卫星移动通信与卫星宽带通信——发展及现状

VSAT卫星通信
星上处理技术 随着卫星通信带宽不断增加，为降低地面设备的复杂度和用户终 端设备成本，把一些处理技术转移到卫星上进行，这是卫星通信 发展的方向。 比特再生：改善信道质量3-10db 多波束天线：提高EIRP，增加系统容量，简化终端 前向纠错：8db编码增益 功率放大器矩阵组：动态功率匹配，减少功率消耗 自主基带切换：增加系统灵活性，系统吞吐量提高3倍 自适应编译码：提高信道可靠性
铱星系统是划时代的开路先锋
1996年，铱星获得联邦通讯委员会(Federal Communications Commission)的经营许可，一个国际范围的支持者队伍共融资20 亿美元给铱星公司 2000年3月18日， 铱星背负40多亿美元债务正式破产。昨夜星光 灿烂，而今化做一道美丽的流星。 铱星在2001年接受新注资后起死回生，美国军方是他主要客户。
VSAT卫星通信
多址接入方式 语音：TDMA FDMA CDMA SDMA:采用多波束天线，每个波束覆盖一定区域。空 分多址不单独采用，一般结合TDMA 数据：纯ALOHA 时隙ALOHA 预约ALOHA
主要内容
卫星通信的基本概念 卫星通信系统的相关知识 VSAT系统 卫星移动通信系统 卫星宽带通信系统
要求
卫星通信的普及要求： 低成本：通信费用和终端费用 方便：手持电话，漫游，切换 可靠：低掉线率，高连接率 高质量通信：可接受的时延，语音质量
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分类
静止轨道卫星（Geostationary Earth Orbit：GEO）： 与地球上某一点保持相对静止 赤道延伸平面：36000km 优点： 经济，三颗卫星，覆盖全球 缺点： 长距离造成大信号衰减和大传播时延（500ms以上）
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VSAT卫星通信
什么是VSAT卫星通信？ VSAT全称是Very Small Aperture Terminal，可以理解为小站。它的 特点就是一个小字。由于小站具有灵活、简单、方便、成本低等 特点，很多企业、政府部门把它作为系统内的专用通信网。现在 VSAT VSAT系统的传输速率较初期大为提高，除了数据外，还传输各 种多媒体信息。包括卫星电视接收小站在内，VAST应用得越来 越广泛。
全球星系统的组成（一）
空间段 轨道高度约为1414km，传输时延和处理时延小于300ms，因 此，用户感觉不到时延。每颗卫星能够与用户保持17min的连通， 然后通过软切换转到另一颗卫星，用户感觉不到切换。卫星采用 码分多址方式（CDMA），码元带宽为1.23MHZ。卫星定位精度 CDMA 1.23MHZ 最高可达300m。 地面段 该段包括全球星控制中心（NCC）和关口站（GW）。全球 星系统的一主一备NCC自责管理全球星系统的地面接续，在中国 建三个关口站即可覆盖全国。关口站的空中信道最少为80条，最 大为1000条；用户容量最小为1万，最大为10万，三个关口站最 终可容纳30万用户。
Hale Waihona Puke Baidu
铱星失败的原因——市场角度
摩托罗拉启动铱星计划的时候没有作过认真的市场分析。当绝大 部分城市、城市近郊的农村、交通干线、旅游胜地都被地面网络 覆盖，当移动电话的国际漫游成为可能，卫星移动电话的市场无 疑在被不断地压缩着，用户群的规模相应地不断减少。地面移动 电话网络在成本费用、手机轻便性等方面占了相当的优势。
VSAT卫星通信
VSAT通信业务的应用范围 语音通信 数据通信 高速互联网 广播电视 电子商务 证券交易
VSAT通信的应用技术
利用Ku波段，VSAT终端的数据传输速率达到2Mbps以上 Ka波段的开发，使VSAT带宽大大增加 数据通信协议逐渐规范，采用TCP/IP，与Internet互联 采用多波束天线，节省星上资源，增加下行功率 与 B-ISDN B-ISDN结合，实现卫星多媒体通信 采用VSAT实现移动通信业务
全球星系统仍在建设
