电子科大-卫星移动通信系统(课件)
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《卫星通信系统》课件
导弹制导：卫星通信系统可用于导弹的制导和控制系统，提高导弹的命中精度和作战 效能。
战略侦察：卫星通信系统能够传输大量的侦察数据和情报信息，为军事决策提供重要 支持。
战场指挥：卫星通信系统可实现战场各部队之间的实时通信和信息共享，提高指挥效 率和协同作战能力。
民用领域应用
移动通信：卫星 通信系统提供全 球范围内的移动 通信服务，包括 海上、空中和陆 地上的通信
广播和电视：卫 星通信系统用于 传输广播电视信 号，覆盖范围广， 不受地域限制
互联网接入：卫 星通信系统提供 互联网接入服务， 包括家庭和企业 用户的宽带接入
应急通信：在自 然灾害等紧急情 况下，卫星通信 系统可以提供可 靠的应急通信服 务，保障救援工 作的顺利进行
商业领域应用
商业通信：卫星通信系统为商业 领域提供高效、可靠的通信服务， 支持语音、数据、视频等多种通 信方式。
汇报人：PPT
Part Five
卫星通信系统 关键技术
信号传输技术
调制技术：将基 带信号转换为适 合传输的调制信 号
多路复用技术： 提高频谱利用率， 实现多路信号同 时传输
纠错编码技术： 降低误码率，保 证传输质量
天线技术：实现 信号的高效辐射 和接收
信道编码技术
信道编码的基本 概念
信道编码的原理
常见的信道编码 技术
工作原理简介
卫星通信系统概述
卫星通信系统组成
卫星通信系统工作原理
卫星通信系统特点
特点与优势
特点：覆盖范围广、不受地理条件限制、通信容量大、传输质量稳定 优势：适用于远程通信、应急通信、军事通信等领域，可提供话音、数据、图像等多种业务
Part Three
卫星通信系统 分类
战略侦察：卫星通信系统能够传输大量的侦察数据和情报信息，为军事决策提供重要 支持。
战场指挥：卫星通信系统可实现战场各部队之间的实时通信和信息共享，提高指挥效 率和协同作战能力。
民用领域应用
移动通信：卫星 通信系统提供全 球范围内的移动 通信服务，包括 海上、空中和陆 地上的通信
广播和电视：卫 星通信系统用于 传输广播电视信 号，覆盖范围广， 不受地域限制
互联网接入：卫 星通信系统提供 互联网接入服务， 包括家庭和企业 用户的宽带接入
应急通信：在自 然灾害等紧急情 况下，卫星通信 系统可以提供可 靠的应急通信服 务，保障救援工 作的顺利进行
商业领域应用
商业通信：卫星通信系统为商业 领域提供高效、可靠的通信服务， 支持语音、数据、视频等多种通 信方式。
汇报人：PPT
Part Five
卫星通信系统 关键技术
信号传输技术
调制技术：将基 带信号转换为适 合传输的调制信 号
多路复用技术： 提高频谱利用率， 实现多路信号同 时传输
纠错编码技术： 降低误码率，保 证传输质量
天线技术：实现 信号的高效辐射 和接收
信道编码技术
信道编码的基本 概念
信道编码的原理
常见的信道编码 技术
工作原理简介
卫星通信系统概述
卫星通信系统组成
卫星通信系统工作原理
卫星通信系统特点
特点与优势
特点：覆盖范围广、不受地理条件限制、通信容量大、传输质量稳定 优势：适用于远程通信、应急通信、军事通信等领域，可提供话音、数据、图像等多种业务
Part Three
卫星通信系统 分类
卫星通信系统教学课件
跳频扩频（FHSS）
使用伪随机序列在多个频率上跳变，实现扩频。
跳时扩频（THSS）
使用伪随机序列在多个时隙上跳变，实现扩频。
04
卫星通信系统的优势与挑战
卫星通信系统的优势
覆盖范围广
卫星通信系统能够覆盖地 球的各个角落，实现全球 通信。
通信容量大
卫星通信系统具有较大的 通信容量，能够满足大量 数据的传输需求。
01 无线传输
卫星通信系统通过无线电波进行信号传输，包括 微波、毫米波和激光等频段。
02 信号覆盖
卫星信号覆盖范围广泛，可以实现全球通信和广 播服务。
03 信号传输距离
卫星信号传输距离远，可以克服地理障碍，实现 远距离通信。
卫星通信信号的处理过程
01 信号调制解调
在卫星通信中，信号需要进行调制解调，以适应 无线传输的需要。
电视机。这种方式可以实现大范围覆盖，提高电视信号的覆盖率和质量
。
02
直播卫星电视
直播卫星电视是将卫星信号直接传输到用户的接收设备上，用户可以实
时收看卫星转播的电视节目。这种方式可以提供更高质量的电视信号，
并且可以实现全球范围内的直播。
03
数字卫星电视
数字卫星电视采用数字信号传输技术，相比模拟信号传输具有更高的传
可靠性
卫星通信系统的可靠性要 求高，需要保证在各种恶 劣环境下能够正常工作。
适应性
卫星通信系统需要适应各 种复杂环境，包括不同地 区、不同气候条件等。
03
卫星通信系统的关键技术
调制解调技术
调频（FM）
01
通过改变载波的频率来携带信息。
频同时存在的调制方式
卫星通信系统教学课 件
目录
使用伪随机序列在多个频率上跳变，实现扩频。
跳时扩频（THSS）
使用伪随机序列在多个时隙上跳变，实现扩频。
04
卫星通信系统的优势与挑战
卫星通信系统的优势
覆盖范围广
卫星通信系统能够覆盖地 球的各个角落，实现全球 通信。
通信容量大
卫星通信系统具有较大的 通信容量，能够满足大量 数据的传输需求。
01 无线传输
卫星通信系统通过无线电波进行信号传输，包括 微波、毫米波和激光等频段。
02 信号覆盖
卫星信号覆盖范围广泛，可以实现全球通信和广 播服务。
03 信号传输距离
卫星信号传输距离远，可以克服地理障碍，实现 远距离通信。
卫星通信信号的处理过程
01 信号调制解调
在卫星通信中，信号需要进行调制解调，以适应 无线传输的需要。
电视机。这种方式可以实现大范围覆盖，提高电视信号的覆盖率和质量
。
02
直播卫星电视
直播卫星电视是将卫星信号直接传输到用户的接收设备上，用户可以实
时收看卫星转播的电视节目。这种方式可以提供更高质量的电视信号，
并且可以实现全球范围内的直播。
03
数字卫星电视
数字卫星电视采用数字信号传输技术，相比模拟信号传输具有更高的传
可靠性
卫星通信系统的可靠性要 求高，需要保证在各种恶 劣环境下能够正常工作。
适应性
卫星通信系统需要适应各 种复杂环境，包括不同地 区、不同气候条件等。
03
卫星通信系统的关键技术
调制解调技术
调频（FM）
01
通过改变载波的频率来携带信息。
频同时存在的调制方式
卫星通信系统教学课 件
目录
移动通信系统第六章ppt现代无线与移动通信系统第
PCS
A D B EF C
1990 MHz
A D B EF C
MSS
Broadcast auxiliary
2170 MHz
IMT 2000 MSS A’
2165 MHz
Reserve
MSS
1850
1900
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250 2250
IMT-2000的基本要求
──频谱利用率高 ──服务质量好 ──高速传输支持多媒体业务
cdma20003x(SR3)采用三个1.25MHz载波组合而 成，码片速率为3.686Mcps，因此常叫多载波 CDMA(MC-CDMA)。
由于多载波CDMA技术实现上难度较大，人们 现在主要考虑在cdma20001x上增强技术，直接 实现3G的目标。
