卫星通信提纲答案-考试版

一、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）通信卫星：由一颗或多颗通信卫星组成，在空中对发来的信号起中继放大和转发作用。

每颗通信卫星都由收发天线、通信转发器、跟踪遥测指令、控制和电源等分系统。

3）HEO 、MEO、LEO 、GEO：卫星轨道按卫星离地面的高度分为--低轨道（LEO，700-1500km）、中轨道（MEO，h=10 000km）、高椭圆轨道（HEO，最近点1000-21000km，最远点为39500-50600km）和地球同步轨道（GEO，h=25786km）4）EIRP：把卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率称为发送设备的有效全向辐射功率（EIRP），即天线发射功率PT与天线增益GT的乘积，表征地球站或转发器的发射能力的重要指标5）S-ALOHA、P-ALOHA：随机多址访问方式指多有用户访问一条共享信道，而不必与其他用户协商。

分为S-ALOHA、P-ALOHAP-ALOHA：在该系统中，各个地球站共用一个卫星转发器的频段，各站在时间上随机地发射其数据分组。

在发生碰撞，就会使数据分组丢失，各站将随机延迟一定时间后，再重发这个数据分组。

S-ALOHA：是以卫星转发器的输入端为参考点的埋在时间上等间隔的划分为若干时隙，而每个站多发射的分组就必须进入指定的时隙，每个分组的持续时间将占满一个时隙。

6）VSAT：即甚小口径天线终端，指一类具有甚小口径天线的小型地球站与一个大站协调工作构成的卫星通信网。

7）日凌中断:当卫星处于太阳和地球之间，，并且三者在一条直线上时，卫星天线在对准卫星接受信号的同时，也会因对准太阳而受到太阳的辐射干扰，又由于地球站天线对准卫星的同时也对准了太阳，使得强大的太阳噪声进入地球站，会噪声通信中断，成为日凌中断8）星蚀现象：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，不能支持转发器的工作，成为星蚀现象。

9）静止卫星：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10）轨道倾角：卫星轨道按其与赤道平面的夹角（即卫星轨道的倾角i）分为：赤道轨道（i=0）、倾斜轨道（顺兴倾斜轨道0<i<90,逆行倾斜轨道90<i<180)和极地轨道（i=90）11)上行链路：指终端发射，基站接收；下行链路：基站发射，终端接收。

12) 内向传输：由小站通过卫星向主站发送的数据。

13) 内向信道：用于内向传输的信道；入向信道：14)单跳传输：由发站到收站的传输通过一次卫星转发；双跳传输：通过两次卫星转发。

15)G/T:地面站性能指数（G：接收天线增益、T：等效噪声温度）二、1）“5W通信”的含义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。

2）卫星通信系统组成1.卫星通信系统通常由通信卫星，通信地球站分系统、跟踪遥测及指令分系统，以及监控管理分系统四部分组成3）无线电窗口、半透明无线电窗口1.在0.3-10GHz频段，大气吸收衰减最小，称为“无线电窗口”2.在30GHz附近也有一个衰减的低谷，称为“半透明无线电窗口”4）卫星通信多址方式多址技术支多个地球站通过同一颗卫星建立两址和多址之间的通信技术1.频分多址2.时分多址3.码分多址4.空分多址5）在信道分配技术中的“信道”概念在信道技术的分配技术中，信道一词在FDMA中是指各地球站占用的转发器频段；在TDMA是指各站占用的时隙；在CDMA中是指各站使用的码型。

信道分配方式大致分为预分配、按需分配和随机分配等。

6）范艾伦带(Van Allen belt)范围在空间存在两个辐射带，称之为范伦带（内带1500-6000km或8000km，外带15000-20000km），这两个范伦带不宜运行卫星7）卫星通信系统分类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、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卫星通信系统5.按多址方式分频分多址、时分多址、码分多址、空分多址和混合多址5类卫星通信系统6.按基带信号体制分为数字式、模拟式两类卫星通信系统7.按所用频段分为特高频UHF、超高频SHF、极高频EHF和激光4类卫星通信系统8）卫星通信中常用的差错控制方式差错控制就是包括信道编码在内的一切纠错手段：自动重发请求ARQ、前向纠错FEC、混合纠错HEC 9)卫星通信系统选择的频段频率：1)UHF频段：400/200MHz；2)L频段：1.6/1.5GHz；3)C频段：6/4GHz；（上行频率：5.925—6.425GHz、下行频率：3.7—4.2GHz）4)X频段：8/7GHz；（上行频率：7.9—8.4GHz、下行频率：7.25—7.75GHz）5)Ku频段：14/12GHz、14/11GHz；（上行频率：14—14.5GHz、下行频率：11.2—12.2GHz）6)Ka频段：30/20GHz；（上行链路：27.5—31GHz、下行链路：17.2—21.2GHz）三、1）卫星通信特点：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.通信链路稳定可靠，传输质量高2）卫星通信的局限性：1.通信卫星使用寿命较短 2.存在日凌中断和星蚀现象 3.电波的传播时延较大且存在回波干扰 4.卫星通信技术较复杂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3）卫星工作频段的选择应依据的原则：1.工作频段的电波应能穿透电离层 2.电波传输损耗及其它损耗要小3.天线系统接受外界噪声要小 4.设备重量要轻，耗电要省5.可用频道要宽，以满足通信容量的需要6.与其他地面无线系统之间的相互干扰要尽量小7.能充分利用现有技术设备，并便于与现有通信设备配合使用4）与地面通信网相比，VSAT卫星通信网特点：１．覆盖范围大，与通信距离无关２．灵活性好，多种业务可再一个网并存３．点对多点通信能力强，独立性好，是用户拥有的专用网４．互操作性好，通信质量好，有较低的误比特率和较短的网络响应时间5）统卫星通信网相比，VSAT卫星通信网特点1面向用户而不是地面网络2天线口径小，一般为0.3-2.4m，发射机功率低，一般为1-2w，安装方便，只需要简单的安装工具和一般的地基 3.智能化功能强，集成化程度高 4.VSAT 站很多，但各站业务量小，一般作为专用网使用6）VSAT的总特点是：1.地球站设备简单，体积小，重量轻，造价低，安装与操作简便2.组网方便灵活3.通信质量好，可靠性高，适于多种业务和数据率，且易于想ISDN 过度4.直接面向用户，特别适合于用户分散、稀路由和业务量小的专用通信网。

