卫星通信概述PPT演示课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通信卫星
2020/5/24
跟踪遥测及 指令分系统
监控管理分 系统
地球站
6
通信业务 控制中心
卫星通信基础
三、卫星轨道介绍
卫星运动的轨迹和趋势称为卫星运行轨迹，卫星运动所在的平面叫轨道面。
椭圆轨道(偏心率不等于0，卫星在轨道上做非匀速运动，主要用于重点覆盖某些区域) 按形状
轨道面和 圆轨道(具有相对恒定的运动速度，可以提供较为均匀的覆盖特性)
按高度 中轨道(MEO) (2000km<h<20000km)
2020/5/24
高轨道(HEO) (20000km<h
h=35768km,GEO
7
卫星通信基础
今天的卫星通信系统—GEO、MEO、LEO
静止轨道卫星运行在轨道高度为35768km的地球静止轨道上，卫星轨道的 旋转与地球同步，从天空看起来是固定的。
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
p
[
(
C
I k 1
)1 k ,u
]1
，(C
wenku.baidu.com
I
)d
q
[
(C
)1
]1
I k 1
k ,d
进入或来自邻近卫星的干扰 地面微波干扰 正交极化干扰
卫星移动业务标准
移动地球站标准
通用标准 舰载站标准 机载标准
通用标准 卫星移动电话标准 GMR标准
UMTS标准
SDR标准 卫星移动电视标准 DVB-SH标准
S-MIM标准
这些标准不仅对地球站的EIRP、带外 抑制等性能指标及其测试方法进行了 规定，还对它们自身的监控功能和管
理提出了要求。
通用标准：对于 BSS、FSS、MSS 的共性内容，ETSI 制定一系标准对其进行规范，如 TR 103 124《SES; 卫星地球站及系统，卫星与地面网络融合》、TR 103 166《SES;卫星地球站及系统，卫星应急通信，基 于卫星的应急通信单元》这些标准不仅对卫星与地面网的融合进行了规定，也对系统测量进行了规定；
载波噪声干扰比
C NI
C N
u
1
C N
1 d
C I
1 u
C I
1 d
1
C
1
C
1
1
N I
11
邻近信道干扰 交调干扰
卫星移动通信
2020/5/24
12
卫星移动通信 卫星移动通信标准
EN 300 721《SES; 基于 1GHz 以下频段低轨卫星提供低速率服务的移动地球站》 EN 301 473《SES; 基于 3GHz以下频段航空移动卫星业务和卫星移动业务的机载地球站》
自由空间传播损耗
2020/5/24
10
卫星通信基础
四、卫星链路设计
2020/5/24
载波噪声比
(C N )u EIRP Lpu Lmu Gu 10lg(Tu Bk) dB
(C N )d EIRPS Lpd Lmd G 10lg(TBk) dB
C N [(C N )u1 (C N )d 1]1
赤道面的 夹角，i
赤道轨道(i=0,轨道面和赤道面重合。静止通信卫星就位于赤道轨道平面内)
按倾角 极地轨道(i=90o,轨道面穿过地球南北极)
倾斜轨道
顺行倾斜轨道 (0<i<90o) 逆行倾斜轨道(90o<i<180o)
回归/准回归轨道 (星下点轨迹重复)
按轨道周期 非回归轨道(星下点轨迹不重复)
低轨道(LEO) (500<h<2000km)
2020/5/24
5
卫星通信基础
二、卫星通信系统组成
卫星通信系统由空间设备通信卫星、地面设备地球站、跟踪遥测及指令分系 统以及监控管理分系统四大功能部分组成。 (1)空间设备也就是通信卫星是由若干转发器、数副天线与位置和姿态控制、 遥测和指令、以及电源分系统组成，其主要作用是转发各地球站信号。 (2)地球站由天线、发射、接收、终端分系统及电源、监控和地面设备组成。 主要功能是将需要发射的信号传至卫星和从卫星接收信号。 (3)地面的跟踪遥测及指令分系统并不直接用于通信，而是用来保障通信的正 常进行。 (4)监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行监测与控制。
优点：
通信距离远，覆盖面积大，3颗便可覆盖全球。 地球站不需要复杂的跟踪系统即可对准。
缺点：