2011年7月13日，俄罗 斯航天部门在哈萨克 斯坦境内的拜科努尔 发射场发射6枚美国“ 全球星”系列通信卫 星。 俄联邦航天署发布消 息说，此次将6颗卫星 同时送入太空的是一 枚“联盟－2”型运载火 箭。
最雄心勃勃的Teledesic系统
巨LEO卫星Teledesic系统 Teledesic系统是迄今为止最雄心勃勃的LEO星座系统，其卫星数 量之多，建造成本之高，都创下了星座系统之最，因此该计划一 出笼，立即引起世人关注。在系统设计上从最初的840颗星，分 布在21个轨道上，每个轨道48颗卫星，卫星高度700km，每颗卫 星由64个点波束形成64个直径为1500km的圆形覆盖区。又称为 “千星系统”，减至288颗星，后来又减至120颗星加6颗在轨备 份。卫星高度为700km，每颗卫星用64个点波束形成相应64个直 径为1500km的圆形覆盖区。它最初的目标是宽带互联网业务。
全球星系统的组成（二）
用户段 该段指的是使用全球星系统业务的用户终端设备，包括手持 式、车载式和固定式。手持式终端有三种模式：全球星单模，全 球星/GSM双模、全球星/CDMA/AMPS三模。手机尺寸略大于现有 地面蜂窝手机，通话时间和待机时间与现有地面蜂窝手机相当。
全球星是通过卫星向世界各地提供话音、数据（最高速率达 9.6kbit/s）、传真、短信息、紧急呼叫、语音信箱、定位及全球 漫游等通信业务的无线通信系统。
卫星通信系统的组成
卫星通信系统主要由空间分系统、通信地球站分系统、跟踪遥测 及指令分系统和监控管理分系统四大功能部分组成。
卫星通信系统的组成
空间分系统是指通信卫星，主要由天线分系统、遥测与指令分系 统、控制分系统、通信分系统和电源分系统组成。 通信地球站由天线馈线设备、发射设备、接收设备、信道终端设 备等组成 跟踪遥测及指令分系统对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入静 止轨道上的确定位置，并对在轨卫星的通信性能及参数进行业务 开通前的监测和校正。 监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开通前的 监测和业务开通后的例行监测和控制，以确保通信卫星正常运行 和工作。 具体的结构上，固定卫星系统和移动卫星系统会有所区别
分类
低轨道卫星（Low Earth Orbit：LEO） 高度在500－900km 提供全球移动电话和数据服务；也可用于地面摄影和侦察 优点： 信号衰减小，时延小 卫星重量轻，结构简单 缺点： 为了覆盖整个地球需要大量卫星，系统复杂！
主要应用领域
互接长途电话业务： ฀ 国内公众卫星通信网的干线已有37个大型C波段地球站，运 行着3万5千条双向电路（占国内长途电路的5~6‰），另有 4个试验地球站和约30台移动卫星通信车载站工作在Ku波段 ฀ 国际通信方面：中国电信运营15座国际通信卫星地球站， 开通了约1万3千条双向电路（占国际长途电路的26%） ฀ 可以提供备份电路或传送峰值业务
主要应用领域
无线电和电视广播： ฀ 使用了11颗通信卫星（亚太1A、亚洲2号、亚洲3S、鑫诺1号、亚 太2R、泛美3R号、泛美8号、泛美9号、泛美3R号、泛美10号、银 河3R和热鸟3号）的32个转发器฀ 中央电视台的12套节目，中央人民广播电台和国际台的32路声音 广播节目，以及31个省、自治区、直辖市的广播电视节目均通过 卫星向全国传送 海上、地面和空中的移动通信： 基于TCP/IP的internet业务
铱星的技术概况
66颗星在6个轨道面上排列运行（原计划77颗星，有如元素 “铱”） 铱星系统的复杂、先进之处在于采用了星上处理和星间链路技术， 相当于把地面蜂窝网倒置在空中，使地面实现无缝隙通讯。 另外一个先进之处是铱星系统解决了卫星网与地面蜂窝网之间的 跨协议漫游。铱星系统由空间段和地面段组成：空间段即星座， 地面段包括系统控制中心、关口站和用户终端。 铱星系统开创了全球个人通信的新时代，被认为是现代通信的一 个里程碑，使人类在地球上任何"能见到 的地方"都可以相互联络。 其最大特点就是通信终端手持化，个人通信全球化，实现了5个 “任何”（5W），即任何人（Whoever）在任何地点 （Wherever）、任何时间（Whenever）与任何人（Whomever） 采取任何方式 （Whatever）进行通信。