cdma2000模式：
1X(SR1)、3X(SR3)、多天线发送分集
纠错编码采用Turbo码，可提高信噪比2dB。容 量是卷积码的1.6倍，
cdma20001x在IS-95基础上的改进(续)
快速寻呼信道，极大地减少了移动台的电源消耗，待 机时间增加5倍。
定义了新的接入方式，减少呼叫建立时间，并减少移 动台在接入过程中对其他用户的干扰。
辅助码分信道，灵活支持分组业务，可以对一个用户 同时承载多个数据流和多种业务。
信令和用户采用20ms帧长，控制信息采用了5ms帧长， 数据传输率：144kbps 经过上述技术改进cdma20001x系统容量为话音2倍、数
据3倍于IS-95
cdma2000的无线配置
cdma20001x与3x业务信道存在一系列工 作模式，每种模式的数据传输率、调制 方式、纠错方式等参数不一样，这种方 式称为无线配置(RC)。
电子科大 卫星通信系统概述(课件)
5
卫星通信
卫星通信的概念
卫星通信是指利用通信卫星转发器实现 卫星通信是指利用通信卫星转发器实现 通信卫星转发器 地球站（或手持终端）之间、 地球站（或手持终端）之间、或者地球站 与航天器之间的无线通信 无线通信。 与航天器之间的无线通信。 卫星通信是个人通信网的组成部分， 卫星通信是个人通信网的组成部分，是地 面通信网的补充。 面通信网的补充。
2
关于本课程
本课程的学习目标
卫星通信系统的一些基本概念 卫星通信系统的一些基本特征 卫星通信系统的通信技术 卫星通信链路设计 链路设计方法 卫星通信链路设计方法 卫星基本覆盖特性和星座设计 覆盖特性和星座设计的计算方法 卫星基本覆盖特性和星座设计的计算方法 卫星移动通信系统的网络特性和协议 卫星移动通信系统的网络特性和协议 卫星定位与导航 定位与导航系统的基本原理 卫星定位与导航系统的基本原理
2 1 V＝ µ − ） （ r a
O
( km / s )
其中： 是半长轴 是半长轴， 其中：a是半长轴，开普勒常数 µ=3.9861×105 km3/s2 ×
15
1.2 卫星轨道
续2
开普勒第三定理（ 开普勒第三定理（1618年） 第三定理 年
小物体（卫星） 小物体（卫星）的运动周期的平方与椭圆轨道 半长轴的立方成正比关系
Teledesic Skybridge Globalstar Iridium Orbcomm
Outer Van Allen Belt ICO, Spaceway NGSO Concordian of Ellipso Borealis of Ellipso Inner Van Allen Belt
LEO
17
1.2 卫星轨道
移动通信系统第2章(电子科大课件)
① 同频干扰与同频复用比
DR 在蜂房系统中： C / I 40 lg R
C / I 40 lgQ 1 （dB）
I：主要取决于同频干扰。
① 同频干扰与同频复用比
推导：
DS DI
D D I DS R DS
① 同频干扰与同频复用比
C PT L S （传输损耗）dBw
④ 蜂窝系统的同频干扰
C C m I IK
k 1
m：干扰源的总数
I k ：相互独立的第 k 个干扰源对移动接收机的干扰功率
④ 蜂窝系统的同频干扰
可设各小区干扰功率一样：
C R m I n D K
k 1
n
1 DK k 1 R
m n
④ 蜂窝系统的同频干扰
2012/4/5
5
① 话音质量和信噪比要求
公网一般要求≥4级，专网≥3级 对于不同的移动业务，各国对S/N或C/N 的规定不一样。 中国：模拟通信，移动用户与固定市话、 长话用户通话时，要求S/N为大于29dB 或C/N为17dB，相当于4级话音。 美国AMPS网要求C/N大于18dB，日本要 求20dB，
（3）系统信道数的设计
在多信道共用中，存在两种中继方式： ① 不对呼叫请求进行排队
阻塞呼叫清除，如果有空闲信道则立即进入， 如果已没有空闲信道，则呼叫阻塞，拒绝进入。
② 对呼叫请求进行排队
根据排队论可得到在第一种中继方式下 服务等级B的公式为：
AN B Pr阻塞 N N ! k A k 0 k!
（2）信道的自动选择方法
多信道技术的主要问题是怎样自动选择 信道 传统方法（人工选择→老式电话机） 自动选择方法：
卫星通信系统课件
THANKS
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安全保密问题
卫星通信系统面临被窃听、干扰等安全保密问题 ，需要采取有效的加密和防护措施。
发展前景
5G融合发展
随着5G技术的不断发展，卫星通信系统将与5G技术融合，实现更高 效、更智能的通信服务。
物联网应用
卫星通信系统在物联网领域具有广泛的应用前景，为物联网设备提供 全球覆盖的通信服务。
低成本小型化
可靠性高
卫星通信系统不受地形、地 貌等因素影响，具有较强的 抗灾、抗干扰能力，保证通 信的可靠性。
挑战
传输延迟
卫星通信系统的传输距离较长，导致信号传输存 在一定的延迟，影响实时通信效果。
信号衰减
卫星通信过程中，信号经过长距离传输和大气层 时会产生衰减，影响通信质量。
ABCD
设备成本高
卫星通信系统的设备和运营成本较高，限制了其 在某些领域的应用。
优势
覆盖范围广
卫星通信系统可以覆盖地球 的各个角落，特别是在海洋 、荒漠等偏远地区，提供可 靠的通信服务。
通信容量大
卫星通信系统具有较大的通 信容量，可以同时传输语音 、数据和视频等多种信息， 满足各种通信需求。
灵活性强
卫星通信系统具有灵活的组 网方式，可以根据实际需求 快速构建大范围的通信网络 。
特点
覆盖范围广、通信容量大、传输 质量稳定、组网灵活等。
工作原理
01
02
03
信号传输
卫星接收来自地球站的信 号，进行变频和放大处理 后，再发向地面或其他地 球站。
频谱配置
卫星通信系统使用微波频 段，通常为C或Ku波段。
调制解调方式
采用数字调制解调方式， 如QPSK、QAM等。
卫星通信导论上课课件-第6章卫星移动通信系统
覆盖范围
卫星移动通信系统的覆盖范围取决于卫星的轨道高度、发射功率以及地球表面的 地形等因素。一般来说，低轨道卫星具有较小的覆盖范围，而高轨道卫星则具有 较大的覆盖范围。
容量
卫星移动通信系统的容量是指系统在同一时间内能够处理的最大呼叫或数据传输 数量。容量的限制因素包括卫星的发射功率、频谱带宽以及地面终端的数量等。
卫星移动通信系统的网络融合与协同发展
网络融合
卫星移动通信系统将与地面移动通信系统实现深度融合， 形成一张无缝覆盖的网络，为用户提供更加便捷、高效的 服务。
协同发展
卫星与地面网络将协同工作，实现优势互补，提高整体网 络性能和覆盖范围。
多模终端
未来卫星移动通信系统的终端将支持多种通信模式，包括 卫星通信、地面移动通信等，以满足用户在不同场景下的 通信需求。
线性编码通过增加冗余信息来 提高信号的抗干扰能力。
02
调制解调技术
01
线性编码
调制是将基带信号转换为通带信 号，解调是将通带信号还原为基
带信号。
分集与均衡技术
分集
通过多个路径接收信号，然后合 并这些信号以获得更好的接收效 果。
均衡
补偿信道特性对信号造成的影响 ，以减小误码率。
卫星移动通信系统的干扰抑制技术
物理层协议
负责信号的调制、解调等物理过程，确 保信号的正确传输。
数据链路层协议
负责数据的打包、传输和错误控制，保 证数据传输的可靠性。
