地球相距数万公里,电磁波在自由空间传播时损耗极大;把卫星发送到预定轨道上精确定点,并保持较小的飘移,难度很为保证通信质量,需要采用高增益天线、大功率发射机、低噪声接当卫星处于太阳和地球之间且三者在一条直线上时,卫星天线在对准卫星接收信号的同时,也会因对准太阳而受到太阳的辐射干扰;由于地球站天线在对准卫星的同时也对准了太阳,使得强大的太阳当卫星进入地球的阴影区时,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;天的午夜,每视频广播业务是卫星通信系统支持的重要业务之一。
目前世界上用于电视和视频广播;早期的卫星电视广播是以调频方式传送模拟电视信号,由地区电电话业务是卫星通信系统支持的另一个重要业务。
但与地面光缆支持的公用电话网相比,卫星信道容量小、成本高,只有在地面250ms),的用户协议进行数据传输,卫星通信系统应相对于地面链路,卫星链路的比特差错率高且传输延时大。
为改),以减小对于移动通信业务,卫星通信系统无论在服务质量或用户付费方面都无法与地面蜂窝网相竞争。
但卫星具有大范围的无缝覆盖能力,使基于卫星的移动通信系统可为地面蜂窝网覆盖范围外的用卫星通信适用于一些没有基本通信手段的边远地区和农村。
在这卫星通信工作频段的选择是一个十分重要的问题,它直接影响到整个卫星通信系统的传输容量、地球站与转发器的发散功率、微波频段微波频段频率高,信号不会被电离层发射,能够直接穿透电离层到达卫星;频带宽,可用获得较大的通信能量;天线增益高、尺不能用于空间通信,用于电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航;,用于电视、空间遥测、雷达导航、,这一频率由于卫星通信系统覆盖的范围广,必须在全球范围内对频率进行不同的高低和德国科学家开普勒根据观测太阳系内行星运动所得到的数据,推;。
卫星通信系统概述-文档资料
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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。
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附录:通信卫星的分类
300~3000吉赫(GHz)
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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,,
卫星通信 第1章
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图1-1 卫星通信过程示意图
4
利用卫星进行通信的过程如图1-1所示,图中A、B、C 等分别表示进行通信的各地球站,例如地球站A通过定向天 线向通信卫星发射无线电信号,先被通信卫星天线接收,再 经转发器放大和变换,由卫星天线转发到地球站B,当地球 站B接收到信号后,就完成了从A站到B站的信息传递过程。
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⑤按照卫星轨道与赤道平面的夹角(即卫星倾角i),通信 卫星可分为赤道轨道卫星(i=0°)、倾斜轨道卫星 (0°<i<90°,顺行;90°<i<180°,逆行)和极地轨道卫星(i =90°)。 (2)通信地球站分系统:包括地球站和通信业务控制中 心,其中有天馈设备、发射机、接收机、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
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)。
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(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。
括信源、发送设备、传输媒质、接收设备和信宿等部分。
2
