卫星通信系统设计讲解
卫星通信课件第4章卫星链路设计
预估计雨衰减的方法
➢ 物理方法：路径衰减是路径沿线上遇到的雨点所造成的单 个降雨衰减增量的一个积分；
➢ 预测模型：计算雨中有效路径长度Leff的半经验近似方法， 在这个有效路径上假设降雨率不变。
预测模型主要有三个步骤：
➢确定所关心的时间百分比内的降雨强度；
• 温带纬度范围内仰角接近30o的路径上于30GHz频率附近的云 层衰减的典型值在1dB~2dB之间；
大气损耗和噪声La
太阳噪声、宇宙噪声 地球噪声、人为噪声
N0
接收天线指向损失[LRP]
1 星地传输方程
接收功率通量密度
➢全向天线下
通量密度
Pfd
PT
4 d 2
, (W/m2 )
➢方向性天线下
• 通量密度
Pfd
PTGT
4 d 2
, (W/m2 )
Pfd EIPR 10log(4 d 2 ), (dBW/m2 )
平方频率变化法则
A(E2 ) csc(E2 )
假设同一条路径上在f1 GHz和f2 GHz频率上测得的衰减为A(f1 )和
A(f2
)则它们有如下近似关系：A( A(
f1) f2)
( (
f1)2 f2 )2
这个公式建立起了长期统计值之间的联系，它不能用于链路上的短
期频率变化或是靠近任何共振吸收线的频率。
• 从雨衰产生的机理可以得到雨衰减大小与雨滴半径和波长比 值有密切的关系，当电波的波长可以和雨滴的尺寸相比拟时 ，将引起雨滴共振，产生最大的雨衰。
2 传播效应——与水汽凝结有关
雨衰估计
降雨率超过R的百分比时间 100
微小卫星通信系统设计与优化
微小卫星通信系统设计与优化一、引言随着卫星技术的快速发展，微小卫星（Nano-satellite）作为新一代卫星系统，其小巧灵活的特点受到广泛关注。
作为微小卫星的核心组成部分，通信系统的设计与优化至关重要。
本文将围绕微小卫星通信系统的设计与优化展开论述。
二、微小卫星通信系统概述1. 微小卫星通信系统组成微小卫星通信系统主要包括载荷系统、通信控制系统和地面站系统。
其中载荷系统负责卫星与地面通信信号的传输与处理，通信控制系统负责卫星通信的规划与控制，地面站系统负责与卫星进行通信并处理回传数据。
2. 微小卫星通信系统的特点相较于传统卫星系统，微小卫星通信系统具有以下特点：小型化、低成本、快速部署和多星联网。
这些特点使得微小卫星通信系统更加适用于一些特定的应用领域。
三、微小卫星通信系统设计1. 通信链路设计通信链路设计是微小卫星通信系统设计中的核心环节。
首先需要确定通信频段和通信协议，然后根据卫星轨道参数和接收能力确定通信链路的参数。
此外，还需要考虑功耗和频率规划等因素。
2. 载荷系统设计载荷系统设计需要根据通信需求确定载荷类型和参数。
根据载荷类型的不同，可以选择天线系统、射频系统或激光通信系统等。
同时，还需要考虑载荷系统与其他组件的集成与优化。
3. 通信控制系统设计通信控制系统设计包括通信规划、数据链路设计和通信协议设计等方面。
通过合理的通信规划和数据链路设计，可以提高卫星通信的可靠性和稳定性。
通信协议的设计则可确保卫星与地面站之间的数据传输互通。
四、微小卫星通信系统优化1. 频谱资源优化频谱资源是微小卫星通信系统中的稀缺资源，需要进行合理的分配和利用，以提高通信系统的效率。
通过频率复用和频率规划等手段，可以实现频谱资源的最大化利用。
2. 功率控制优化功率控制是微小卫星通信系统优化的重要方面。
合理控制功率可以提高通信质量和信号覆盖范围，同时降低能耗和干扰。
3. 天线设计优化天线作为微小卫星通信系统中的关键组件，天线的性能直接影响到通信系统的效果。
卫星通信系统设计及卫星网络性能分析
卫星通信系统设计及卫星网络性能分析随着社会的不断发展，全球化的趋势不可避免地席卷全球，而卫星通信系统的设计和卫星网络性能分析也变得越来越重要。
卫星通信系统的设计需要考虑多方面因素，从信号传输到网络架构，都需要仔细设计和分析。
而卫星网络性能分析则需要考虑网络的带宽、时延、传输速率等因素，以保证网络的稳定和高效运行。
一、卫星通信系统设计1.1 信号传输在卫星通信系统中，信号传输是关键的一步。
由于在卫星通信中，信号需要从地球上的发射站传输到卫星上，再由卫星将信号传输到另一个发射站或用户终端。
因此，信号的传输速率和传输距离都是需要考虑的因素。
为了提高信号传输速率和传输距离，一些新的技术被引入到卫星通信系统中，如MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）和差分QPSK（Quadrature Phase-Shift Keying）。
MIMO技术可同时利用多个天线发送和接收信号，有效提高了信号传输速率和抵抗信号干扰的能力。
而差分QPSK技术则可以保证信号传输稳定，避免可能出现的误码率和信号失真问题。
1.2 网络架构在卫星通信系统中，网络架构通常分为星形网络、环形网络和网格网络三种。
星形网络是指所有用户终端都连接到一个中央卫星上。
这种网络架构具有较好的可靠性和故障恢复能力，但同时也面临着数据传输速率有限和建设成本高等问题。
环形网络是指多颗卫星组成一个环型的星座，每个卫星都需要在自己的轨道上移动。
这种网络架构具有高带宽和高速率的特点，并且能够提供全球范围内的可用性。
但同时也面临着成本高和复杂度高等问题。
网格网络是指由地球上多个终端互相连接组成的网络。
这种网络架构丰富多样，可以满足不同的应用要求，并且具有良好的扩展能力。
但同时也面临着卫星的轨道要求高和建设成本高等问题。
1.3 其他问题卫星通信系统的设计还需要考虑其他问题，如发射功率的问题、信道编码的问题、协议分析的问题等。
其中，协议分析是需要重点考虑的因素，因为它影响着整个网络的稳定性和性能。
卫星移动通信系统设计
引言：随着科技的发展，卫星移动通信系统成为现代通信领域的重要发展方向之一。
该系统利用卫星作为中继器，实现了全球范围内的移动通信，已广泛应用于航空、海洋、军事和地面通信等领域。
本文将对卫星移动通信系统的设计进行详细阐述，包括系统结构、通信协议、链路建立与维护、信号传输和安全性等方面。
概述：卫星移动通信系统是一种基于卫星的通信系统，其主要目的是提供全球范围内的移动通信服务。
系统主要由卫星、地面站和用户终端组成。
卫星作为中继器，接收地面站发出的信号，然后通过空间链路将信号传递给用户终端。
地面站负责与卫星进行通信，提供用户入网、信号调度和数据处理等功能。
用户终端用于接收和发送信号，实现移动通信。
