浅谈vast卫星通讯系统共37页

主站高功率放大器的功率要求与许多因素有关，例如， 通信体制、工作频段、数据速率、发射载波数目、卫星特性以 及远端接收站的大小及位置等。 其额定功率一般为数百瓦(最 小1 W，最大达数千瓦)。 当额定功率为1~10 W时， 一般采用 固态砷化镓场效应管(GaAsFET)放大器；当额定功率为10~250 W时，一般采用行波管放大器(TWTA)； 而当它为500~2000 W时， 一般采用速调管放大器。 例如， 采用6~10个发射载波的C波 段11 m 地球站， HPA的功率约为300 W。
微机
天线
传真Hale Waihona Puke Baidu电话
微机 监视器 监视器
IDU：室内单元 ODU：室外单元
VSAT网构成示意图
(1) 主站(中心站)。主站又称中心站(中央站)或枢纽站 (HUB)，它是VSAT网的心脏。它与普通地球站一样，使用大型 天线，其天线直径一般为3.5~8 m(Ku波段)或7~13m(C波段)， 并配有高功率放大器(HPA)、低噪声放大器(LNA)、上/下变频 器、 调制解调器及数据接口设备等。 主站通常与主计算机放 在一起或通过其它(地面或卫星)线路与主计算机连接。
其主要特点有：
(1) 设备简单， 体积小， 重量轻， 耗电省， 造价低， 安 装、 维护和操作简便。 (2) 组网灵活，容易扩充用，而且维修方便。 (3) 通信效率高， 性能质量好，可靠性高，通信容量可以自 适应， 适于多种数据率和多种业务类型， 即能够传输综合业 务， 便于向ISDN过渡。 (4) 可建立直接面对用户的直达电路， 它可以与用户终端直 接接口，避免了一般卫星通信系统信息落地后还需要地面线路 引接的问题。
(5) 集成化程度高， 智能化(包括操作智能化、 接口智能化、 支持业务智能化、信道管理智能化等)功能强， 可无人操作。
(6)建设周期短,不受地形和气候环境的影响，它比传统的地面 通信手段简单得多，不需要架设电缆、光缆。
(7)独立性强，互操作性好，可使采用不同标准的用户跨越不同 地面网而在同一个VSAT网内进行通信。
(2) 小站(VSAT)。VSAT小站由小口径天线、室外单元和室 内单元组成。 VSAT天线有正馈和偏馈两种形式，正馈天线尺寸 较大，而偏馈天线尺寸小、 性能好(增益高、 旁瓣小)，且结 构上不易积冰雪，因此常被采用。室外单元主要包括GaAsFET固 态功放、低噪声场效应管放大器、上/下变频器和相应的监测电 路等。整个单元可以装在一个小金属盒子内直接挂在天线反射 器背面。室内单元主要包括调制解调器、编译码器和数据接口 设备等。室内外两单元之间以同轴电缆连接，传送中频信号和 供电电源， 整套设备结构紧凑、造价低廉、全固态化、安装方 便、 环境要求低，可直接与其数据终端(微计算机、数据通信 设备、 传真机、 电传机等)相连， 不需要地面中继线路。
(3) 空间段。VSAT网的空间部分是C频段或Ku频段同步卫 星转发器。C频段电波的优点是传播条件好、 降雨影响小、 可靠性高、小站设备简单、可利用地面微波成熟技术、开发容 易、系统费用低。 但由于有与地面微波线路相互干扰的问题， 功率通量密度不能太大，限制了天线尺寸进一步小型化， 而 且在干扰密度强的大城市选址困难。C波段通常采用扩频技术 降低功率谱密度，以减小天线尺寸。但采用扩频技术限制了数 据传输速率的提高。
2. VSAT系统工作原理
1）外向(Outbound)
在VSAT网中，主站向外方向发射的数据，也即从主站通过 卫星向小站方向传输的数据，叫作外向传输数据。外向信道通 常采用时分复用(TDM)或统计TDM技术连续性地向外发射，即从 主站向各远端小站发送的数据，由主计算机进行分组格式化， 组成TDM帧，通过卫星以广播方式发向网中所有远端小站。 为 了各VSAT站的同步，每帧(约1 s)开头发射一个同步码。同步码 特性应能保证各VSAT小站在未纠错误比特率为1×10-3时，仍能 保证可靠地同步。该同步码还应向网中所有终端提供TDMA帧的 起始信息(SOF)。
VSAT数据通信网
VSAT 1. VSAT网的组成 典型的VSAT网是由主站、 卫星和许多远端小站(VSAT)三部
分组成的， 通常采用星形网络结构。
通信卫星
主计算机 传真
监视器 摄像机
电话
HUB 主站
网络监视控制装置
VSAT ODU
IDU
微机 传真
VSAT ODU
VSAT 天线
ODU
IDU
天线 IDU
2) 内向(Inbound)
各远端小站通过卫星向主站传输的数据叫作内向传输数据。 在VSAT网中，各个用户终端可以随机地产生信息。因此，内向 数据一般采用随机方式发射突发性信号。采用信道共享协议， 一个内向信道可以同时容纳许多小站，所能容纳的最大站数主 要取决于小站的数据率。
许多分散的小站，以分组的形式，通过具有延迟τS秒的
发展背景
VSAT于20世纪80年代最先在美国兴起，发展速度很快， 是30多年来卫星通信技术的转折性发展。利用这种系统进 行通信具有灵活性强，可靠性高，成本低，使用方便以及 小站可直接装在用户端等特点。借助VSAT用户数据终端可 直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传 递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继 线问题，这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于 传输高速数据的边远地区，使用VSAT作为数据传输手段是 一种很好的选择。它将是未来电信系统的重要组成部分， 依赖地面超大容量光纤网，以及空间宽带卫星网，使用户 设备方便地直接接入全国或全球宽带网络。
通常，Ku频段与C频段相比具有以下优点：
① 不存在与地面微波线路相互干扰的问题，架设时不必考虑 地面微波线路而可随地安装。
② 允许的功率通量密度较高， 天线尺寸可以更小， 传输速 率可更高。
③ 天线尺寸一样时， 天线增益比C频段高6~10 dB。
虽然Ku频段的传播损耗特别是降雨影响大，但实际上线路 设计时都有一定的余量，线路可用性很高，在多雨和卫星覆盖 边缘地区， 使用稍大口径的天线即可获得必要的性能余量。 因此， 目前大多数VSAT系统主要采用Ku频段。