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。它是在微波通信 和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术。其 无线电波频率使用微波频段(300 MHz~300 GHz,即波段1 m~1 mm)。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,而把用于实现通信目的 的人造卫星称为通信卫星,其作用相当于离地面很高的中继 站。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,是微波接力向太空的延伸。
卫星通信第1章
名词解释:1 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。
2 宇宙通信:以宇宙飞行体或通信转发体为对象的无线电通信称为宇宙通信。
3 摄动:对静止卫星来说,由于地球结构的不均匀和太阳,月亮的引力的影响等,将使卫星轨道参数随时变化,不断偏离出开卜勒法则确定的理想轨道,产生一定的漂移这种现象称为摄动.填空:1 宇宙通信包括三种形式:(1)(地球站)与(宇宙站)之间的通信,(2)(宇宙站)与(宇宙站)之间的通信,(3)通过宇宙站的(转发或反射)进行地球站之间的通信。
2 卫星通信系统通常由(通信卫星),(地球站)(跟踪遥测及指令系统)和(监控管理系统)等四大部分组成。
3 通信卫星主要由(天线分系统),(通信分系统),(遥测指令系统),(控制分系统)和(电源分系统)等五部分组成。
简答:1卫星通信与其它通信手段相比,具有哪些明显的特点?答:(1)通信距离远,且费用与通信距离无关;(2)覆盖面积大,可进行多址通信;(3)通信频带宽,传输容量大;(4)机动灵活;(5)通信线路稳定可靠,传输质量高。
2 简述卫星通信的基本工作原理。
答:首先,经市内通信线路送来的电话信号,在一个地球站的终端设备内进行多路复用,成为多路电话的基带信号,在调制器中对中频载波进行调制,然后经上变频器变换为微波频率f1的射频信号,再经功率放大器、双工器和天线发向卫星。
这一信号经过大气层和宇宙空间,信号强度将受到很大的衰减,并引入一定的噪声,最后到达卫星。
在卫星转发器中,首先将微波频率f1的上行信号经低噪声接收机进行放大,并变换为微波频率较低的下行频率f2的信号,再经功率放大,由天线发向收端地球站。
由卫星转发器发向地球站的载波频率f2的信号,同样要经过大气层和宇宙空间,也要受到很大的衰减,最后到达收端地球站。
由于卫星发射功率较小,天线增益较低,所以收端地球站必须用增益很高的天线和噪声非常低的接收机才能进行正常接收。
卫星通信基本概念及其系统组成
几个概念
1、对地非静止卫星: 相对于地球表面上的任一点,卫星的位置不
断地变化。又称运动卫星。
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的轨道上运行的天然天体或人造
天体,如月球是地球的卫星。
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。其无线电波频率 使用微波频段(300 MHz~300 GHz,即波段1 m~1 mm)。
•双跳工作方式及示意图(经卫星两次转发) 双星双跳 单星双跳
卫星通信系统工作方式
A: 用于国际通 信,两个地球 站看不到同一 颗卫星,传输 时延大;
B: 用于星形网, 平时不通信, 需要时进行通 信,不允许国 内话音通信, 用于数据通信。
2.卫星通信系统的分类
归纳起来可以从不同角度进行分类: (1)按照卫星制式,分为随机、相位和静止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 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)、科学实验及其它业务(如教 学、气象、军事等)卫星通信系统;
星蚀现象发生在每年春分和秋分前后各23天, 每天当卫星星下点进入当地时间午夜前后。
春分
秋分
静止卫星的日凌中断
卫星处在太阳与地球之间,地球站的天线对准卫 星的同时,也对准了太阳,这样大量的太阳噪声进入 地球站接收设备,导致通信中断。
卫星通信简介ppt课件
卫星通信的特点
5、可以与接收无线电信号
通信分系统:接收、处理并重发信号。(转发器)
电源分系统:为卫星提供电能,包括太阳能电池、 蓄电池和配电设备。
跟踪遥测指令分系统:
跟踪部分用来为地球站跟踪卫星发送信标
遥测部分用来在星上测定并给地面的TTC站发 送的有关卫星姿态、星上各部件工作状态的数据
➢ 组网灵活,建设周期短(经济活跃时,优势明显) ➢ 非对称信道 ➢ 网状指挥、控制(司令部与单兵) ➢ 面向用户(更好地交互)
卫星通信的缺点