正文内容：1.卫星移动通信系统的结构1.1地球固定卫星轨道1.2地面站的分布与组成1.3用户终端的类型和特点1.4空间链路和地面链路的连接2.卫星移动通信系统的通信协议2.1TDMA（时分多址）协议2.2CDMA（码分多址）协议2.3FDMA（频分多址）协议2.4分组交换和电路交换的选择3.卫星移动通信系统的链路建立与维护3.1用户注册与鉴权3.2信道分配与切换3.3信号传输和调度3.4故障检测与恢复3.5功率控制和接收灵敏度4.卫星移动通信系统的信号传输4.1调制与解调技术4.2信道编码与解码4.3信号调度和路由选择4.4误码率控制和信号增强4.5带宽分配和信号优化5.卫星移动通信系统的安全性5.1用户认证与加密5.2数据完整性与可靠性5.3信号干扰与窃听5.4安全管理与漏洞修复5.5系统抗干扰与鲁棒性总结：。
卫星通信系统的设计与优化
卫星通信系统的设计与优化一、卫星通信系统概述卫星通信系统是指利用卫星作为中继器，将信息传输到目的地的一种通信方式。
它具有覆盖广泛、传输能力强等优点，在军事、商业、科学等领域得到广泛应用。
卫星通信系统一般包括卫星、地面站和用户终端三个部分，其中卫星是系统的核心。
二、卫星通信系统的设计卫星通信系统的设计包括卫星的选择、卫星的轨道、卫星传输信号和天线设计等方面。
1、卫星选择卫星选择是卫星通信系统设计中的关键环节。
首先要选择卫星的类型，根据系统需求和投资情况，选择地球同步轨道卫星、中圆轨道卫星、低轨道卫星等不同类型的卫星。
其次，要根据系统需求确定卫星的数量和位置，以达到最佳覆盖范围和传输效果。
2、卫星的轨道卫星的轨道是卫星通信系统设计中的重要环节。
地球同步轨道卫星具有覆盖面积广、通信能力强等优点，但是成本高、能源消耗大，适用于商业通信等要求高性能的场景；而中圆轨道卫星和低轨道卫星成本相对较低，但是需要更多的卫星来实现全球覆盖。
3、卫星传输信号卫星传输信号一般包括数字信号和模拟信号两种。
数字信号具有传输速度快，误码率低的优点，适用于商业通信、军事通信等高速率、高要求的场景；模拟信号传输速度较慢，但是传输延迟低，适用于与实时性要求较高的应用场景。
4、天线设计卫星通信系统的天线设计是卫星通信系统设计中的关键环节。
卫星天线应具备高收发效率，同时在设计时还需考虑卫星天线的抗干扰能力，避免受到雷电等因素的干扰而造成通信系统的故障。
三、卫星通信系统的优化卫星通信系统的优化包括卫星轨道航迹优化、调制解调优化、信号传输优化等方面。
1、卫星轨道航迹优化卫星轨道航迹优化主要目的是为了提高卫星的能源利用率，减少卫星接收和传输信号时的信道损耗。
通过轨道航迹优化，可以保证卫星在通信时具有更好的性能和可靠性。
2、调制解调优化调制解调是卫星通信系统设计中的重要环节，它直接关系到通信质量和通信速度。
调制解调优化主要包括选取合适的调制方式、改善误码率和降低通信延迟等方面。
卫星通信系统的研究与设计
卫星通信系统的研究与设计绪论随着现代化技术的不断发展，很多新的技术已经应用到我们的日常生活当中。
卫星通信系统就是其中一种应用十分广泛的技术。
卫星通信系统指的是先将信息以无线电波的形式发射出去，然后经由地球上的卫星，再利用卫星通信系统的技术传送到另一个地点。
卫星通信系统与传统的通信系统相比，在传输距离和速率、可靠性上都有很大的优势，因此已经广泛应用到经济、交通、军事等领域，成为现代化社会的重要基础设施之一。
本文将阐述卫星通信系统的研究与设计，首先将介绍卫星通信系统的发展历程，然后详细分析卫星通信系统的基础组成部分-卫星发射器，接收器以及卫星和地面站之间的通信系统。
最后，本文将总结卫星通信系统的未来发展趋势，探讨其在未来的应用前景。
第一章卫星通信系统的发展历程卫星通信始于上世纪50年代，当时两个超级大国争夺国际地位，开始开发和应用卫星技术。
1957年，苏联发射了第一颗人造卫星，引起了美国的高度重视。
同年，美国成功地发射了第一颗通信卫星。
之后，各国都相继进行卫星通信技术的研究和应用。
1962年，美国发射了第一颗通信转发卫星，开创了卫星通信正式应用的时代。
之后，世界范围内建立了很多卫星通信网络，促使了卫星通信技术的飞速发展。
卫星通信系统的发展为人们提供了全新的通信方式。
卫星通信系统不仅提供了更加高效、快速、稳定、广泛的通信服务，而且也提高了国际社会通信的安全性。
卫星通信系统也成为了一个不断创新的领域，不断通过技术改进，提高通信品质和安全性。
第二章卫星通信系统的基础组成部分在卫星通信系统当中，主要的组成部分包括了发射器、接收器和地面站，卫星通信系统是通过卫星通信的这三个主要组成部分来实现信息的传输。
2.1 卫星发射器卫星发射器是卫星通信系统的重要组成部分，其主要功能是将地面站发送的信号传输到卫星上并发射到另一个地面站。
卫星发射器包括高频发射器，中频发射器和低频发射器。
高频发射器是用来发射高频信号的，其频率范围通常在3.7-8.4 GHz之间，主要用于发射微波通信信号。
卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计
卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计随着科技的不断发展，卫星通信系统在现代社会中扮演着重要的角色。
卫星通信系统的设计越来越关注高速数据传输，以满足人们对快速、可靠通信的需求。
本文将从卫星通信系统的整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面展开，介绍卫星通信高速数据传输的系统设计。
一、卫星通信系统的整体设计卫星通信系统的整体设计包括卫星的选择、地面站的配置和通信链路的规划。
在选择卫星时，需要考虑其轨道、覆盖范围和通信容量等因素。
同时，地面站的配置也需要根据通信需求和服务范围来确定，以保证系统的稳定性和覆盖广度。
通信链路的规划则需要考虑卫星与地面站之间的物理距离、信号传输的路径和天气条件等因素，以确保信号的有效传输。
二、数据传输速率控制高速数据传输是卫星通信系统设计的核心目标之一。
为了实现高速数据传输，需要在系统设计和硬件设备选择上进行相应的优化。
首先，卫星通信系统的设计应采用高效的协议和编码技术，以提高数据传输的效率和可靠性。
同时，在硬件设备选择上，应选用性能优良的调制解调器、天线和接收机等设备，以确保系统以更高的速率传输数据。
三、信号波束设计信号波束设计在卫星通信系统中起到至关重要的作用。
它可以影响到通信信号的覆盖范围和传输质量。
为了实现高速数据传输，信号波束的设计需要考虑以下几个因素：首先是波束的定位，应确定信号波束的方向和范围，以最大程度地满足用户的通信需求。