网络层协议
负责路由选择、流量控制等网络层功能 ，实现数据的正确传输。
应用层协议
负责各种业务应用，如电话、数据传输 、多媒体等。
05
卫星移动通信系统的性能 评估
卫星移动通信系统的覆盖范围与容量
卫星移动通信系统的覆盖范围取决于卫星的轨道高度、发射功率以及地球表面的 地形等因素。一般来说，低轨道卫星具有较小的覆盖范围，而高轨道卫星则具有 较大的覆盖范围。
容量
卫星移动通信系统的容量是指系统在同一时间内能够处理的最大呼叫或数据传输 数量。容量的限制因素包括卫星的发射功率、频谱带宽以及地面终端的数量等。
卫星移动通信系统的网络融合与协同发展
网络融合
卫星移动通信系统将与地面移动通信系统实现深度融合， 形成一张无缝覆盖的网络，为用户提供更加便捷、高效的 服务。
协同发展
卫星与地面网络将协同工作，实现优势互补，提高整体网 络性能和覆盖范围。
多模终端
未来卫星移动通信系统的终端将支持多种通信模式，包括 卫星通信、地面移动通信等，以满足用户在不同场景下的 通信需求。
线性编码通过增加冗余信息来 提高信号的抗干扰能力。
02
调制解调技术
01
线性编码
调制是将基带信号转换为通带信 号，解调是将通带信号还原为基
带信号。
分集与均衡技术
分集
通过多个路径接收信号，然后合 并这些信号以获得更好的接收效 果。
均衡
补偿信道特性对信号造成的影响 ，以减小误码率。
卫星移动通信系统的干扰抑制技术
物理层协议
负责信号的调制、解调等物理过程，确 保信号的正确传输。
数据链路层协议
负责数据的打包、传输和错误控制，保 证数据传输的可靠性。
网络层协议
负责路由选择、流量控制等网络层功能 ，实现数据的正确传输。
应用层协议
负责各种业务应用，如电话、数据传输 、多媒体等。
05
卫星移动通信系统的性能 评估
卫星移动通信系统的覆盖范围与容量
卫星通信系统概述
精选完整ppt课件
21
卫星运动规律与轨道参数 续17
卫星星下点轨迹
► 假定0时刻，卫星经过其右升交点，则卫星在任意时刻t（>0） 的星下点经度（用λs表示）和纬度（用φs表示）由以下方程组 确定：
180(18090) s(t)0arctan(cositan)et 0(9090)
180(90180) s(t)arcsin(sinisin)
第6章 卫星移动通信系统
电子科技大学 2006.08
大纲
卫星移动通信系统概述 卫星运动规律与轨道参数 非静止轨道卫星星座设计 卫星星际链路特性 卫星移动通信系统网络结构 卫星移动通信系统频率规划 典型卫星移动通信系统介绍
精选完整ppt课件
2
卫星的地理位置以经纬度坐标形式给出时，以(λu， φu)表示观察点的瞬时经纬度，(λs，φs)表示卫星的瞬时经纬度， 则两者所夹的地心角由下式确定
a r c c o s s i n ( u ) s i n ( s ) c o s ( u ) c o s ( s ) c o s ( u s )
8.5º
10
00 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6
► 圆轨道上卫星的瞬时速度和轨道周期
V 卫 星 ＝ r (km /s) T 卫 星 ＝ 2(R e h)3 (s)
精选完整ppt课件
10
卫星运动规律与轨道参数 续6
例6.1 某采用椭圆轨道的卫星，近地点高度（近地点到地球表 面的距离）为1000km，远地点高度为4000Km。在地球平均半
径为6378.137 km的情况下，求该卫星的轨道周期T。
《卫星移动通信系统》课件
03
较差。
卫星广播
1
卫星广播是一种利用卫星信号传输广播电视节目 的技术，可以实现全球范围内的广播覆盖。
2
卫星广播具有覆盖范围广、信号传输质量高、不 受地域限制等优点，成为国际间广播电视节目的 传输方式。
3
卫星广播的缺点是对于地面接收设备的依赖较大 ，且信号容易受到干扰和窃听。
卫星导航
卫星导航是一种利用卫星信号进行定位和导航的技术，可以为全球用户提供高精度 的位置、速度和时间信息。
通信服务。
02
服务范围
国际海事卫星系统覆盖全球海域，提供话音、数据、传真和低速率的卫
星短信服务，广泛应用于船舶、飞机、陆地车辆以及石油和天然气勘探
等海上工业。
03
技术特点
采用L波段和Ka波段频谱，提供高速数据传输和低延迟通信，支持全球
范围内的船舶自动识别系统（AIS）信息传输。
铱星系统
概述
铱星系统是由美国摩托罗拉公司提出的全球卫星通信系统，通过低 地球轨道卫星实现全球覆盖。
终端小型化与低功耗设计
终端小型化
随着移动设备的普及，卫星移动通信 系统的终端也需要满足小型化的需求 ，便于携带和使用。
低功耗设计
为延长终端的使用时间，需要采用低 功耗设计，如优化电路设计、采用低 功耗芯片和节能电源管理等。
高频段通信与频谱资源管理
高频段通信
随着技术的发展，卫星移动通信系统需要支持更高频段的通信，以满足高速数据传输和宽带业务的需 求。
低功耗设计
优化硬件设计和信号处理算法， 降低系统功耗，延长终端设备的 使用时间。
应用领域拓展
物联网应用
卫星移动通信系统将广泛应用于物联网领域，为全球物联网设备 提供无缝连接和通信服务。
卫星通信导论上课课件-第6章卫星移动通信系统
动通信系统在应急通信中的应用
卫星移动通信系统为远程教育提供了高质量的教学传输和实时互动功能，有助于提高教育资源的覆盖范围和教学质量。
总结词
卫星移动通信系统能够将优质教育资源传输到偏远地区，使得这些地区的学生也能接受到高质量的教育。同时，通过卫星移动通信系统，教师和学生可以进行实时互动，增强教学效果。这有助于缩小教育资源的地域差距，提高整体教育水平。
卫星通信导论上课课件-第6章卫星移动通信系统
目录
引言 卫星移动通信系统的工作原理 卫星移动通信系统的技术发展 卫星移动通信系统的应用场景 卫星移动通信系统的优势与挑战 结论
01
CHAPTER
引言
卫星移动通信系统的产生背景
随着人们对移动通信需求的不断增长，地面移动通信网络难以满足偏远地区和海洋等区域的通信需求，卫星移动通信系统应运而生。
信号解调
通过频分复用、时分复用等方式实现多个信号的复合传输，提高通信效率。
信号多路复用
卫星移动通信系统的信号传
采用动态或静态方式进行信道分配，以满足不同用户的需求。
信道分配方式
根据业务量的大小和优先级，合理调度信道资源，确保通信质量。
信道调度
对信道进行监测和管理，及时处理干扰和故障，保证系统的稳定运行。
02
CHAPTER
卫星移动通信系统的工作原理
作为通信中继站，负责接收和转发地面终端的信号。
卫星
地面终端
控制中心
包括移动终端和固定终端，负责发送和接收信号。
负责整个系统的运行管理和控制。
03
02
01
卫星移动通信系统的组成
将信息调制到载波上，以便在传输过程中能够有效地传输。
信号调制
在接收端将信号解调，还原出原始信息。
卫星移动通信系统为远程教育提供了高质量的教学传输和实时互动功能，有助于提高教育资源的覆盖范围和教学质量。
总结词
卫星移动通信系统能够将优质教育资源传输到偏远地区，使得这些地区的学生也能接受到高质量的教育。同时，通过卫星移动通信系统，教师和学生可以进行实时互动，增强教学效果。这有助于缩小教育资源的地域差距，提高整体教育水平。
卫星通信导论上课课件-第6章卫星移动通信系统
目录