➢ 同步轨道卫星: 通信时延大 通信端站体积大 设备价格高 操作复杂
➢ 中、低轨道卫星: 系统复杂,使用费用高
➢ 政策、通信安全方面 ➢ 易受恶意干扰和攻击
1#站
信信 号号 设识 计别
2#站
信信 号号 设识 计别
3#站
一个无线电信号可以用若干个参量(指广义的参量,
下同)来表征,最基本的是:信号的射频频率,信号 出现的时间以及信号所处的空间
目前卫星通信系统主要多址
按 射
预分配
按需分配
随机接入
频 多
CDMA
CDMA
CDMA 码分多址
址
联 接
SDMA
SDMA
信息调制波频谱 扩频调制后频谱
fc-Rc
fc-Rd fc fc+Rd
频率 fc+Rc
扩频原理示意图
fc为中心频率 Rc为码速率 Rd为数据速率
码分多址方式(CDMA)
CDMA方式的优点是:具有较强的抗干扰能力;有 一定的保密能力;改变地十比较灵活。
缺点是:要占用很宽的频带,频带利用率一般较低; 要选择数量足够的可用地址码组较为困难;接收时,对 地址码的捕获与同步需有一定时间。CDMA方式特别适 用于军事卫星通信系统及小容量的系统。
卫星固定站建设标准文件
卫星固定站建设标准文件卫星固定站建设标准文件是卫星通信领域中的重要参考文件,它规定了卫星固定站建设的标准和要求,为卫星通信系统的稳定运行和高效工作提供了保障。
本文将从几个方面对卫星固定站建设标准文件进行深入研究和分析。
第一章:引言在引言中,我们将对卫星通信系统的重要性进行介绍,并说明为什么需要制定卫星固定站建设标准文件。
同时,我们还将介绍本文的研究目的和意义。
第二章:卫星通信系统概述卫星通信系统是一种利用卫星作为信息传输媒介进行远程通信的技术。
在本章中,我们将首先介绍卫星通信系统的定义及其基本工作原理。
接着,我们将详细分类讨论不同类型的卫星通信系统,包括其独特特点以及在不同领域的应用。
此外,我们还将探讨卫星通信系统在我国的地位和未来发展前景。
第三章:现有卫星通信标准文件分析与探讨为确保我国卫星通信系统的稳定运行和安全性,政府及相关部门制定了一系列密切相关的基础性、技术性和管理性标准文件。
本章将首先概述这些标准文件的类别、适用范围及主要内容,为广大读者提供一个全面的了解。
随后,我们将对现有标准文件在实际应用中存在的问题和不足之处进行深入剖析,以期为未来标准文件的修订和完善提供有益的参考。
第一节:卫星通信标准文件概述1.1基础性标准文件基础性标准文件主要包括卫星通信系统工程设计、卫星通信地球站建设、卫星通信网络规划与优化等方面的技术规范。
这些文件为卫星通信行业的工程建设、运营管理提供了基本依据。
1.2技术性标准文件技术性标准文件主要涉及卫星通信系统的射频指标、信号传输质量、卫星资源分配与调度、卫星通信设备技术要求等方面。
这些文件为卫星通信系统的技术研发、设备选型和质量控制提供了重要参考。
1.3管理性标准文件管理性标准文件主要包括卫星通信行业管理、卫星通信业务经营许可、卫星通信安全保障等方面的规定。
这些文件为卫星通信行业的健康发展、市场秩序维护和国家安全保障提供了制度保障。
第二节:现有卫星通信标准文件存在的问题与不足2.1适用范围有限部分现有标准文件针对特定场景和应用领域,缺乏普适性和通用性。
卫星通信知识点
第1章1.卫星通信:利用人造地球卫星作为中继站转发无线电破,在两个或多个地球站之间进行通信。
它是宇宙通信形式之一。
2.卫星通信的特点:①覆盖面积大, 通信距离远。
一颗静止卫星可最大覆盖地球表面三分之一, 三颗同步卫星可覆盖除两极外的全球表面, 从而实现全球通信。
②设站灵活, 容易实现多址通信。
③通信容量大, 传送的业务类型多。
④卫星通信一般为恒参信道, 信道特性稳定。
⑤电路使用费用与通信距离无关。
⑥建站快, 投资省。
3.卫星通信的缺点:①卫星要求严格,要求有高可靠性、长寿命。
②通信地球站设备较复杂、庞大。
③存在日凌和星蚀现象。
④卫星传输信号有延迟4.非同步卫星系统按轨道分:1)低轨道卫星通信系统(LEO),如极轨道卫星, 当卫星通过赤道上空时卫星间的距离最大, 此时须多开放一些小区; 当卫星通过两极时, 卫星间的距离变小, 这时会出现小区重叠, 在切换时要关闭一些小区。
2)中轨道卫星通信系统(MEO)3)同步(静止)卫星通信系统(GEO):当卫星的运行轨道在赤道平面内,其高度大约为35800 km 时,它的运行方向与地球自转的方向相同.5.地球卫星轨道分为:赤道轨道,极轨道,倾斜轨道。
6.卫星通信系统的组成:通信卫星,地球站,跟走遥测及指令系统和监控管理系统。