其次是波束的锐化，通过改变波束的形状来限制信号的散射和干扰，提高数据传输的质量。
最后是波束的调制和适应性，可以根据传输速率的变化调整信号波束的参数，以适应不同场景下的通信需求。
总结：卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计需要考虑整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面。
通过合理选择卫星、配置地面站和规划通信链路，可以建立稳定和高效的通信系统。
通过优化协议和编码技术，并选择性能优良的硬件设备，可以实现高速数据传输。
同时，通过合理的信号波束设计，可以提高通信信号的覆盖范围和传输质量。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化
静止轨道卫星通信系统的设计与优化随着科技的飞速发展，人们对通信技术的需求不断增加，卫星通信技术因其广覆盖、稳定性等特点成为人们越来越关注的话题。
其中，静止轨道卫星通信系统因其大范围的覆盖率和稳定的数据传输效果成为各方追逐的热点。
静止轨道卫星通信系统的基本概念卫星的轨道分为不同类型：低轨道、中轨道、高轨道和地球同步轨道。
其中，静止轨道是指卫星严格按照地球自转的周期，在大约35,800千米的高度上绕地球一周的轨道，与地球的自转速度一致，从而使卫星在固定地面上观测者处看来保持相对静止。
这种轨道上的卫星通信系统就是静止轨道卫星通信系统。
静止轨道卫星通信系统的优点静止轨道卫星通信系统具有广覆盖、稳定性高、传输质量好、网状结构等多种优点。
首先，静止轨道卫星通信系统具有广覆盖性。
由于卫星的高度较高，因此一个卫星可以覆盖更广的范围，可以实现对更多地区和人们的覆盖。
其次，该系统稳定性高。
由于卫星的位置稳定，不受环境的影响，因此通信质量和通信稳定度也更高，不易受到外部环境干扰和影响，保障性能更加稳定可靠。
此外，静止轨道卫星通信系统的传输质量也很好。
静止轨道卫星的信号传输质量更高，信号传输速度也更快，可以保证高效的数据传输，而且通信较为严密，信息安全性更高，保护数据的安全性和完整性。
最后，静止轨道卫星通信系统从拓扑结构上也具有网状结构，即连接形式灵活、节点较多，可以应对更多需要信息传输的场景。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化静止轨道卫星通信系统的设计和优化是一个涉及系统理论，通信和卫星技术等多个领域的复杂问题。
此处谈论两个关键问题：信号传输和系统可靠性。
信号传输由于卫星距离地面较远，信号的传输需要经过多次反射和放大，因而需要尽可能地减少信号延迟和信噪比。
首先是天线的选择。
天线一般分为主反射器和辅助反射器，根据几何形状和信号捕获能力可以按照需要选择不同类型的天线。
此外，还要考虑卫星和地球之间的距离，因为距离增加时，信号呈指数下降。
卫星通信系统设计
卫星通信系统设计一、设计要求1.覆盖东南亚地区（地面终端为手持机）；2.波束：卫星天线有140个点波束，EIRP：73dbw, G/T :15.3db/k；3.支持数据速率9.6kbps，至少提供10000路双向信道；4.频段：L波段，上行 1626--1660MHZ;下行 1525--1559MHZ。
二、总体设计方案1.系统组成卫星通信系统由卫星星载转发器、地球站接收、地球站发送设备组成。
本设计系统卫星定位与赤道上空123oE，加里曼丹（即婆罗洲）上空。
距地面3.6KM，属地球同步卫星。
系统组成如图1所示发送端输入的信息经过处理和编码后，进入调制器对载波（中频）进行调制；以调的中频信号经过上变频器将频率搬移至所需求的上行射频频率，最后经过高功率放大器放大后，馈送到发送天线发往卫星。
卫星转发器对所接受的上行信号提供足够的增益，还将上行频率变换为下行频率，之后卫星发射天线将信号经下行链路送至接受地球站。
地球站将接受的微弱信号送入低噪声模块和下变频器。
低噪声模块前端是具有低噪声温度的放大器，保证接收信号的质量。
下变频、解调器和解码与发送端的编码、调制和上变频相对应。
2.系统传输技术体制○1，调制方式本系统采用π／4-QPSK调制机制QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控，是一种数字调制方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
但是，当QPSK进行脉冲成形（信号发送前的滤波，减小信号间干扰，将信号通过设定滤波器实现）时，将会失去恒包络性质，偶尔发生的弧度为π的相移（当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳变），会导致信号的包络在瞬时通过零点。
任何一种在过零点的硬限幅或非线性放大，都将由于信号在低电压时的失真而在传输过程中带来已被滤除的旁瓣。
卫星通信系统的鲁棒性设计与分析
卫星通信系统的鲁棒性设计与分析卫星通信系统是现代通信技术中的关键组成部分，它具有广泛的应用领域和多样化的用户需求。
然而，在实际应用中，卫星通信系统必须面临各种各样的环境和干扰，这将直接影响到系统的鲁棒性和可靠性。
因此，为了保证卫星通信系统的稳定运行，必须对其鲁棒性进行设计和分析。
一、卫星通信系统的鲁棒性概述鲁棒性是指系统对环境变化、异常输入、系统故障等不确定性因素的适应能力，也可以理解为系统的稳健性。
在卫星通信系统中，鲁棒性是指系统对恶劣天气、信道干扰、硬件故障等不确定性因素的适应能力。
卫星通信系统的鲁棒性设计和分析是保证通信系统稳定运行和可靠性的重要手段。
二、卫星通信系统的鲁棒性设计卫星通信系统的鲁棒性设计主要包括两个方面：设计鲁棒性系统和改进现有系统的鲁棒性。
1. 设计鲁棒性系统为了实现卫星通信系统的鲁棒性设计，需要从系统设计的起点就注重鲁棒性的考虑。
首先，需要在系统设计中加入异常处理和故障排除的机制。
例如，卫星通信系统应该具有自动重传机制，以应对数据传输的干扰和丢包问题。
其次，需要考虑信道变化对通信系统的影响，例如，应该设计不同的信道方案，以适应不同天气和信道环境下的通信需求。
此外，卫星通信系统应该具有自愈性能，能够在出现系统故障时进行自动恢复和修复。
2. 改进现有系统的鲁棒性卫星通信系统的鲁棒性不仅仅是在系统设计时考虑的问题，还需要对系统进行改善和升级，以提高系统的鲁棒性。