引言 卫星移动通信系统的工作原理 卫星移动通信系统的技术发展 卫星移动通信系统的应用场景 卫星移动通信系统的优势与挑战 结论
01
CHAPTER
引言
卫星移动通信系统的产生背景
随着人们对移动通信需求的不断增长，地面移动通信网络难以满足偏远地区和海洋等区域的通信需求，卫星移动通信系统应运而生。
信号解调
通过频分复用、时分复用等方式实现多个信号的复合传输，提高通信效率。
信号多路复用
卫星移动通信系统的信号传
采用动态或静态方式进行信道分配，以满足不同用户的需求。
信道分配方式
根据业务量的大小和优先级，合理调度信道资源，确保通信质量。
信道调度
对信道进行监测和管理，及时处理干扰和故障，保证系统的稳定运行。
02
CHAPTER
卫星移动通信系统的工作原理
作为通信中继站，负责接收和转发地面终端的信号。
卫星
地面终端
控制中心
包括移动终端和固定终端，负责发送和接收信号。
负责整个系统的运行管理和控制。
03
02
01
卫星移动通信系统的组成
将信息调制到载波上，以便在传输过程中能够有效地传输。
信号调制
在接收端将信号解调，还原出原始信息。
卫星通讯系统课件.ppt
900mm
300mm
900mm
卫星天线底座俯视图
900mm
卫星天线底座正视图
300mm
900mm
► d. 文化共享工程卫星小站接收系统软件部分由卫星 监控系统和信息接收系统两个部分组成。
卫星主站用一定的频 率将制作好的IP数据节目 传送至亚太六号卫星，卫 星转发器将信号转发至卫 星接收天线，DVB卡通过 卫星监控程序将卫星接收 天线收到的信号转换回IP 数据信号并传送给信息接 收系统，信息接收系统将 接收到的节目储存在本地 计算机硬盘指定目录中。
卫星通信系统的分类 ---按高度分
►低高度卫星： 小于5000公里，周期2--4小时 ►中高度卫星： 5千—2万公里，周期4--12小时 ►高高度卫星： 大于2万公里，周期大于12小时
卫星通信系统的分类 ---按同地球表面任一点的相对位置分
►同步卫星：人造卫星绕地球的周期和地球的 自转同步称为同步卫星，它的优点是使用者 只要对准人造卫星就可进行沟通而不必再追 踪卫星的轨迹。
卫星主站通信系统
►卫星主站数据广播系统是一套完全开放构架 的与DVB-S兼容的卫星广播网络系统。
►可为用户提供LAN、视频A/V等接口，传输速 率最大为48Mbps（根据功放的大小）。可完 成卫星远程培训、信息发送、文件传输等多 种形式的高速多媒体应用。
卫星主站系统的设备配置主要包括
►远端用户的管理功能。
主站用户应用系统功能
► １.传送不同格式的文件，包括文件格式及流媒体格式 等，文件大小不受限制；
► ２. 可设定传送方式，定时、循环、定次等能力； ► ３. 具有良好的纠错机制及方法； ► ４. 同时可传送多个节目内容，可设定流量。同时具
► 静止卫星通信系统：利用静止卫星作为中继的通信系统。另 外，静止卫星的组成包括：天线分系统 通信分系统 电源分系统 跟踪遥测指令分系统 控制分系统
《移动卫星通信系统》课件
可持续发展对策
移动卫星通信系统应该加强对环境的保护和节约能 源等方面的研究，实现可持续发展和绿色通信。
移动卫星通信系统
本课件介绍移动卫星通信系统，探讨其技术特点、应用场景和未来发展趋势。
引言
研究背景和意义
移动卫星通信系统是一种基于卫星技术的通信方式，具有较大的覆盖范围和较高的可靠性， 可以满足遥远地区和应急通信的需求。
概述移动卫星通信系统
移动卫星通信系统是指通过卫星将通信信号传输到接收设备的一种通信方式，其优点包括全 球覆盖、多点连接和可靠稳定等。
2
高通量卫星通信系统
高通量卫星（HTS）通信系统是一种通过增加卫星数量和卫星通信频段等方式提 升通信容量的方法。
3
天基互联网
天基互联网是一种基于卫星技术的互联网连接方式，可以为全球用户提供高速、 稳定的网络连接服务。
总结
移动卫星通信系统的优势
移动卫星通信系统具有广泛的覆盖范围、高可靠性 和稳定性、带宽自适应和移动性支持等优势。
系统架构
系统组成部分
移动卫星通信系统包括卫星、地面站、用户终端设 备和相关应用软件等，是一个复杂的通信系统。
系统架构图
移动卫星通信系统的总体架构可分为卫星、地面站 和用户终端设备三部分，它们之间通过通信链路进 行数据的传输。
卫星通信技术
• 卫星通信原理 • 卫星通信频段分配 • 卫星通信调制与解调技术
移动性支持
移动卫星通信系统可以为移动终端用户提供高 速、无缝的连接和服务，支持用户在运动状态 下的数据传输需求。
应用场景
• 海上通信 • 航空通信 • 战地通信 • 灾害应急通信Fra bibliotek发展趋势
1
LEO卫星通信系统
移动通信系统第一,二章
反向信道
上行链路 下行链路
BTS BTS
BSC
MSC
公网
编辑ppt
18
多址方式
在移动通信中，许多用户同时通话，以不同 的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式称 为多址方式。
频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) 空分多址(SDMA) 包分多址(PDMA)
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的五至十年，中国将是全球移动通信领域需求最 大的市场。 全球移动通信的用户数将超过固定电话的用户数。 数据业务将飞速增长。
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33
Within the next 5 years Internet access will happen mainly via mobile devices
前向信道 时间
TDD
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29
三、移动通信的发展与展望
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30
陆地公众蜂窝移动通信系 统是移动通信系统的代表，也 是发展最快的系统
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31
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32
全球与中国移动通信市场飞速发展
2002年5月全球手机用户已超过10亿 2002年底中国手机用户己超过2亿部 ，中国已成
为全球第一大移动通信用户的国家。 2005年左右中国手机用户可能将超过三亿，未来
N： 噪音
同步电 路
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26
CDMA
用户 1
调制
PN 码 1 地址码
∑
… 用户 N
调制
PN 码 N
调制
用户 1
PN 码 1 地址码
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27
双工方式
单工方式 频分双工方式 FDD 时分双工方式 TDD
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上行链路 下行链路
BTS BTS
BSC