高度高，因此信号衰减和时延大。 地球的两极为通信盲区，而且高纬度地区通信效果较差。 地球静止轨道只有一条，轨道上所能容纳的卫星数量有限。
2020/5/24
运行在中、低轨的卫星通信系统目前也得到了广泛的应用。 优点：
卫星高度低，所以信号衰减小，时延小。 卫星重量轻，结构简单。 将卫星均匀地排布在整个地球的周围，即使是在南北极，也能使用低轨道卫星进 行通信，实现真正的全球覆盖。
缺点：
覆盖整个地球需要大量的卫星，系统复杂。 卫星数量多，寿命短，运行期间要及时补充发射替代或备用系统投资较高。
8
卫星通信基础
四、卫星链路设计
组网灵活，便于多址连接
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。
透明型卫星的卫星链路
卫星
信道(转发器)
(C/N0)u
地球站
放大器 变频器 带通滤波器
(C/N0 )T
(C/N0 )d 地球站
2020/5/24
9
卫星通信基础
四、卫星链路设计
传输方程
C
PT
GT
GR
(
4d
)2
C(dBW)
PT
(dBW)
GT
(dBW)
GR
(dBW)
20
lg(
4d
)
传输损耗
自由空间损耗 馈线损耗 天线未对准损耗（一般用统计数据来估计） 大气层和离子层损耗 法拉第旋转 雨衰（对比较高的频率有很大的影响）
具备广播特性的业务：电视广播 音频广播 数据广播 地面通信手段无法到达的业务：海洋 沙漠 偏远山区 抗自然灾害能力要求高的业务 稀路由广域覆盖业务：点多面广的企业内部专用通信网 其他适合应用：远程教育 远程培训 远程医疗 资源共享等等
2020/5/24
4
卫星通信基础
一、卫星通信概述
卫星通信优势
覆盖面积大，通信距离远，建站成本与通信距离基本无关
卫星通信概述
杨Xi卫天星绘 2017年9月8日
1
内容大纲
卫星通信基础 卫星移动通信 卫星宽带通信
2020/5/24
2
2020/5/24
卫星通信基础
卫星通信概述 卫星通信系统组成
卫星轨道介绍 卫星链路设计
3
卫星通信基础
一、卫星通信概述
卫星通信是地球站之间或航天器与地球站之间利用人造卫星作为中继的一种微 波通信方式。 目前卫星通信系统主要有固定业务卫星通信系统，移动业务卫星通信系统和广 播业务卫星通信系统。 卫星通信适用于以下业务
2020/5/24
跟踪遥测及 指令分系统
监控管理分 系统
地球站
6
通信业务 控制中心
卫星通信基础
三、卫星轨道介绍
卫星运动的轨迹和趋势称为卫星运行轨迹，卫星运动所在的平面叫轨道面。
椭圆轨道(偏心率不等于0，卫星在轨道上做非匀速运动，主要用于重点覆盖某些区域) 按形状
轨道面和 圆轨道(具有相对恒定的运动速度，可以提供较为均匀的覆盖特性)
按高度 中轨道(MEO) (2000km<h<20000km)
2020/5/24
高轨道(HEO) (20000km<h
h=35768km,GEO
7
卫星通信基础
今天的卫星通信系统—GEO、MEO、LEO
静止轨道卫星运行在轨道高度为35768km的地球静止轨道上，卫星轨道的 旋转与地球同步，从天空看起来是固定的。
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
p
[
(
C
I k 1
)1 k ,u
]1
，(C
wenku.baidu.com
I
)d
q
[
(C
)1
]1
I k 1
k ,d
进入或来自邻近卫星的干扰 地面微波干扰 正交极化干扰
卫星移动业务标准
移动地球站标准
通用标准 舰载站标准 机载标准
通用标准 卫星移动电话标准 GMR标准
UMTS标准
SDR标准 卫星移动电视标准 DVB-SH标准
S-MIM标准
这些标准不仅对地球站的EIRP、带外 抑制等性能指标及其测试方法进行了 规定，还对它们自身的监控功能和管
理提出了要求。
通用标准：对于 BSS、FSS、MSS 的共性内容，ETSI 制定一系标准对其进行规范，如 TR 103 124《SES; 卫星地球站及系统，卫星与地面网络融合》、TR 103 166《SES;卫星地球站及系统，卫星应急通信，基 于卫星的应急通信单元》这些标准不仅对卫星与地面网的融合进行了规定，也对系统测量进行了规定；
载波噪声干扰比
C NI
C N
u
1
C N
1 d
C I
1 u
C I
1 d
1
C
1
C
1
1
N I
11