例如，可以通过加密、抗干扰等技术手段来防范外部攻击和干扰。
此外，卫星通信系统应该具有实时监测和分析功能，以及快速反应和处理异常情况的能力。
三、卫星通信系统的鲁棒性分析鲁棒性分析是对卫星通信系统鲁棒性进行评估和分析的过程。
其目的是确定系统的脆弱性和弱点，以便在设计和改进中加以改正。
鲁棒性分析的具体步骤如下：1. 系统建模系统建模是鲁棒性分析的前提和基础，它是针对卫星通信系统进行建模和描述的过程。
可以从系统输入输出、组成部分、交互关系等方面考虑，将系统抽象为网络图或状态转移图等模型。
飞行器车载卫星通信系统的设计与实现
飞行器车载卫星通信系统的设计与实现随着科技的不断发展和人们对通信需求的不断增强，车载卫星通信系统应运而生。
在现代社会中，飞行器作为一种重要的交通工具，其通信与导航系统更是人们生活中必不可少的一部分。
因此，飞行器车载卫星通信系统的实现是非常必要的。
本文将探讨飞行器车载卫星通信系统的设计与实现。
一、飞行器车载卫星通信系统简介飞行器车载卫星通信系统是指利用卫星通信技术，实现车载通信、导航和追踪，同时能在空中完成通信和导航功能的系统。
其具有范围广、受干扰程度低等基本特点。
该系统主要由卫星系统、地面控制站和用户终端三部分组成。
卫星系统是整个飞行器车载卫星通信系统的核心，其主要由卫星、地面站和空中终端三部分构成。
因此，设计一个可靠、高精度、高速率的卫星通信系统，成为了飞行器车载卫星通信系统的关键。
二、飞行器车载卫星通信系统设计（一）卫星设计卫星是整个通信系统中最核心的部分。
在卫星的设计中，需要关注以下几点：1. 卫星选择卫星选择需要考虑到卫星轨道、性能以及使用成本等方面。
其中，卫星轨道应尽可能保证其稳定，性能要求高，使用成本也是非常重要的考虑因素。
2. 卫星天线卫星天线的设计需要考虑到其覆盖范围、获取信号的稳定性和强度等方面。
因此，在卫星设计中，需要对天线进行优化设计和实现。
3. 卫星电源卫星电源的设计需要考虑到其能耗、供电方式和电源管理等方面。
（二）地面站设计地面站是整个通信系统的基础设施，主要用于管理和控制卫星。
在地面站的设计中，需要关注以下几点：1. 地面站选址地面站选择需要考虑到地形、气候、地理位置和通信环境等方面。
因此，在设计过程中，需要充分考虑这些因素，以保证地面站的稳定性和通信质量。
2. 地面站设计地面站的设计需要考虑到其设施、技术和人员等方面。
因此，在设计过程中需要选用先进的技术设备，并提供专业人员管理运营。
（三）用户终端设计用户终端是整个通信系统的接口，主要提供用户与系统的交互和通信功能。
卫星通信系统课程设计
卫星通信系统课程设计一、教学目标通过本章的学习，学生将掌握卫星通信系统的基本原理、组成部分和工作机制。
知识目标包括了解卫星通信的历史发展、掌握卫星通信系统的组成和工作原理、了解不同类型的卫星通信系统及其应用。
技能目标包括培养学生分析问题和解决问题的能力，能够运用所学知识对卫星通信系统进行分析和设计。
情感态度价值观目标包括培养学生对科技发展的兴趣和热情，提高学生对卫星通信技术的认识，培养学生关注社会热点问题的意识。
二、教学内容本章的教学内容主要包括卫星通信系统的基本原理、组成部分和工作机制。
首先，介绍卫星通信的历史发展，包括卫星通信的起源、发展阶段和重要事件。
其次，讲解卫星通信系统的组成部分，包括卫星、地面站、传输链路等，并阐述各部分的作用和功能。
然后，详细介绍卫星通信系统的工作原理，包括信号的发射、传输、接收和处理过程。
最后，介绍不同类型的卫星通信系统及其应用，如全球定位系统（GPS）、移动通信卫星系统、卫星互联网等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章将采用多种教学方法。
首先，采用讲授法，以讲解卫星通信的基本原理和概念为主，帮助学生建立基础知识框架。
其次，采用案例分析法，通过分析具体的卫星通信系统应用案例，使学生更好地理解和掌握所学知识。
同时，学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的思考能力和团队合作精神。
最后，安排实验环节，让学生亲自动手操作卫星通信设备，加深对卫星通信系统的理解和认识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章将选择和准备适当的教学资源。
教材方面，将选用《卫星通信原理与应用》作为主教材，辅助以《卫星通信技术》等参考书籍。
多媒体资料方面，将收集相关的卫星通信系统动画演示、视频资料等，以丰富学生的学习体验。
实验设备方面，将安排实验室内的卫星通信设备，供学生进行实验操作和实践。
此外，还将提供网络资源，如学术论文、新闻报道等，供学生进行拓展学习和研究。
小卫星星务通信系统的设计与实现
小卫星星务通信系统的设计与实现近年来，随着科技的不断进步和卫星技术的成熟，小卫星星务通信系统在国内外得到了广泛的应用和研究。
小卫星星务通信系统是指由多个小卫星组成的星座，通过相互之间的通信连接实现数据传输和交互。
本文将对小卫星星务通信系统的设计与实现进行深入探讨。
首先，小卫星星务通信系统的设计需要考虑到以下几个方面：网络拓扑结构、通信协议、传输速率和信号覆盖范围。
针对网络拓扑结构的设计，可以选择星形、网状或者混合型结构。
星形结构在小卫星星座中应用较为广泛，其中一个主卫星负责接收地面站的信号，并将信号转发给其他卫星，实现星间通信。
网状结构则通过多个卫星之间相互连接，实现星内和星间通信。
混合型结构将星形和网状结构相结合，可以更好地平衡星星通信系统的性能和可靠性。
其次，通信协议是小卫星星务通信系统设计中的核心。
常用的通信协议有TDMA（时分多址）、CDMA（码分多址）和FDMA（频分多址）等。
TDMA协议将时间分成若干个时隙，不同卫星在不同时隙内进行通信，可以提高通信效率。
CDMA协议则采用不同的编码方式，将信号进行通信，提高了系统的抗干扰能力。
FDMA协议则将频带划分成若干个子信道，每个卫星使用不同的子信道进行通信。
传输速率是衡量小卫星星务通信系统性能的重要指标。
传输速率的提高可以增加数据传输的效率和速度。
在选择传输速率时，需要考虑到系统的可靠性、接收信号的质量以及卫星通信系统的能耗等因素。
同时，传输速率的选择也会直接影响到通信设备的选型和通信系统的成本。
信号覆盖范围则决定了小卫星星务通信系统能够覆盖的地域范围。
通常情况下，小卫星星务通信系统的信号覆盖范围是全球性的，需要通过多颗卫星的布署来实现地球各个区域的全覆盖。