MSC
公网
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18
多址方式
在移动通信中，许多用户同时通话，以不同 的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式称 为多址方式。
频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) 空分多址(SDMA) 包分多址(PDMA)
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的五至十年，中国将是全球移动通信领域需求最 大的市场。 全球移动通信的用户数将超过固定电话的用户数。 数据业务将飞速增长。
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33
Within the next 5 years Internet access will happen mainly via mobile devices
前向信道 时间
TDD
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29
三、移动通信的发展与展望
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30
陆地公众蜂窝移动通信系 统是移动通信系统的代表，也 是发展最快的系统
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31
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32
全球与中国移动通信市场飞速发展
2002年5月全球手机用户已超过10亿 2002年底中国手机用户己超过2亿部 ，中国已成
为全球第一大移动通信用户的国家。 2005年左右中国手机用户可能将超过三亿，未来
N： 噪音
同步电 路
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26
CDMA
用户 1
调制
PN 码 1 地址码
∑
… 用户 N
调制
PN 码 N
调制
用户 1
PN 码 1 地址码
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27
双工方式
单工方式 频分双工方式 FDD 时分双工方式 TDD
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卫星通信导论上课课件-第6章卫星移动通信系统1
► 据图，容易推出卫星的仰角满足关系式
► 可见：轨道高度较高的卫星将 始终有负的仰角值，而高度较低的 卫星的仰角则可正可负
卫星星际链路 续16
不同轨道高度卫星间的星际链路
► 在计算出卫星所夹地心角后，可以根据余弦公式计算瞬时 星间距离
► 不同轨道高度卫星间的最大星间地心角αmax和最长的星际 链路距离Dsmax
·1998年，铱（Iridium）系统成为首个支持手持终端的全球低轨卫星移动通信系统 ·2003年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）
卫星移动通信系统概述 续1
卫星与地面移动通信系统的比较
卫星移动通信系统
地面移动通信系统
易于快速实现大范围的完全覆盖
覆盖范围随地面基础设施的建设 而持续增长
全球通用
多标准，难以全球通用
频率利用率低
频率利用率高（蜂窝小区小）
遮蔽效应使得通信链路恶化
适合于低人口密度、有限业务量的 农村环境
提供足够的链路余量以补偿信号衰落
适用于该人口密度、大业务量的城市 环境
卫星星际链路
在卫星之间建立星际通信链路（激光链路或毫米波链路）， 每颗卫星将成为空间网的一个节点，使通信信号能不依赖于 地面通信网络进行传输，提高传输的效率和系统的独立性， 对于组建全球性通信网将是十分方便和灵活的。
卫星星际链路 续9
星际链路性能随轨道倾角的变化
卫星星际链路 续10
星际链路性能随轨道倾角的变化
► 在其他轨道参数不变的情况下，增加轨道倾角将 有利于减小星间距离，节省发射功率；但会增加方位 角和仰角的变化速度，对星载天线捕获、锁定和跟踪 性能的要求增加。
卫星星际链路 续11
星际链路性能与升交点经度差的关系
► 可见：轨道高度较高的卫星将 始终有负的仰角值，而高度较低的 卫星的仰角则可正可负
卫星星际链路 续16
不同轨道高度卫星间的星际链路
► 在计算出卫星所夹地心角后，可以根据余弦公式计算瞬时 星间距离
► 不同轨道高度卫星间的最大星间地心角αmax和最长的星际 链路距离Dsmax
·1998年，铱（Iridium）系统成为首个支持手持终端的全球低轨卫星移动通信系统 ·2003年以后，集成了卫星通信子系统的全球移动通信系统（UMTS/IMT-2000）
卫星移动通信系统概述 续1
卫星与地面移动通信系统的比较
卫星移动通信系统
地面移动通信系统
易于快速实现大范围的完全覆盖
覆盖范围随地面基础设施的建设 而持续增长
全球通用
多标准，难以全球通用
频率利用率低
频率利用率高（蜂窝小区小）
遮蔽效应使得通信链路恶化
适合于低人口密度、有限业务量的 农村环境
提供足够的链路余量以补偿信号衰落
适用于该人口密度、大业务量的城市 环境
卫星星际链路
在卫星之间建立星际通信链路（激光链路或毫米波链路）， 每颗卫星将成为空间网的一个节点，使通信信号能不依赖于 地面通信网络进行传输，提高传输的效率和系统的独立性， 对于组建全球性通信网将是十分方便和灵活的。
卫星星际链路 续9
星际链路性能随轨道倾角的变化
卫星星际链路 续10
星际链路性能随轨道倾角的变化
► 在其他轨道参数不变的情况下，增加轨道倾角将 有利于减小星间距离，节省发射功率；但会增加方位 角和仰角的变化速度，对星载天线捕获、锁定和跟踪 性能的要求增加。
卫星星际链路 续11
星际链路性能与升交点经度差的关系
卫星通信系统-PPT
通信卫星用的电源有太阳能电池和化学电池。
1．太阳能电池 太阳能电池是通信卫星的基本电源，由光电器件组成。 从太阳能电池直接输出的电压是不稳定的，必须经电压调整 后才能供给负载。
2．化学电池 在通信卫星上装有可以充、放电的化学电池与太阳能电 池并用。在没有日蚀期间，由太阳能电池给化学电池充电。 在日蚀期间，则由化学电池供电。
图7.3 频分多地址方式的示意图
(1)FDM/FM/FDMA方式：
FDM表示该方式的多路复用部分是按频率划分的，即 频分多路；FM表示调制方式为调频；FDMA表示通信卫星 和不同地面站的联系是按频率来区分的，即频分多址连接。 适合通信业务量大的地球站。
（2）SCPC方式：
SCPC方式叫做单路单载波传输，每路电话单独调制到 卫星发射的一个射频载波上去。这种方式可以利用话音作开 关，称为话音激活。即有话音时发射载波，而没有话音时则 关闭所用的载波。从而把转发器的容量提高了2.5倍。适合 通信业务量小的地球站。
在时分多址系统中，所有地球站的信号在卫星转发器中 所占时隙之和叫做一帧，而各地球站所占用的时隙叫做分帧。 通常，卫星通信系统中的帧长取为125us(相当于抽样频率为 8KHZ)或125us的整倍数。
