卫星通信系统基础PPT课件
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1、4 卫星通信系统的发展及动向
从技术上看 地球站 – 中心站技术越来越复杂、功能日趋齐全
15
– 远端站多功能、小型化、低成本（全数字化、软 件化）
轨道 – 多样化、复杂化
总的来看，围绕四大资源的有效利用进行。
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、5 卫星通信系统的四大资源
频带 功率 时间（寿命）
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
自由空间 19
近似高度（公里）
电离层
对流层 地球表面
冰晶层降雨
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
卫星通信系统中的传播损伤
传播损伤 衰减和太空噪声的增加
信号去极化
物理原因 大气层中的大气、云、雨
4
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
是一种特殊的微波中继通信方式
5
属宇宙通信之一 地球站与宇宙站之间 宇宙站之间 通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
星间链路与星际链路 同轨道卫星之间的通信链路－－ISL（InterSatellite Links）
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、4 卫星通信系统的发展及动向
从技术上看 模拟---数字（兼容性、灵活性、经济性、可再生、 差错控制等）
14
多种多址技术 更高的频段（干扰、容量） 星上
– 设备和功能越来越简单、功率小 – 设备和功能日趋复杂和完善、功率大
2006卫星通信工程师培训
1 概述
6
不同轨道宇宙站之间的通信链路－－IOL（InterOrbit Links）
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
空间分系统（通信卫星）
7
地球站
跟踪、遥 监控管理 测、指令 分系统 分系统
地球站 地球站
通信地球站分系统
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗
气压＝1个标准大气压
22
温度＝20C 水蒸气含量＝7.5g/m3
频率（GHz）
2006卫星通信工程师培训
总的天顶衰减（分贝）
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗 大气吸收存在两个吸收峰值点：第一个峰值点 在 22.3GHz频率处，主要是由水蒸气(H2O)谐振吸收
11
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、3 卫星通信系统的组网形式
星状网 Star-like network
12
网状网 Mesh-like network
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、4 卫星通信系统的发展及动向
从应用上看 国际---国内、地区---企业、住家---手持
从业务范围看 13 固定业务---移动业务 点对点多路复用电话和电视节目的中继传输---数据、 传真、会议电视等---多媒体、ISDN业务（利用 VSAT构成卫星广域网）---流媒体、数字广播
23
引起的。第二个峰值点在60GHz频率处，主要是由 氧气(O2)谐振吸收引起的。在明显离开峰值点的其 它频率处，吸收损耗相当的低。
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气闪烁效应 是一种衰落现象。 由大气层中不同的折射率而引起电磁波的聚焦和扩
卫星移动业务
精确定时和定位系统，时分复用多址接入(TDMA) 系统
风管、散射、衍射
目前主要是C波段；降雨散射可能会影响更高频 率
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗 大气吸收损耗是由地球大气层的气体吸收能量引起 的。
21
大气吸收损耗随着频率的变化而变化。
降雨、冰晶
主要影响对象 大约10GHz以上的频率
C和Ku波段的双极化系统（与系统配置有关） 20
折射、大气层的多径 信号闪烁
大气层中的大气
对流层和电离层的 折射率起伏
低仰角时的通信和跟踪
对流层：10GHz以上的频率和低仰角； 电离层：10GHz以下的频率
反射多径、阻挡 传播时延、变化
系统间干扰
地表面、地球表面上的物体 对流层、电离层
跟踪遥测及指令分系统 发射阶段：对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入 指定轨道的指定位置。
8
运行阶段：对在轨卫星的轨道、位置及姿态进行监 视和校正（轨道修正和位置保持）。
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
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，以保证通信卫
9
星的正常运行和工作。
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
空间分系统－通信卫星 无线电中继站
10
通信装置
电
源
遥测指令装置
装
置
控制装置
2006ห้องสมุดไป่ตู้星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
通信地球站分系统 无线电收发信台，是用户接入卫星线路的接口。
全国广播电视卫星通信工程师培训班
卫星通信系统基础
吕晶 教授 南京通信工程学院
2006年9月 南京 国家广播电视安全播出调度中心 南京通信工程学院
1
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
什么是卫星通信 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。
2
通信卫星
16
轨道位置
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、6 卫星通信的特点
卫星通信的优点 无缝隙覆盖能力 宽域的复杂的网络拓扑构成能力
17
移动性 距离不敏感性
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、6 卫星通信的特点
卫星通信存在的问题 时延问题 高速宽带问题
18
高性能、低误码率问题 网络控制协议优化设计问题 轨道/频谱分配与干扰协调问题
地球站
2006卫星通信工程师培训
地球站
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
“地球站”与“地面站” 地球站指在地球表面的无线电通信站，包括地面站、 机载站和船（舰）载站。
3
机载站
地面站
2006卫星通信工程师培训
船（舰）载站
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
“视距”通信 在视线可达、“看得见”人造卫星的范围通信
从技术上看 地球站 – 中心站技术越来越复杂、功能日趋齐全