在设计信号覆盖范围时，需要考虑到卫星的轨道周期、高度角和天线的辐射模式等因素。
在小卫星星务通信系统的实现过程中，需要选择合适的卫星载荷和通信设备，并进行天线设计和信号传输测试。
卫星载荷是指卫星上的设备和仪器，用于接收、处理和传输信号。
卫星通信系统的设计与综合分析
卫星通信系统的设计与综合分析一、引言卫星通信是一种通过卫星作为信息传递媒介实现通信的技术。
随着卫星技术的发展，卫星通信系统已经被广泛应用于军事、民用、商业等领域。
卫星通信系统的设计和综合分析是该技术发展过程中非常重要的一个环节。
本文将就卫星通信系统的设计和综合分析进行深入探讨。
二、卫星通信系统的设计卫星通信系统的设计包括系统架构设计、卫星及地面设备的选型设计、信号的调制与解调、误码率控制、天线设计等方面。
1. 系统架构设计系统架构设计是卫星通信系统集成设计中的重要环节。
在系统架构设计中，要确定卫星通信系统的整体结构，包括系统功能要求、卫星的功能、地面系统的功能、卫星与地面系统之间以及地面系统之间的通信链路等。
2. 卫星及地面设备的选型设计卫星通信系统中的卫星与地面设备是系统构成要素之一，其选型设计包括对卫星的选择、设计与制造、地面站的设备选择、设计与制造、电子元器件的选择、电源系统设计与制造等方面。
3. 信号的调制与解调信号的调制与解调是卫星通信系统中的重要技术环节，它是卫星通信系统中信号的处理过程。
卫星通信系统中的信号具有不同的频率和带宽，通过调制技术将信号编码并发送至卫星，卫星再将信号转发到地面站。
地面站接收到信号后，经过解调技术将信号重新还原为原始信号。
4. 误码率控制误码率控制是卫星通信系统中的重要环节，它是卫星通信质量保证的重要手段。
在卫星通信系统中，提高信号的质量，降低信号的误码率是非常重要的。
误码率控制包括信号发射端的误码率控制、信号接收端误码率控制等方面。
5. 天线设计天线是卫星通信系统中重要的组成部分，它扮演着信号转换、辐射、接收和保护的重要角色。
天线设计包括天线结构、天线材料、天线阻抗、天线指向、波束宽度等方面要素的选取和设计。
三、卫星通信系统的综合分析卫星通信系统的综合分析包括系统质量设计、系统可靠性分析、系统安全性分析、系统性能分析等方面。
1. 系统质量设计系统质量设计是卫星通信系统设计的重要环节。
卫星通信系统的设计和优化
卫星通信系统的设计和优化卫星通信系统是一种通过卫星进行数据传输和通信的技术。
它在现代通信中起着至关重要的作用，能够连接全球各地，实现高速、高质量的信息传递。
本文将探讨卫星通信系统的设计和优化方法，以提升系统的性能和稳定性。
一、卫星通信系统的设计卫星通信系统的设计是整个系统搭建的基础，它决定了系统的架构、信号传输方式和覆盖范围。
以下是一些常见的设计要素：1. 频段的选择：卫星通信可以采用不同的频段进行信号传输，如C频段、Ku频段和Ka频段等。
选择合适的频段需要考虑到通信需求、大气干扰等因素。
2. 卫星选择：根据通信需求和系统规模，选择合适的通信卫星是关键。
卫星应具备较大的数据传输能力和稳定的运行状态，以保证通信质量和系统的可靠性。
3. 地面站布局：地面站的布局应考虑到地理环境、天线指向、覆盖范围等因素。
合理的地面站布局能够最大限度地提高信号的接收和发送效果。
4. 调制解调技术：通信信号的调制解调技术对数据传输的速度和稳定性有重要影响。
选择合适的调制解调技术能够提高信号的传输速度和抗干扰能力。
二、卫星通信系统的优化卫星通信系统的优化是为了提高系统的性能和使用效果。
以下是一些常见的优化方法：1. 功率控制：合理的功率控制能够最大限度地提高信号的覆盖范围和传输质量，避免过大或过小的功率造成信号的损失和干扰。
2. 天线优化：天线是卫星通信系统中的重要组成部分，优化天线的指向和性能能够提高信号的接收和发送效果，降低信号的损耗和干扰。
3. 路由算法优化：卫星通信系统中的路由算法决定了数据包的传输路径，优化路由算法能够降低传输延迟和提高网络的吞吐量。
4. 频谱管理优化：合理管理通信频谱资源能够提高系统的频谱利用效率，避免频谱资源的浪费和冲突。
5. 异构网络融合：卫星通信系统可以与其他网络进行融合，如地面移动通信网络和光纤网络等。
优化不同网络的融合方式能够提高系统的整体覆盖能力和通信质量。
三、卫星通信系统的挑战与未来发展随着通信技术的不断进步和网络需求的增长，卫星通信系统面临着一些挑战和发展机遇。
卫星通信系统的设计与实现
卫星通信系统的设计与实现随着科技的不断发展，卫星通信系统已经成为现代通信领域的一个重要组成部分。
在全球范围内，卫星通信系统的设计和实现对于实现全球通信覆盖、促进信息交流具有重要意义。
本文将探讨卫星通信系统的设计与实现过程，从卫星选择、频率规划、信道设计等方面进行深入分析。
在设计卫星通信系统时，首先需要选择适当的卫星作为载体。
卫星通信系统通常使用地面站与卫星相连，实现与地面通信设备之间的信息传递。
对于卫星的选择，需要考虑到卫星的轨道类型、通信频段、发射功率等因素。
根据通信需求和服务范围的不同，可以选择地球同步轨道的地球静止卫星、赤道倾斜轨道的中低轨卫星或者偏心轨道的高轨卫星。
在选择卫星时，需综合考虑其覆盖范围、可靠性、成本等因素，以满足通信系统的需求。
频率规划是卫星通信系统设计的重要步骤之一。
不同频率的选择对于信号传输的稳定性、抗干扰能力等都有着重要影响。
在频率规划过程中，需要考虑到地面站的频率分配、卫星上行和下行频率的选择、频率重用等因素。
合理的频率规划可以提高通信系统的效率，减小系统的干扰和冲突，保障通信质量。
信道设计是卫星通信系统设计中的另一个关键环节。
信道设计的好坏直接影响着通信系统的传输速率、误码率、抗干扰性等指标。
在信道设计过程中，需确定调制解调方式、编码解码方式、功率分配等参数。
采用适当的信道设计方案可以提高通信系统的可靠性和稳定性，保障信息传输的准确性和完整性。
除了以上几个方面，卫星通信系统的设计与实现还包括地面站建设、卫星调试、系统测试等多个环节。
地面站的建设涉及到天线选择、发射接收设备的布置、通信控制系统等方面。
卫星调试需要进行卫星在轨测试、性能验证、信号接收等工作。
系统测试阶段则需要对整个通信系统进行全面测试，验证其性能指标，确保系统的正常运行。
总的来说，卫星通信系统的设计与实现是一个复杂而综合的过程，需要考虑到各种因素的综合影响。
通过科学合理的设计方案、严密的实施流程，可以有效提高卫星通信系统的效率和可靠性，促进通信技术的发展，推动信息社会的建设。
卫星通信系统的设计与性能评估