卫星通信使用的频段
L频段——1-2 GHz（移动卫星业务、地面微波、广电、蜂 窝） S频段——2-4 GHz（移动卫星业务、数字音频广播、 NASA研究） C频段——4-8 GHz （固定卫星业务、地面微波） X频段——8-12.5 GHz（卫星军事通信、地球观测卫星） Ku频段——12.5-18 GHz（固定卫星、广播卫星、地面微 波） K频段——18-26.5 GHz（固定卫星、广播卫星、 LMDS ） Ka频段——26.5-40 GHz（固定卫星、星际链路、卫星成 像、LMDS）
铱星的后继者——全球星
全球星是由美国劳拉公司（Loral Cor－poration）和高通公司 （Qualcomm）倡导发起的卫星移动通信系统。 全球星系统用48颗绕地球运行的低轨道卫星在全球范围（不包 括南北极）向用户提供无缝隙覆盖的、低价的卫星移动通信业务， 业务包括话音、传真、数据、短信息、定位等。用户可使用双模 式手持机，双模式手持机既可工作在地面蜂窝通信模式（即目前 手持机的工作模式），也可工作在卫星通信模式（在地面蜂窝网 覆盖不到的地方）。 全球星系统采用低轨卫星通信技术和CDMA技术，能确保良好的 话音质量，增加通话的保密性和安全性，且用户感觉不到时延。 全球星系统没有星际链路，无需星上处理，从而大大降低了系统 投资费用，而且避免了许多技术风险。当然，星体设计的简单使 得系统必须建很多关口站，在全球需建100至150座。
G / Te
N = KT B
F
“贵族科技”。铱星手机价格每部高达3000美元，加上高昂的通 话费用。
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铱星失败的原因——技术角度
铱星电话在建筑物内无法接收信号 铱星电话过于笨重，使用不方便 摩托罗拉公司的铱星双模式手机重约454克，京瓷公司的铱 星单模式和双模式手机均重400克，它们比重量不到100克的GSM 手机笨重得多，使用也不方便。 铱星系统与蜂窝电话网络相连，必须适应不同的区域传输标准， 由此产生的转换成本给用户带来较大的不便。例如一位欧洲用户 到美国和日本商务旅行，需买3个通话卡才能与这3个地区的传输 技术标准相匹配，而每个卡大约价格为660－900美元。 语音质量和传输速度不理想 铱星所采用的MF-TDMA（多频时分多址）通信体制的话音 质量不如CDMA（码分多址）。另外，铱星系统的数据传输速率 仅有2.4kbps，因此除通话外，只能传送简短的电子邮件或慢速的 传真，无法满足互联网时代的需求。
2011-11
卫星通信的发展及现状
主要内容
卫星通信的基本概念 卫星通信系统的相关知识 VSAT系统 卫星移动通信系统 卫星宽带通信系统
定义
卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号，在两 个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信工作在微波频段。
简史
1945年，英国《Extra-Terrestrial Relays》一文中提出利用3颗静止 卫星覆盖全球的设想。 1945年到1964年间，曾经先后利用月球、气球、铜针偶极子带作 为中继，进行电话电视传输试验 1957年，前苏联发射了第1颗LEO卫星－Sputnic（美苏太空竞赛 的导火索） 1962年，美国第1次发射了真正实用通信卫星（Telstar/MEO） 1965年，第1颗商业通信卫星（INTELSAT-1）进入静止轨道 1990-2000年，引入卫星直接广播语言（DAB）业务 2000-2005年，引入宽带个人通信；Ka频段系统得到迅速；多个 LEO和MEO卫星系统投入运行
分类
中轨道卫星（Medium Earth Orbit：MEO） 高度在5000－12000km左右 为了覆盖整个地球需要10颗左右卫星 GPS：为美国空军系统运作，用作全球定位。 早期为12个卫星星座，在1978～1985年间发射; 新的GPS系统，在1989～1994年间发射；为24颗小卫星星 座系统,分6个轨道平面覆盖全球