邻近信道干扰 交调干扰
卫星移动通信
2020/5/24
12
卫星移动通信 卫星移动通信标准
EN 300 721《SES; 基于 1GHz 以下频段低轨卫星提供低速率服务的移动地球站》 EN 301 473《SES; 基于 3GHz以下频段航空移动卫星业务和卫星移动业务的机载地球站》
自由空间传播损耗
2020/5/24
10
卫星通信基础
四、卫星链路设计
2020/5/24
载波噪声比
(C N )u EIRP Lpu Lmu Gu 10lg(Tu Bk) dB
(C N )d EIRPS Lpd Lmd G 10lg(TBk) dB
C N [(C N )u1 (C N )d 1]1
赤道面的 夹角，i
赤道轨道(i=0,轨道面和赤道面重合。静止通信卫星就位于赤道轨道平面内)
按倾角 极地轨道(i=90o,轨道面穿过地球南北极)
倾斜轨道
顺行倾斜轨道 (0<i<90o) 逆行倾斜轨道(90o<i<180o)
回归/准回归轨道 (星下点轨迹重复)
按轨道周期 非回归轨道(星下点轨迹不重复)
低轨道(LEO) (500<h<2000km)
2020/5/24
5
卫星通信基础
二、卫星通信系统组成
卫星通信系统由空间设备通信卫星、地面设备地球站、跟踪遥测及指令分系 统以及监控管理分系统四大功能部分组成。 (1)空间设备也就是通信卫星是由若干转发器、数副天线与位置和姿态控制、 遥测和指令、以及电源分系统组成，其主要作用是转发各地球站信号。 (2)地球站由天线、发射、接收、终端分系统及电源、监控和地面设备组成。 主要功能是将需要发射的信号传至卫星和从卫星接收信号。 (3)地面的跟踪遥测及指令分系统并不直接用于通信，而是用来保障通信的正 常进行。 (4)监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行监测与控制。
优点：
通信距离远，覆盖面积大，3颗便可覆盖全球。 地球站不需要复杂的跟踪系统即可对准。
缺点：
高度高，因此信号衰减和时延大。 地球的两极为通信盲区，而且高纬度地区通信效果较差。 地球静止轨道只有一条，轨道上所能容纳的卫星数量有限。
2020/5/24
运行在中、低轨的卫星通信系统目前也得到了广泛的应用。 优点：
卫星高度低，所以信号衰减小，时延小。 卫星重量轻，结构简单。 将卫星均匀地排布在整个地球的周围，即使是在南北极，也能使用低轨道卫星进 行通信，实现真正的全球覆盖。
缺点：
覆盖整个地球需要大量的卫星，系统复杂。 卫星数量多，寿命短，运行期间要及时补充发射替代或备用系统投资较高。
8
卫星通信基础
四、卫星链路设计
组网灵活，便于多址连接
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。
透明型卫星的卫星链路
卫星
信道(转发器)
(C/N0)u
地球站
放大器 变频器 带通滤波器
(C/N0 )T
(C/N0 )d 地球站
2020/5/24
9
卫星通信基础
四、卫星链路设计
传输方程
C
PT
GT
GR
(
4d
)2
C(dBW)
PT
(dBW)
GT
(dBW)
GR
(dBW)
20
lg(
4d
)
传输损耗
自由空间损耗 馈线损耗 天线未对准损耗（一般用统计数据来估计） 大气层和离子层损耗 法拉第旋转 雨衰（对比较高的频率有很大的影响）
具备广播特性的业务：电视广播 音频广播 数据广播 地面通信手段无法到达的业务：海洋 沙漠 偏远山区 抗自然灾害能力要求高的业务 稀路由广域覆盖业务：点多面广的企业内部专用通信网 其他适合应用：远程教育 远程培训 远程医疗 资源共享等等
2020/5/24
4
卫星通信基础
一、卫星通信概述
卫星通信优势
覆盖面积大，通信距离远，建站成本与通信距离基本无关
卫星通信概述
杨Xi卫天星绘 2017年9月8日
1
内容大纲
卫星通信基础 卫星移动通信 卫星宽带通信
2020/5/24
2
2020/5/24
卫星通信基础
卫星通信概述 卫星通信系统组成
卫星轨道介绍 卫星链路设计
3
卫星通信基础
一、卫星通信概述
卫星通信是地球站之间或航天器与地球站之间利用人造卫星作为中继的一种微 波通信方式。 目前卫星通信系统主要有固定业务卫星通信系统，移动业务卫星通信系统和广 播业务卫星通信系统。 卫星通信适用于以下业务