图7.4 时分多址系统的简化方框图
PCM/TDM/PSK/TDMA系统是时分多址方式中的一种， 模拟信号经过PCM编码，再经过时分多路复用(TDM)，调 制是采用移相键控调制(PSK)，地面站采用时分多址(TDMA) 的接入方式。
同步卫星是指卫星绕地球转动一周的时间等于地球自转 的周期，因而从地表面上看起来好象卫星停在高空不动。
发射到空间的同步通信卫星装有微波频段的中继器，它 能把地面站发来的电波加以放大，然后再转发回地面，从而 完成了通信过程。
1．太阳能电池 太阳能电池是通信卫星的基本电源，由光电器件组成。 从太阳能电池直接输出的电压是不稳定的，必须经电压调整 后才能供给负载。
2．化学电池 在通信卫星上装有可以充、放电的化学电池与太阳能电 池并用。在没有日蚀期间，由太阳能电池给化学电池充电。 在日蚀期间，则由化学电池供电。
图7.3 频分多地址方式的示意图
(1)FDM/FM/FDMA方式：
FDM表示该方式的多路复用部分是按频率划分的，即 频分多路；FM表示调制方式为调频；FDMA表示通信卫星 和不同地面站的联系是按频率来区分的，即频分多址连接。 适合通信业务量大的地球站。
（2）SCPC方式：
SCPC方式叫做单路单载波传输，每路电话单独调制到 卫星发射的一个射频载波上去。这种方式可以利用话音作开 关，称为话音激活。即有话音时发射载波，而没有话音时则 关闭所用的载波。从而把转发器的容量提高了2.5倍。适合 通信业务量小的地球站。
在时分多址系统中，所有地球站的信号在卫星转发器中 所占时隙之和叫做一帧，而各地球站所占用的时隙叫做分帧。 通常，卫星通信系统中的帧长取为125us(相当于抽样频率为 8KHZ)或125us的整倍数。
图7.4 时分多址系统的简化方框图
PCM/TDM/PSK/TDMA系统是时分多址方式中的一种， 模拟信号经过PCM编码，再经过时分多路复用(TDM)，调 制是采用移相键控调制(PSK)，地面站采用时分多址(TDMA) 的接入方式。
同步卫星是指卫星绕地球转动一周的时间等于地球自转 的周期，因而从地表面上看起来好象卫星停在高空不动。
发射到空间的同步通信卫星装有微波频段的中继器，它 能把地面站发来的电波加以放大，然后再转发回地面，从而 完成了通信过程。
《移动卫星通信系统》课件
利用移动卫星通信系统为物联网设备提供 无线通信服务，可广泛应用于智能城市、 智能农业等领域。
02 移动卫星通信系统的组成 与工作原理
卫星轨道与星座
静止轨道
卫星位于地球赤道上空，运行 周期与地球自转周期相同，覆 盖范围广，适用于全球通信。
中地球轨道
卫星轨道高度较低，适用于区 域或国内通信。
低地球轨道
04 移动卫星通信系统的优势 与挑战
覆盖范围广
移动卫星通信系统能够覆盖广阔的地 理区域，包括海洋、荒漠、高山等难 以建立地面通信设施的地区。
通过卫星转发信号，可以实现全球范 围内的通信和信息传输，满足各种应 急通信和特殊业务需求。
可移动性
移动卫星通信系统支持移动终端设备，如车载、船载或手持 终端，使得通信更加灵活和便捷。
码分多址（CDMA）
利用不同的扩频码对信号进行扩频，使每个 用户使用独特的扩频码进行通信。
空分多址（SDMA）
通过在空间上区分用户，例如使用不同的天 线波束指向不同用户。
信道编码与调制技术
信道编码
通过增加冗余信息来提高信号的 抗干扰能力，纠正传输过程中的 错误。
调制技术
将低频信号调制到高频载波上， 以便于传输。常见的调制方式包 括QPSK、QAM等。
卫星天线技术与波束赋形
天线增益
提高信号的接收灵敏度和发射功率，确保信号的有效传输。
波束赋形
通过改变天线辐射图的形状和方向，实现对特定区域的覆盖 和优化。
频谱管理与频率复用
频谱管理
合理规划和使用频谱资源，避免干扰 和冲突。
频率复用
在同一频谱上重复使用频率，提高频 谱利用率。通过适当的频率复用技术 ，可以在不增加频谱资源的情况下增 加系统的容量和覆盖范围。
卫星移动通信技术共42页PPT
财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
卫星移动通信技术
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
卫星移动通信技术
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
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➢ 适用范围
➢ 中、低轨道卫星移动通信系统的总体规划
一、星座设计及星际链路（续）
卫星星座选择标准
➢ 仰角要尽可能高 ➢ 传输延时尽可能小 ➢ 星上设备的电能消耗尽可能少 ➢ 如果系统采用星际链路，则面内和面间的星际链
路干扰必须限制在不影响接收的范围内 ➢ 对不同国家、不同类型的服务，轨位的分配需要
遵循相应的规章制度 ➢ 多重覆盖问题以支持特定业务(GPS定位)或提供有
QoS保证的业务
一、星座设计及星际链路（续）
卫星星座类型
➢ 极/近极轨道星座 ➢ 倾斜圆轨道星座(主要有Walker的Delta星座和 Ballard的
Rosette星座) ➢ 混合轨道星座
星际链路
面内星际链路 面间星际链路 层间星际链路
1
1
极轨道星座 续3
相邻轨道面的几何覆盖关系
顺行轨道面间的升交点经度差
1 c
逆行轨道面间的升交点经度差
2 2c
相邻轨道面相邻卫星间相位差
c
/ S
c 1
Co-rotating orbits
2 / s
cc
2c 2
Counter-rotating orbits
极轨道星座续4
波束数/卫星 系统总波束数 波束直径（km） 卫星覆盖区直径（km） 卫星可视时间（min） 多址方式
66+6 780 26864 23937
48+8 1410 25754 21092
48 3168 600 4700 11.1 TDMA/FDMA/TDD
16 768 2254 5850 16.4 CDMA/FDMA/FDD
RAAN
N
N
Walker Delta Constellation
Ballard Rosette Constellation
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座
相邻轨道面邻卫星的相位差概念
Satellite flying direction
Equator
Orbit 1
Orbit 2
ωf
h (km), El=10º 20958.6 10127.1 7562.4 3888.5 3135.5 2738.6 1917.2 1694.4 1550.6 1214.6 1115.3 1044.3 868.0
近极轨道星座
倾角接近但不等于90º，即80 -100º 覆盖带设计方法仍然适用 极轨道星座的设计方程需要进行扩展，加入倾角因
切换技术（续）
基本切换策略
最长覆盖时间切换策略 最短星地距离切换策略
切换策略一般与信道分配策略相结合
四、路由和交换技术
对于采用GSO卫星的系统，路由和交换技术 与地面系统差别不大
对于采用MEO和LEO卫星的系统，分为两种 情况：
无星际链路下的路由和交换：与地面系统类似 ，信关站起到交换中心的作用；
Ellipso系统