卫星通信系统的设计与性能评估卫星通信系统是一种通过卫星进行通信的系统，广泛应用于远程通信、广播电视、互联网接入等领域。
本文将探讨卫星通信系统的设计原理以及性能评估方法。
一、卫星通信系统的设计卫星通信系统由地面站、卫星和用户终端组成。
地面站负责与用户终端之间的通信，通过卫星将信息传输到目的地。
卫星则扮演中继站的角色，将接收到的信号再发送到另一地点。
设计一个高效可靠的卫星通信系统需要考虑以下几个方面：1. 地面站设计：地面站需要能够有效地与卫星进行通信，包括天线系统、信号处理设备等。
天线的设计要考虑到信号覆盖范围、天线增益等参数，以实现与卫星的良好通信。
2. 卫星设计：卫星的设计主要包括载荷设计和通信链路设计。
载荷设计要考虑到信号的接收和发送功能，通信链路设计则需要确定信号的传输路径和频率等参数。
3. 用户终端设计：用户终端是用户与卫星通信系统的接口，需要考虑到用户需求、功耗、接收灵敏度等因素。
有效的用户终端设计可以提高通信系统的整体性能。
二、卫星通信系统的性能评估卫星通信系统的性能评估是确保系统正常运行的重要环节，包括链路质量、覆盖范围、传输速率等指标。
常用的性能评估方法有：1. 误码率分析：通过测量信号传输过程中的误码率来评估系统的可靠性。
误码率较低的系统对于数据传输更加可靠。
2. BER测试：比特误码率（BER）测试是衡量数字通信系统性能的常用方法，通过比特级的误码率来评估系统的性能。
3. 频谱效率评估：频谱效率是指在单位频谱资源下能够传输的信息量，是评估系统资源利用率的重要指标。
4. 覆盖范围评估：评估卫星通信系统的覆盖范围，包括服务范围、边缘区域信号覆盖质量等。
通过以上性能评估方法，可以全面地了解卫星通信系统的运行状况，及时发现问题并进行调整优化，以提高系统的性能和可靠性。
综上所述，卫星通信系统的设计和性能评估是确保系统正常运行的重要环节。
只有不断优化设计、评估系统性能，才能更好地满足用户需求，实现卫星通信系统的可靠运行。
卫星通信系统的链路预算与设计
卫星通信系统的链路预算与设计小绿的公司最近接到了一个任务，需要设计一款卫星通信系统。
这款系统需要完成两个任务：第一，快速且准确地传输数据；第二，确保信号在传输过程中不会中断。
然而，在设计这样一个复杂的系统之前，小绿需要先确定一个非常重要的因素：链路预算。
什么是链路预算？链路预算是一个针对卫星通信系统的数学计算过程，用于确定太空中的通信链路所需的信号功率和灵敏度。
通俗地说，链路预算就是设计卫星通信系统所需遵循的一系列规则，以确保信号质量稳定。
在确定这些规则之前，我们需要了解的是什么因素会影响卫星传输的信号质量。
卫星通信系统的一个主要考虑因素就是能量损失。
通信信号在传输过程中会有一定的损耗，因此接收方必须有足够的信号灵敏度来接收到传输的信号。
这是一个至关重要的因素，因为信号灵敏度决定了你需要多少能量才能让信号在传输中不被中断。
在建立链路预算之前，我们还需要考虑其他因素，例如通信信号的频率、带宽、衰减、散射等。
这些因素会影响能够传输的信号范围，因此必须在链路预算中得到考虑。
卫星通信系统的设计现在，我们已经知道了链路预算的重要性。
接下来，我们需要了解如何将上述因素应用于卫星通信系统的设计。
1. 频率和波长选择卫星通信系统使用的频率和波长对信号传输的影响非常大。
通常情况下，卫星通信系统会使用一个频段。
在选择频段时，我们需要考虑信号在传输过程中可能遇到的障碍物，比如大气层中的水汽等。
频率和波长也会影响到信号的传播范围。
在选择频段的过程中，我们需要考虑信号的传输距离和带宽的平衡。
2. 带宽选择带宽是指信号所占用的频率范围。
带宽越宽，信号能够传输的信息就越多。
但是，带宽越大，信号的传输距离就越短。
在确定链路预算时，我们需要找到一种平衡，以便在带宽和传输距离之间实现最优的折衷。
3. 功率预算卫星通信系统中所需的功率是一个关键参数。
功率越高，信号能够传输的距离就越远，但是需要更多的能量来驱动电路。
在确定链路预算时，我们必须找到一种平衡，以使得信号能够传输到达，同时不消耗过多的能量。
太空卫星通信系统设计要点介绍
太空卫星通信系统设计要点介绍【引言】太空卫星通信系统设计是为了保证各种太空任务的顺利进行而不可或缺的一环。
随着太空技术的快速发展和对太空探索的不断深入，太空卫星通信系统设计的重要性也日益凸显。
本文将介绍太空卫星通信系统设计的要点，包括系统的可靠性、频段选择、天线设计和功率管理等方面的内容，旨在提供一些参考和指导。
【可靠性】太空卫星通信系统的可靠性是设计中的首要考虑因素之一。
由于太空环境的极端恶劣，卫星需要经受强烈的辐射、高温、低温和真空等极端条件。
在设计过程中，应采取一系列措施来保证卫星的可靠性，如选择高可靠性的元器件、进行严格的系统集成和测试，以及提供冗余系统以应对可能的故障。
【频段选择】频段选择是太空卫星通信系统设计中的重要环节。
不同的频段有不同的传输特性和应用范围。
通常，太空卫星通信系统会采用S波段、C波段、X波段和Ku波段等频段，其中每个频段都有其独特的优势和适用环境。
在频段选择时，需要综合考虑覆盖范围、带宽、功耗、干扰和通信质量等因素。
【天线设计】天线设计是太空卫星通信系统中的关键环节之一。
天线的设计应该考虑到天线增益、波束宽度、极化方向和辐射方向等因素。
为了实现更高的通信效率和覆盖范围，太空卫星通信系统通常会采用指向天线或阵列天线。
此外，天线的材料和制造工艺也需要考虑太空环境的特殊要求，如耐高温、抗辐射和抗震动等。
【功率管理】功率管理是太空卫星通信系统设计中的关键要点之一。
由于太空资源的有限性，能耗的合理管理对卫星的运行和通信效率至关重要。
在功率管理方面，应该采取一些有效的措施，如降低系统的功耗、优化能量利用效率、合理设计供电系统和制定功耗控制策略等。
【通信协议和安全性】通信协议和安全性是太空卫星通信系统设计中的重要考虑因素。
为了实现多样化的数据传输和广泛的应用，通信协议的选择必须考虑到系统的需求和指标。
同时，为了保障通信的机密性和安全性，太空卫星通信系统设计需要采用一系列的安全措施，如数据加密、身份认证和安全协议等。
5G网络中的卫星通信系统设计
5G网络中的卫星通信系统设计随着5G网络的快速发展，卫星通信系统也备受期待。
卫星通信可以将数据传输速度提高到更高的水平，并且能够扩大网络所覆盖的区域。
对于那些没有接入传统卫星通信系统的地区来说，这是一个非常重要的进步。
在这篇文章中，我们将讨论一些设计5G卫星通信系统的可能性，探讨如何让卫星通信在5G时代更高效地运作。