7）确定卫星通信的多址协议的原则1.要有较高的卫星信道共享效率，即吞吐量要高2.有较短的延迟，其中包括品均延迟和峰值延迟3.有信道出现拥塞的情况下具有稳定性4.应有能承受信道误码和设备故障的能力5.建立和恢复时间短6.易于建网，且设备造价低8）移动卫星通信系统的主要特点1.移动通信卫星覆盖区域的大小与卫星的高度及卫星的数量有关2.为了实现全球覆盖，需采用多卫星通信系统3.采用中、低轨道带来的好处是传播时延较小，服务质量较高，传播损耗小，使手持卫星终端易于实现4.采用GEO轨道的好处是只用一颗卫星即可实现脸颊的区域性移动卫星通信，但传播时延大喝传播损耗大5.移动卫星通信系统保持了卫星通信固有的优点，副高范围大，路由选择比较简单，通信费用与通信距离无关9）移动卫星通信系统技术特点1.系统庞大、结构复杂、技术要求高、用户数量多2.卫星天线波束应能适应地面覆盖区域的变化并保持指向，用户移动终端的天线波束应能随用户的移动而保持对卫星的指向，或者是全方向性的天线波束3.移动终端的体积、重量、功耗均受限，天线尺寸外形受限于安装的载体4.因为移动终端的EIRP有限，对空间段的卫星转发器及星上天线需专门设计，并采用多点波束技术和大功率技术以满足系统的要求5.移动卫星通信系统中的用户链路，其工作频段受到一定的限制，一般在200MHz-10GHz6.由于移动体的运动，当移动终端与卫星转发器间的链路受到阻挡时，会产生阴影效应，造成通信阻断，对此，移动卫星通信应能使用用户移动终端能够多星公视7.多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建立星间通信链路、星上处理和星上交换或需要建立具有交换和处理能力的信关关口地球站四、1）卷积码编码P532）对参数计算方位角、仰角、站星距的计算：P18仰角：式中： 1、1 ：为地球站经度、纬度。

2、 2：为星下点经度、纬度。

φ=φ2－φ1，为卫星地面站与卫星的经度差。

R ﹦6378.155Km ，为地球平均赤道半径。

h=35786.045Km ，为静止卫星轨道离地面高度。

方位角：站星距：延迟时间： T=d/c3）链路计算自由空间传播损耗L P卫星或地球站接收机输入端的载波接收功率：［C ］=［EIRP ］＋［G R ］－［L P ］ (3-1)其中，［G R ］为接收天线的增益(dBi)，［L P ］为自由空间损耗(dB)，［EIRP ］为发射机的有效全向辐射功率(dBW)。

有效全向辐射功率：［EIRP ］=［P T ·G T ］=［P T ］＋［G T ］若考虑发射馈线损耗［L FT ］(dB)，则有效全向辐射功率［EIRP ］为：［EIRP ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］ (3-2)若再考虑接收馈线损耗［L FR ］(dB)、大气损耗［L a ］(dB)、其它损耗［L r ］(dB)， 则，接收机输入端的实际载波接收功率［C ］(dBW)为：式（3-3）：［C ］=［P T ］－［L FT ］＋［G T ］＋［G R ］－［L P ］－［L FR ］－［L a ］－［L r ］ 进入接收系统的噪声功率应为：N = k T t B(3-4)式中，N 为进入接收系统的噪声功率；Tt 为天线的等效噪声温度；k =1.38×10－23J/K 为波尔兹曼常数；B 为接收系统的等效噪声带宽。

接收机输入端的载波噪声功率比为： []⎭⎬⎫⎩⎨⎧--⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=-21211211)cos(cos 1/))cos((cos tan φφθφφθφh R R e ⎥⎦⎤⎢⎣⎡1sin tan arctan θφφ＝a ⎪⎩⎪⎨⎧+)(180)(18000卫星位于地球站西侧卫星位于地球站东侧－，方位角＝当地球站位于北半球时a aφφ⎪⎩⎪⎨⎧)(360)(0卫星位于地球站西侧－卫星位于地球站东侧，方位角＝当地球站位于南半球时aaφφφθcos cos )(2)(122h R R h R R d +-++=))(/4lg(20)/4lg(20][dB c df d L P πλπ==BkT L G G P NC t PR T T 1⋅=(3-5) 以分贝(dB)表示为：(3-6)卫星转发器接收机输入端的载噪比［C/N］S为(3-7)式中，［EIRP］E为地球站有效全向辐射功率，LPU为上行链路自由空间传输损耗，GRS为卫星转发器接收天线的增益，LFRS为卫星转发器接收系统的馈线损耗，［L a］为大气损耗，TS为卫星转发器输入端的等效噪声温度；BS为卫星转发器接收机的带宽。