✓ BOREALISTM 子系统包含 10颗卫星，分布在2个 倾角为116.6º 的椭圆轨 道上，远地点和近地点 高度分别为7605 km和 633 km
✓ CONCORDIATM 子系统是 一个包含7颗卫星的赤 道轨道平面，轨道高度 为8050 km
星际链路
面内星际链路
➢ 通常，一颗卫星和同一轨道面内位于其前后的各 一颗卫星建立面内星际链路
极轨道星座 续2
➢ 顺行/逆行轨道面和‘缝隙(seam)’
➢ 由于存在逆向飞行现象， 1 星座第一个和最后一个
轨道面间的间隔小于其
1
它相邻轨道面间的间隔， 2
并且该两个面间的卫星
不能建立星际链路
1
1
co-rotating
1
orbits
1
counter rotating
2 Orbits (seam)
ILS NGEO
NGEO
ILISL NGEO
ISL
GEO ILISL
NGEO
NGEO
（c）
（d）
三、切换技术
适用范围：
对于采用GSO卫星的卫星移动通信系统，波束 对地是静止的，切换主要由用户移动引起。由 于卫星波束范围很大，通常认为只有移动速度 很大的终端，如飞机上的机载终端，才存在切 换问题
混合轨道星座
➢ Orbcomm系统 ➢ 3个倾角45º的轨道平面，每轨
道面8颗卫星，轨道高度均为 825 km ➢ 倾角70º和108º的轨道平面各1 个，每轨道面2颗卫星，轨道 高度均为780 km ，轨道面升 交点经度差180º ➢ 1个赤道轨道面，8颗卫星，轨 道高度780 km
混合轨道星座续1
0 120 240 40 160 280 80 200 320
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座 续3
最优Delta星座
T
P
F
i (º)
5
5
1
43.7
6
6
4
53.1
7
7
5
55.7
8
8
6
61.9
9
9
7
70.2
10
5
2
57.1
11 11
4
53.8
12
3
1
50.7
13 13
5
58.4
14
7
➢ 因为同一轨道面内卫星间的相对运动几乎为零， 因此星际链路天线的指向角是固定的，也无需跟 踪功能
面间星际链路
➢ 由于卫星间存在相对运动，因此星际链路天线的 方位角、仰角以及链路长度都是时变的，因此需 要采用跟踪天线
星际链路（ 续）
层间星际链路
➢ 不同高度轨道平面内的卫星间存在相对运动，使 得层间星际链路会发生重建
Satellite flying direction
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座 续2
星座标识法 ✓ Delta星座可以用一个3元参数组完整描述
T/P/F
✓ T：星座卫星总数 ✓ P：轨道平面数量 ✓ F：相位因子，取值0到P-1 ✓ 相位因子确定相邻轨道面相邻卫星间的相位差
f
单重全球覆盖星座参数
表 6－4
P S α(º) 2 3 66.7 2 4 57.6 2 5 53.2 3 5 42.3 3 6 38.7 3 7 36.5 4 7 30.8 4 8 28.9 4 9 27.6 5 9 24.2 5 10 23.0 5 11 22.2 6 11 19.9
∆1(º) 104.5 98.4 95.5 66.1 64.3 63.2 48.3 47.6 47.0 38.0 37.7 37.4 31.4
S501 S411
S511
S410 S510
S601 S106 S611 S610
-9-0180S109-150
-120
S309
-90
-60
S509
S209
-30
0
30
S409
60
90
S609
120
150
180
星际链路（续3）
NGEO NGEO
NGEO
GEO
NGEO
NGEO
PSTN
（a）
（b）
NGEO ILSs
➢ 需要采用跟踪天线 ➢ 接入卫星选择策略对层间星际链路的稳定性有很
大的影响
星际链路 续2
90
S603
S304
Intra-orbit ISLs
S504
Inter-orbit ISLs
S203
S403 S104
60
S204
S404
S604
S103
S303
S503
S305
S505
S202
S402
S602
有星际链路的路由和交换：必须具有星上处理 能力，路由算法应适应动态拓扑变化
路由和交换技术（续）
采用星际链路系统中的路由和交换技术
由于是动态拓扑，要求系统采用分组交换技术 需建立卫星和覆盖区域的对应关系
路由和交换技术（续）
一种典型的星际链路动态路由思想：
虚拓扑 拓扑快照 周期循环
Seam
S105
30
0
S107
-30
S108
-60
S205 S306
S206 S307
S207 S308
S208
S405
S605 S102
S506
S406
S606 S101
S507
S407 S508 S607 S111
S408
S608 S110
S302 S201
S301 S211
S311 S210
S310
S502 S401
极轨道星座
➢ 在极轨道星座中：每个轨道面有相同的倾角和相同 数量的卫星，所有卫星具有相同的轨道高度
➢ 轨道倾角为固定的90º，因此所有轨道平面在南北极 形成两个交叉点
➢ 星座卫星在高纬度地区密集，在低纬度地区稀疏 ➢ 顺行轨道平面间的间隔和逆行轨道平面间的不同
极轨道星座 续1
➢ 卫星覆盖带(Street of Coverage)
素，以适用于近极轨道
倾斜圆轨道星座
倾斜圆轨道星座特征：由高度和倾角相同的圆轨道 组成，轨道面升交点在参考平面内均匀分布，卫星 在每个轨道平面内均匀分布
两类经典设计方法
✓ Walker的Delta星座 ✓ Ballard的玫瑰(Rosette)星座 ✓ 两种方法是等效的
倾斜圆轨道星座续1
倾斜圆轨道星座的命名
4
54.0
15
3
1
53.5
αmin (º) 69.2 66.4 60.3 56.5 54.8 52.2 47.6 47.9 43.8 42.0 42.1
➢ 中、低轨道卫星移动通信系统的总体规划
一、星座设计及星际链路（续）
卫星星座选择标准
➢ 仰角要尽可能高 ➢ 传输延时尽可能小 ➢ 星上设备的电能消耗尽可能少 ➢ 如果系统采用星际链路，则面内和面间的星际链
路干扰必须限制在不影响接收的范围内 ➢ 对不同国家、不同类型的服务，轨位的分配需要
遵循相应的规章制度 ➢ 多重覆盖问题以支持特定业务(GPS定位)或提供有
QoS保证的业务
一、星座设计及星际链路（续）
卫星星座类型
➢ 极/近极轨道星座 ➢ 倾斜圆轨道星座(主要有Walker的Delta星座和 Ballard的
Rosette星座) ➢ 混合轨道星座
星际链路
面内星际链路 面间星际链路 层间星际链路
1
1
极轨道星座 续3
相邻轨道面的几何覆盖关系
顺行轨道面间的升交点经度差
1 c
逆行轨道面间的升交点经度差
2 2c
相邻轨道面相邻卫星间相位差
c
/ S
c 1
Co-rotating orbits
2 / s
cc
2c 2
Counter-rotating orbits
极轨道星座续4
波束数/卫星 系统总波束数 波束直径（km） 卫星覆盖区直径（km） 卫星可视时间（min） 多址方式
66+6 780 26864 23937
48+8 1410 25754 21092