7.地球站的组成:天馈设备,收信机,发信机,终端设备,天线跟踪设备,以及电源设备。
8.基本工作原理:当甲地一些用户要与乙地的某些用户通话时, 甲地首先要把本站的信号组成基带信号, 经过调制器变换为中频信号(70 MHz), 再经上变频变为微波信号, 经高功放放大后, 由天线发向卫星(上行线)。
卫星收到地面站的上行信号,经放大处理, 变换为下行的微波信号。
9.影响同步卫星通信的因素:1)摄动:在空中运行的卫星, 受到来自地球、太阳、月亮的引力以及地球形状不均匀, 太阳辐射压力等影响, 使卫星运行轨道偏离预定理想轨道, 这种现象称为摄动。
2)轨道平面倾斜效应3)星蚀与日凌中断4)卫星姿态的保持与控制10.同步卫星通信卫星的组成:控制分系统,通信分系统,遥测指令分系统,电源分系统,温控分系统。
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。
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。
第1章 GMDSS概述
船舶陈旧的报警和通信方式
1
无线电报 无线电话
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2
案 例 分 析
1
事故当天,船上的无线电系统出现故障, 直到船撞冰山前才将故障排除。
2
3 4
该船维修期间错过了接受冰况警告的信息。 船长下令弃船,报务员使用 莫尔斯电报 人工发送SOS遇险电报
18海里外的客船加利福尼亚号的报务员则 在这时关掉电报机睡觉去了,失去了绝佳的救助机会。
GMDSS设备在驾驶台放置的位置
驾驶台
Helmsman
主雷达
主雷达
右侧
左侧 左侧
VHF设备
记录声音信息
Helmsma n
右侧 右侧 海图室
电台
电台 驾驶台中心
左侧
海图室
第1章
GMDSS概述
案 例 分 析
1
事故当天,船上的无线电系统出现故障, 直到船撞冰山前才将故障排除。
2
3 4
该船维修期间错过了接受冰况警告的信息。 船长下令弃船,报务员使用 莫尔斯电报 人工发送SOS遇险电报
18海里外的客船加利福尼亚号的报务员则 在这时关掉电报机睡觉去了,失去了绝佳的救助机会。
GMDSS 海上安全信息网
1.3.2 地面通信系统
① MF/HF通信设备,其中包括单边带无线电话、 DSC、NBDP、DSC值守接收机;
地面通信系统
② VHF通信设备,其中包括VHF无线电话、 DSC、 STR-580D DSC值守接收机;
地面通信系统
③ NAVTEX接收机;
SNX-200
地面通信系统
④ 搜救雷达应答器(SART);
4)A4海区
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• Timothy Pratt, Charles Bostian and Jeremy Allnutt. Satellite Communications. New York: John Wily and Sons, Inc., 2019 (电子工业出版社)
– 大的传输延时和衰减 – 仰角随着纬度的增高而降低(GEO) – 不能覆盖极地地区(GEO) – 轨位资源缺乏 – 发射费用高
14
• 圆轨道卫星具有恒定的运动速度 V= (km/ s)
a
15
开普勒第三定律:卫星运转周期的平方与轨道 半长轴的3次方成正比。
Ts 2
a3 u
u为开普勒常数,u值为398601.58 109m3/s2。
16
1.1 卫星轨道
• 从轨道形状进行分类
– 圆轨道: GEO,GSO,MEO,LEO
3
卫星通信
通信:在两个或多个位置实现信息的传输、接 收和处理。 有线通信:光纤、电缆、明线 无线通信:短波/超短波通信、微波中 继通信、地面移动通信、卫 星通信
4
卫星通信起源
1946年,美国科学家用雷达把电波发射 到月球,并第一次接收到它的回波。这证明 了携带信号的电波可以穿过大气层,并可以 从大气层以外的星球上反射回地球。此后, 人类发射了用来通信的人造卫星,它能够把 地球上发来的电波信号经过放大处理后,再 发回地球,这样就实现了远距离国际卫星通 信。
r P
1 ecos
e
1
b a
2
P a(1e2)
13
图1 椭圆轨道的示意图
开普勒第二定律:卫星与地心的连线在相同时 间内扫过的面积相等。
V u(21) (km/s) ra
V为卫星在轨道上的瞬时速度。其中a为椭圆轨道的半 长轴,r为卫星到地心的距离。u为开普勒常数,u值为 398601.58*109m3/s2