15
– 远端站多功能、小型化、低成本（全数字化、软 件化）
轨道 – 多样化、复杂化
总的来看，围绕四大资源的有效利用进行。
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1 概述
1、5 卫星通信系统的四大资源
频带 功率 时间（寿命）
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
自由空间 19
近似高度（公里）
电离层
对流层 地球表面
冰晶层降雨
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
卫星通信系统中的传播损伤
传播损伤 衰减和太空噪声的增加
信号去极化
物理原因 大气层中的大气、云、雨
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2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
是一种特殊的微波中继通信方式
5
属宇宙通信之一 地球站与宇宙站之间 宇宙站之间 通过宇宙站的转发或反射进行的地球站之间
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
星间链路与星际链路 同轨道卫星之间的通信链路－－ISL（InterSatellite Links）
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、4 卫星通信系统的发展及动向
从技术上看 模拟---数字（兼容性、灵活性、经济性、可再生、 差错控制等）
14
多种多址技术 更高的频段（干扰、容量） 星上
– 设备和功能越来越简单、功率小 – 设备和功能日趋复杂和完善、功率大
2006卫星通信工程师培训
1 概述
6
不同轨道宇宙站之间的通信链路－－IOL（InterOrbit Links）
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
空间分系统（通信卫星）
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地球站
跟踪、遥 监控管理 测、指令 分系统 分系统
地球站 地球站
通信地球站分系统
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗
气压＝1个标准大气压
22
温度＝20C 水蒸气含量＝7.5g/m3
频率（GHz）
2006卫星通信工程师培训
总的天顶衰减（分贝）
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗 大气吸收存在两个吸收峰值点：第一个峰值点 在 22.3GHz频率处，主要是由水蒸气(H2O)谐振吸收
11
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、3 卫星通信系统的组网形式
星状网 Star-like network
12
网状网 Mesh-like network
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、4 卫星通信系统的发展及动向
从应用上看 国际---国内、地区---企业、住家---手持
从业务范围看 13 固定业务---移动业务 点对点多路复用电话和电视节目的中继传输---数据、 传真、会议电视等---多媒体、ISDN业务（利用 VSAT构成卫星广域网）---流媒体、数字广播
23
引起的。第二个峰值点在60GHz频率处，主要是由 氧气(O2)谐振吸收引起的。在明显离开峰值点的其 它频率处，吸收损耗相当的低。
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气闪烁效应 是一种衰落现象。 由大气层中不同的折射率而引起电磁波的聚焦和扩
卫星移动业务
精确定时和定位系统，时分复用多址接入(TDMA) 系统
风管、散射、衍射
目前主要是C波段；降雨散射可能会影响更高频 率
2006卫星通信工程师培训
2 卫星通信的电波传播和工作频段
2、1 电波传播
大气吸收损耗 大气吸收损耗是由地球大气层的气体吸收能量引起 的。
21
大气吸收损耗随着频率的变化而变化。
降雨、冰晶
主要影响对象 大约10GHz以上的频率
C和Ku波段的双极化系统（与系统配置有关） 20
折射、大气层的多径 信号闪烁
大气层中的大气
对流层和电离层的 折射率起伏
低仰角时的通信和跟踪
对流层：10GHz以上的频率和低仰角； 电离层：10GHz以下的频率
反射多径、阻挡 传播时延、变化
系统间干扰
地表面、地球表面上的物体 对流层、电离层
跟踪遥测及指令分系统 发射阶段：对卫星进行跟踪测量，控制其准确进入 指定轨道的指定位置。
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运行阶段：对在轨卫星的轨道、位置及姿态进行监 视和校正（轨道修正和位置保持）。
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
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，以保证通信卫
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星的正常运行和工作。
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
空间分系统－通信卫星 无线电中继站
10
通信装置
电
源
遥测指令装置
装
置
控制装置
2006ห้องสมุดไป่ตู้星通信工程师培训
1 概述
1、2 卫星通信系统的基本组成
通信地球站分系统 无线电收发信台，是用户接入卫星线路的接口。
全国广播电视卫星通信工程师培训班
卫星通信系统基础
吕晶 教授 南京通信工程学院
2006年9月 南京 国家广播电视安全播出调度中心 南京通信工程学院
1
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
什么是卫星通信 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。
2
通信卫星
16
轨道位置
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、6 卫星通信的特点
卫星通信的优点 无缝隙覆盖能力 宽域的复杂的网络拓扑构成能力
17
移动性 距离不敏感性
2006卫星通信工程师培训
1 概述
1、6 卫星通信的特点
卫星通信存在的问题 时延问题 高速宽带问题
18
高性能、低误码率问题 网络控制协议优化设计问题 轨道/频谱分配与干扰协调问题
地球站
2006卫星通信工程师培训
地球站
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
“地球站”与“地面站” 地球站指在地球表面的无线电通信站，包括地面站、 机载站和船（舰）载站。
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机载站
地面站
2006卫星通信工程师培训
船（舰）载站
1 概述
1、1 卫星通信的基本概念
“视距”通信 在视线可达、“看得见”人造卫星的范围通信