48 3168 600 4700 11.1 TDMA/FDMA/TDD
16 768 2254 5850 16.4 CDMA/FDMA/FDD
RAAN
N
N
Walker Delta Constellation
Ballard Rosette Constellation
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座
相邻轨道面邻卫星的相位差概念
Satellite flying direction
Equator
Orbit 1
Orbit 2
ωf
h (km), El=10º 20958.6 10127.1 7562.4 3888.5 3135.5 2738.6 1917.2 1694.4 1550.6 1214.6 1115.3 1044.3 868.0
近极轨道星座
倾角接近但不等于90º，即80 -100º 覆盖带设计方法仍然适用 极轨道星座的设计方程需要进行扩展，加入倾角因
切换技术（续）
基本切换策略
最长覆盖时间切换策略 最短星地距离切换策略
切换策略一般与信道分配策略相结合
四、路由和交换技术
对于采用GSO卫星的系统，路由和交换技术 与地面系统差别不大
对于采用MEO和LEO卫星的系统，分为两种 情况：
无星际链路下的路由和交换：与地面系统类似 ，信关站起到交换中心的作用；
Ellipso系统
✓ BOREALISTM 子系统包含 10颗卫星，分布在2个 倾角为116.6º 的椭圆轨 道上，远地点和近地点 高度分别为7605 km和 633 km
✓ CONCORDIATM 子系统是 一个包含7颗卫星的赤 道轨道平面，轨道高度 为8050 km
星际链路
面内星际链路
➢ 通常，一颗卫星和同一轨道面内位于其前后的各 一颗卫星建立面内星际链路
极轨道星座 续2
➢ 顺行/逆行轨道面和‘缝隙(seam)’
➢ 由于存在逆向飞行现象， 1 星座第一个和最后一个
轨道面间的间隔小于其
1
它相邻轨道面间的间隔， 2
并且该两个面间的卫星
不能建立星际链路
1
1
co-rotating
1
orbits
1
counter rotating
2 Orbits (seam)
ILS NGEO
NGEO
ILISL NGEO
ISL
GEO ILISL
NGEO
NGEO
（c）
（d）
三、切换技术
适用范围：
对于采用GSO卫星的卫星移动通信系统，波束 对地是静止的，切换主要由用户移动引起。由 于卫星波束范围很大，通常认为只有移动速度 很大的终端，如飞机上的机载终端，才存在切 换问题
混合轨道星座
➢ Orbcomm系统 ➢ 3个倾角45º的轨道平面，每轨
道面8颗卫星，轨道高度均为 825 km ➢ 倾角70º和108º的轨道平面各1 个，每轨道面2颗卫星，轨道 高度均为780 km ，轨道面升 交点经度差180º ➢ 1个赤道轨道面，8颗卫星，轨 道高度780 km
混合轨道星座续1
0 120 240 40 160 280 80 200 320
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座 续3
最优Delta星座
T
P
F
i (º)
5
5
1
43.7
6
6
4
53.1
7
7
5
55.7
8
8
6
61.9
9
9
7
70.2
10
5
2
57.1
11 11
4
53.8
12
3
1
50.7
13 13
5
58.4
14
7
➢ 因为同一轨道面内卫星间的相对运动几乎为零， 因此星际链路天线的指向角是固定的，也无需跟 踪功能
面间星际链路
➢ 由于卫星间存在相对运动，因此星际链路天线的 方位角、仰角以及链路长度都是时变的，因此需 要采用跟踪天线
星际链路（ 续）
层间星际链路
➢ 不同高度轨道平面内的卫星间存在相对运动，使 得层间星际链路会发生重建
Satellite flying direction
倾斜圆轨道星座 －Walker Delta星座 续2
星座标识法 ✓ Delta星座可以用一个3元参数组完整描述
T/P/F
✓ T：星座卫星总数 ✓ P：轨道平面数量 ✓ F：相位因子，取值0到P-1 ✓ 相位因子确定相邻轨道面相邻卫星间的相位差
f
单重全球覆盖星座参数
表 6－4
P S α(º) 2 3 66.7 2 4 57.6 2 5 53.2 3 5 42.3 3 6 38.7 3 7 36.5 4 7 30.8 4 8 28.9 4 9 27.6 5 9 24.2 5 10 23.0 5 11 22.2 6 11 19.9
∆1(º) 104.5 98.4 95.5 66.1 64.3 63.2 48.3 47.6 47.0 38.0 37.7 37.4 31.4
S501 S411
S511
S410 S510
S601 S106 S611 S610
-9-0180S109-150
-120
S309
-90
-60
S509
S209
-30
0
30
S409
60
90
S609
120
150
180
星际链路（续3）
NGEO NGEO
NGEO
GEO
NGEO
NGEO
PSTN
（a）
（b）
NGEO ILSs
➢ 需要采用跟踪天线 ➢ 接入卫星选择策略对层间星际链路的稳定性有很
大的影响
星际链路 续2
90
S603
S304
Intra-orbit ISLs
S504
Inter-orbit ISLs
S203
S403 S104
60
S204
S404
S604
S103
S303
S503
S305
S505
S202
S402
S602
有星际链路的路由和交换：必须具有星上处理 能力，路由算法应适应动态拓扑变化
路由和交换技术（续）
采用星际链路系统中的路由和交换技术
由于是动态拓扑，要求系统采用分组交换技术 需建立卫星和覆盖区域的对应关系
路由和交换技术（续）
一种典型的星际链路动态路由思想：
虚拓扑 拓扑快照 周期循环
Seam
S105
30
0
S107
-30
S108
-60
S205 S306
S206 S307
S207 S308
S208
S405
S605 S102
S506
S406
S606 S101
S507
S407 S508 S607 S111
S408
S608 S110
S302 S201
S301 S211
S311 S210
S310
S502 S401
极轨道星座
➢ 在极轨道星座中：每个轨道面有相同的倾角和相同 数量的卫星，所有卫星具有相同的轨道高度
➢ 轨道倾角为固定的90º，因此所有轨道平面在南北极 形成两个交叉点
➢ 星座卫星在高纬度地区密集，在低纬度地区稀疏 ➢ 顺行轨道平面间的间隔和逆行轨道平面间的不同
极轨道星座 续1
➢ 卫星覆盖带(Street of Coverage)
素，以适用于近极轨道
倾斜圆轨道星座
倾斜圆轨道星座特征：由高度和倾角相同的圆轨道 组成，轨道面升交点在参考平面内均匀分布，卫星 在每个轨道平面内均匀分布
两类经典设计方法
✓ Walker的Delta星座 ✓ Ballard的玫瑰(Rosette)星座 ✓ 两种方法是等效的
倾斜圆轨道星座续1
倾斜圆轨道星座的命名
4
54.0
15
3
1
53.5
αmin (º) 69.2 66.4 60.3 56.5 54.8 52.2 47.6 47.9 43.8 42.0 42.1