卫星通信系统的设计对于整个网络的功能十分关键。
为了在卫星上实现5G通信，需要满足一些关键设计需求。
首先，卫星通信系统需要广泛的覆盖范围。
需要将信号从卫星接收器传输到地面站，并能够覆盖大部分地球表面，包括那些不方便到达的偏远地区。
其次，卫星接收器需要适应5G网络的传输速度。
5G网络的速度可达1 Gbps以上，而传统的卫星通信系统的传输速度通常在数十兆比特每秒的级别。
因此，在设计新型卫星通信系统时需要考虑如何提高传输速度，从而满足5G网络的需求。
一个好的卫星通信系统应该具有以下特点：1.高效的频谱利用，以支持大量用户的同时连接。
2.广阔的覆盖范围，以便覆盖到更多的人口和地理区域。
3.低延迟的数据传输，以支持实时应用程序。
4.高可靠性的通信，以确保通信成功率。
以上特点使得卫星通信系统的实现变得困难，尤其是要满足5G网络的高速传输要求。
卫星的位置对于通信系统的有效性极其重要。
对于目前的卫星网络而言，地球静止轨道（GEO）是最常用的一种卫星位置。
这种类型的卫星可以被安置在距离地球表面35,786公里高的位置，从而使其保持与地球同步的位置。
这有助于卫星与地球之间的通信相对稳定，并且系统管理员可以提前计划卫星的位置和轨迹。
然而，GEO卫星有一个共同的缺点，即卫星高度太高，这会导致信号延迟增加。
这意味着，如果用户向卫星发送信号，则信号需要到达卫星后传回地面站，然后再将答复发送回用户。
这种延迟可能会引起庞大的网络问题，并且难以承受实时通信的要求。
相反，低轨道卫星（LEO）则是新型卫星通信系统的良好候选项。
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卫星通信系统设计方案班级：011241学号：01姓名：一、背景及研究目标1.1卫星通信卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信"卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。
卫星通信的特点是:通信范围大,只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信,不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速),同时可在多处接收,能经济地实现广播!多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量,同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。
卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站"地球站则是卫星系统形成的链路"由于静止卫星在赤道上空3.6万千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样"三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周"故卫星通信易于实现越洋和洲际通信"。
通信卫星的最大特点就是可以为移动用户之间提供通信服务,具有覆盖区域更广，不受地理障碍约束和用户运动限制等优势,从移动通信卫星的轨道看,目前移动通信卫星的轨道主要有三种:GEO卫星位于地球赤道上空高度为35 786 km的轨道上,其角速度与地球表面旋转的角速度相同,因此相对地面静止,单颗GEO卫星覆盖范围较广约占地球总面积的1/3),最大可覆盖纬度±70°以内的区域[1]。
在三种卫星中,GEO卫星距离地球最远,导致其与地面终端之间的通信延时最大,约为250 ms,链路损耗也较大。
对于GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖除地球南、北极区的卫星移动通信系统。
MEO卫星通常位于距离地面高度为10 000 km～20 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时约为120 ms,链路损耗也相对较小。
LEO星座系统中的LEO卫星通常位于距离地面高度为500 km～2 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时最短,约为25 ms,链路损耗也最小。
1.2目标本文中所设计的卫星移动通信系统覆盖目标区域为中国大陆和沿海地区,为便于讨论,将目标区域抽象成圆心在东经105°、北纬30°、地心角为26°的一个圆内,其范围基本包括了中国大陆、领海以及部分周边地区。
通信卫星为GEO 同步轨道卫星，采用QPSK调制方式,上行链路为卫星交换的FDMA 每载波单路信号的FDMA（SDMA-SCPC-FDMA）,下行链路为卫星交换的TDMA每载波单路信号的FDMA（SDMA-FDMA-MCPC-TDMA）。
.LTE 随机接入策略为ALOHA协议。
信道分配为按需分配（DA）方式。
传输协议为IP协议。
该系统设计思路为：用户终端→信息编码→调制器→上变频器→功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收机与解调器→用户终端。
二、星座设计2.1星座的覆盖形式卫星星座的覆盖要求是由星座所要完成的任务来决定的。
根据不同的任务确定不同的覆盖方式，一般说来，星座的覆盖形式可以分为以下四种。
第一种是持续性全球覆盖（Continuous Global Coverage ），指对全球不间断连续覆盖；第二种是持续性地带覆盖（Continuous Zonal Coverage ），指对特定纬度范围之间的地带进行不间断的连续覆盖；第三种是持续性区域覆盖（Continuous Regional Coverage ），指对某些区域（如一个国家的版图）进行连续的覆盖；第四种是部分覆盖（Partial or Revisit Coverage ），既指覆盖区域为局部区域，同时覆盖的时间也是间断的，这四种覆盖方式见图 2-2。
2.2 卫星的轨道参数分析在区域性非静止轨道卫星系统中,区域性系如果采用低轨卫星,则需要的卫星数太多,成本过高。
如果采用高轨卫星,虽然链路损耗略大,但系统设计的仰角高,在复杂环境下带来的不利影响较小;并且系统的切换、控制不像低轨系统那样频繁和复杂,技术风险小;同时,如果采用可控天线,减小波束宽度以提高信号强度,可充分发挥系统的负载能力。