5
卫星通信的概念
卫星通信是指利用通信卫星转发器实现地 球站(或手持终端)之间、或者地球站与 航天器之间的无线电通信。
主要包括: 卫星固定通信 卫星移动通信 卫星直接广播 卫星中继通信
卫星通信是个人通信网的组成部分,是地面 通信网的补充。
6
7
8
9
第一章 卫星通信系概述
一、卫星轨道 二、卫星通信系统的组成 三、频率分配 四、卫星通信的特点 五、卫星通信的业务类型 六、卫星通信的发展
– 椭圆轨道 HEO
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1.1 卫星轨道
• 从轨道高度进行分类
– 低地球轨道LEO:Low Earth Orbit,700 ~ 2000 km – 中地球轨道MEO:Medium Earth Orbit,10000 ~
20000 km – 同步轨道GSO:GeoSynchronous Orbit,35786
Iridium Orbcomm
1.1 卫星轨道
GPS
GLONASS
Outer Van Allen Belt
ICO, Spaceway NGSO
Concordian of Ellipso Borealis of Ellipso Inner
Van Allen Belt
内范伦带: 1500~5000 km 外范伦带: 13000~20000km
一门交叉学科,涵盖的知识面相当广泛,从物理学科的开普勒
三定律到数学的几何运算,从卫星的发射控制技术到卫星与地
球站之间的无线通信技术。
讲述卫星通信的基础知识,侧重于基本概念和原理,而对于复
杂的数学推导,则从略。
2
教材和参考书
• 朱立东等,《卫星通信导论》(第3版),北 京:电子工业出版社,2009年11月第1次印刷 (卫星通信课程教材)
• 张乃通等,《卫星移动通信系统》(第2版), 北京:电子工业出版社,2000
• Erich Lutz, Markus Werner and Axel Jahn. Satellite Systems for Personal and Broad Communications. Berlin: Springer-Verlag, 2000
LEO
MEO
GEO
Spaceway,Astrolink,Inmarsat,Intelsat
20
scale 0
10,000 Km
1.1 卫星轨道
21
1.1 卫星轨道
• GEO/GSO的主要优势
– 对地(球)位置相对固定 – 几乎恒定的传输延时 – 广阔的覆盖区域(单星覆盖面积约占地球表面1/3)
• GEO/GSO的主要缺点
10
一、卫星轨道
开普勒定律 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。
11
开普勒(Johannes Kepler) 国籍:
德国 生卒日期:
1571.12.27 - 1630.11.15
主要成就: 发现了行星运动三定律
12
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:
km – 静止轨道GEO:GEostationary Orbit,35786 km – 高椭圆轨道HEO:Highly Elliptical Orbits,最高点
可达40000km
18
1.1 卫星轨道
• 典型卫星通信系统的轨道高度、卫星速度和轨道 周期如下表
卫星系统 Intelsat (GEO) NewICO (MEO) SkyBridge (LEO) Iridium (LEO)
卫星通信
通向无缝覆盖全球移动通信系统之路
1
课程概况
课程简介
课程名称:卫星通信
课程学时:36
周学时:3
课程性质:专业选修
课程目的 本课程是为通信工程、计算机通信、无线电技术等专业高年级 学生开设的一门专业课,其目的是使学生掌握卫星通信系统的 组成、原理和技术的基础知识。
课程特点
通信技术、计算机技术和航空航天技术相结合的通信手段,是
轨道高度 (km) 35786 10355 1469 780
在轨速度 (km/s) 3.0747 4.8954 7.1272 7.4624
轨道周期(时/分/秒 ) 23/56/04.1 05/59/01.0 01/55/17.8 01/40/27.0
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Pentriad (Molnya HEO)
Teledesic Skybridge Globalstar