综合考虑多种因素,应采用高轨卫星星座方案。
中高轨卫星就轨道类型而言有圆轨道和椭圆轨道两大类。
对于中国地区较适合采用圆轨道,其倾角可在20°～50°之间。
为实现区域性覆盖,卫星轨道的星下点要能够反复经过该地区,对中国地区区域性覆盖的卫星系统须采用回归轨道。
如果用C T 表示一个恒星日,一个卫星的运行周期S T 满足如下条件:nT T C S 式(1)中,n 为整数,表示卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数,卫星运行的轨道才是回归轨道。
对于高轨卫星,回归轨道可供选择的轨道高度有13 000km 、10 000km 以及8 000km,对应的周期大约分别为8h 、6h 和4.8h,n 分别为3、4、5。
当n 为偶数时,星下点的轨迹交点不在赤道上,而在赤道的两边交替出现,交点的个数为2n。
如图1所示,n=4,轨道高度为10 000km、周期约为6h、轨道倾角50°的卫星在一个恒星日的星下点的轨迹,该轨道星下点的交点在中国地区中部,覆盖全中国较为适合。
n=2是高度最高的回归轨道,轨道周期为12h,高度为20 200km,在地球外辐射带的范围内;n=6或更大的偶数,高度在6 500km以下,靠近地球的内辐射带。
较好的轨道是高度为10 000km的回归轨道。
当n为奇数时,星下点的轨迹交点在赤道上交点数为n,对于中国的区域覆盖效果较上述n 为偶数的差。
n=1的轨道周期为24h,高度约为36 000km,卫星同地面相对静止,成为地球同步轨道卫星,其星下点蜕变为一个点,用一颗卫星即可实现以其星下点为中心的区域性覆盖,信号覆盖能力强,也正因为同步卫星相对地面静止,更容易受到射频武器的攻击和干扰。
为计算连续覆盖中国所需的卫星数,首先要分析相邻两颗卫星之间的协作,用以覆盖特定区域的情况,如图2。
其中:S1、S2——相邻两颗卫星的星下点。
α——一定仰角条件下覆盖区对应的地心角。
β——相邻两颗卫星星下点与地心连线夹角的一半。
ψ——覆盖带的半宽度,也就是覆盖通道的地心角宽度的一半。
J——服务区边缘的点,在实际中取距离星下点轨迹最远的点,以使服务区全部在两个圆的并集内。
使用一定高度的卫星组成对中国连续覆盖的星座,其所需要的最少卫星数可以通过式(2)～式(4)进行估算。
其中:n——所需卫星数。
sn——卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数。
γ——有效覆盖的最小可视仰角。
h——卫星离地面的高度。
ER——地球半径(约等于6 378km)。
E通过计算可得,对中国区域提供连续覆盖的区域性系统, 取26°,在最小仰角大于5°条件下,高度为10 000km时,所需最少卫星数分别为8。
为了覆盖整个中国区域,要适当调整卫星参数,使得整个星座的所有卫星的星下点轨迹重合,当所有卫星的星下点轨迹重合且服务区中心在轨迹上时,服务区能够被很好地覆盖,这时相邻卫星间的配合就可以达到最佳,每颗卫星所在的轨道面的交升点的赤经均匀分布,星座为8轨道面,此星座存在轨道面多机动性不强的问题。
通过仿真研究发现覆盖性能较好的倾斜圆轨道星座,轨道面为2个,轨道倾角为55°,两个轨道平面右旋升节点相对于参考子午线的经度分别为210°及300°,每个轨道平面内4颗卫星均匀分布,初始相角为90°;两轨道平面间卫星初始相差为0°,此星座轨道面少机动性较好。
三、通信体制所谓卫星通信体制,是指一个卫星通信网,为了获得最佳效率及最小的信息传输失真所采用的一定信号传输方式及一定的信号交换方式。
卫星通信体制的确定,关系到全网的具体组成和全网的使用效率与性能。
在卫星通信体制中,传输摸拟信号的称为模拟卫星通信系统;传输数字信号的称为数字卫星通信系统;既传输模拟信号,又传输数字信号的称为数模兼容卫星通信系统。
不管是哪一种体制,为了提高卫星通信网效率、减少信号传输所产生的失真或差错于都要对信号作一番处理安排。
这一般包括下述几方面内容:1.多路复用基带处理卫星基带信道的多路复用是在低频上进行的。
它把许多正交分隔的信号合并成~个单一的基带信号。
正交分隔复用通常采用频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)等方式。
一般在基带状态,还要对基带信号进行某些加工,如预(去)加重、加(解)密、差错控制编(解)码及加数字话音内插措施等,以提高传输性能和抗干扰能力。
2.调制与解调调机是把待传送的基带信号的频带设法搬移到射频信道上,以便进行有效的传输;解调是从射频、信道中提取基带信号,作与调制相反的变换。
调制解调一般是在中频上进行的。
卫星通信最早使用调频制(FM);1972年前后开始在SPADE申.系统中采用调相制(PM),·从此卫星通信进人了数字化时代。
3.多址联接与信道分配多址联接是卫星通信的一大特色,也是卫星通信体制一中的重点问题之一。
它是在卫星射频信道上解决信号的合与分的一种多路复用技术。
它使卫星网中的许多地球站,可以通过共用的通信卫星信道,同时建立各自所需的双工通信信道,同时实现多址之间的直接的双工井联而无需中间转接。
它的信号来自不同的站址,在每个站只发一个射频载波的情况下,它的区分信号和区分地址是一致的。
若一个站发送几个射频载波,则区分信号与区分地址并不完全一致。
这时把发射一个载波资源看成一个单元，又称多址联接为多元链接或多元续借。
多址联接一般有频分多址、码分多址、时分多址、空分多址方式。
多址联接技术显著提高了卫星通信的效用和灵活的自适应能力。
3.1卫星通信中调制解调方式(QPSK)调频制的卫星电路一定要保证其解调器工作在门限点以上3~4dB,以保证正常接收。
为了降低解调器的门限点,提高卫星功率利用率,采用了门限扩展解调器。
事实证明,门限扩展解调器在窄带时的门限扩展比宽带时有效、明显。
例如,24路电话门限扩展解调器的门限比普通的解调器的低4~6dB 。
宽带的电视门限扩展解调器最多能扩展2~3dB 。
若扩展3dB,卫星功率利用率就可提高一倍。
因此,调频解调器性能对卫星系统的影响很大。
在卫星数字通信中,最常用的是PSK 。
其中又以QPSK 占主导地位。
因为在同样信道情况下,QPSK 的比特传输速率比2ΦPsK 的高一倍。
由于QPSK 是两个彼此正交的2ΦPSK 信号组成的,此两个2ΦPSK 中噪声是独立的,因此QPSK 与2ΦPSK 性能近似相同,在相同的误码率下,所需的0b /N E 近似相同,而QPSK 所需的带宽仅为2ΦPSK 的一半;且实现也不难。