卫星通信系统

卫星通信系统题目：卫星移动通信系统

学院：信息工程与自动化学院

姓名：张永明

学号：200710404207

班级：通信072班

指导教师：彭艺

摘要

随着信息社会化的快速发展与需求扩大，传统的地球静止轨道（GEO）卫星通信已不能满足市场要求。而随着卫星发射技术的进一步成熟和小型卫星技术的进展，利用非静止轨道（NGEO，它又可分为低轨道LEO，中轨道MEO和高轨道HEO等）卫星组网完成新的通信功能（如移动通信和大容量通信）已进入了人们的视野。正因为卫星移动通信系统（MSS）的市场与发展前景如此之诱人；近些年来一些全球性大公司都纷纷研究开发各类LEO／MEO／HEO ／GEO卫星移动通信系统。卫星移动通信系统通常又可分为区域性移动通信系统和全球性移动通信系统。区域性移动通信主要采用地球静止轨道移动通信卫星；如国际移动卫星组织（原国际海事卫星组织）的“国际移动卫星”系统（INMARSAT）。建立卫星移动通信系统可以覆盖区内的小型、低成本终端能通过卫星链路与其他用户进行通信，才是真正意义上的解决了通信网的全面覆盖问题。这种利用卫星移动通信系统来体统基本的通信业务的方法，经济见效快，对发展中国家具有普遍意义。

关键字

卫星移动通信技术特点自动跟踪系统工作原理 TDMA CDMA FDMA 一卫星移动通信系统的技术特点及难点

卫星移动通信是系统庞大、技术复杂的现代化通信系统，它的主要技术特点和难点是：（1）卫星天线的波束应能适应地面覆盖区域的变化并能保持指向，用户移动终端的天线必须能在移动中保持对卫星的指向，或者是全方向性天线。

（2）因为移动终端的EIRP值有限，对空间段的卫星转发器及星上天线都必须专门设计。

（3）工作频段的下限由适合于移动地球站的小口径天线所能达到的增益而定，上限则受到雨衰等因素制约，因此一般只能在200 MHz～10 GHz之间。

（4）多颗卫星构成的卫星星座，需要建立星间通信链路和星上处理、星上交换系统，也需要在地面建立具有交换和处理能力的关口站。

（5）卫星覆盖区域的大小与卫星轨道高度和卫星个数有关。

（6）采用GE0轨道需要的卫星个数少，但传播延时大，无法覆盖南北极地区；采用中、低轨道卫星传播延时小，损耗也小，手持终端容易实现，但卫星个数多，系统复杂。

（7）卫星移动通信最大特点是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务,是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸,在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具独特的优越性。卫星移动通信系统,按所用轨道分,可分为静止轨道(GEO)和中轨道(MEO)、低轨道(LEO)卫星移动通信系统。GEO系统技术成熟、成本相对较低,目前可提供业务的GEO系统有INMARSAT系统、北美卫星移动系统MSAT、澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统;LEO系统具有传输时延短、路径损耗小、易实现全球覆盖及避开了静止轨道的拥挤等优点,目前典型的系统有Iridium、Globalstar、Teldest 等系统;MEO则兼有GEO、LEO两种系统的优缺点,典型的系统有Odyssey、AMSC、INMARSMT-P系统等。另外,还有区域性的卫星移动系统,如亚洲的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8系统等。

二卫星移动通信系统的组成

卫星移动通信主要的两个组成部分分别是自动跟踪系统和卫星通信系统

1、自动跟踪系统：卫星自动跟踪系统是天线在载体运动时对准卫星的正确指向。

（1）天线系统：卫星天线的工作状态是三维运动的。采用卸载和储力减小天线传动时的负载惯量。因为各种运动力的影响，卫星的位置在不断地漂移，其姿态也在细微地改变，天线能减少指向误差。

（2）伺服系统：采用位置环或速度环控制方式，使用模拟硬件进步电路响应速度，减小伺服跟踪系统的动态滞后误差。

（3）数据处理：计算平台，对误差信号、载体的动态信号进行处理，计算出天线的控制信号。

（4）载体丈量：

上海卫星电视安装卫星移动通讯系统对运动载体与卫星的丈量提出极高的要求。

捷联式惯性导航系统丈量出载体的变化量，天线根据跟踪参数实时调整指向。捷联式惯性导航系统的主要设备是激光陀螺，激光陀螺是在光学干涉原理基础上发展起来的新型导航

仪器参对物体进行精确定位。

石英挠性摆式加速度计是由熔融石英制成的敏感元件，挠性摆式结构装有一个反馈放大器和一个温度传感器，用于丈量沿载体一个轴的线加速度。

2、卫星通讯系统：卫星通讯系统是将上行信号传输到卫星，卫星转发器传送下行信号到地面卫星接收系统；或单方向接收卫星信号设备。卫星电视双向传输的主要设备有：编/解码器、调制/解调器、上/下变频器、高功率放大器、双工器和低噪声放大器。

三卫星移动通讯系统工程原理

载体在运动过程中，因为姿态和地舆位置发生变化，会使卫星天线的指向偏离卫星，造成通讯间断。必需对载体的这些变化进行隔离，使天线始终对准卫星。这是天线不乱系统要解决的主要题目，也是移动载体进行不中断卫星通讯的条件。

位置的经度和纬度相对水平面的初始角。根据其姿态及地舆位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线仰角，在保持仰角对水平面不变的条件下滚动方位，并以信号极大值方式自动对准卫星。

载体运动过程中，丈量出载体姿态的变化，通过数学平台的运算，变换为天线的误差角，通过伺服系统调整天线方位角、俯仰角、极化角，保证载体在变化过程中，天线对星在划定范围内，使卫星发射天线在载体运动中实时跟踪地球同步卫星。

跟踪方式有自动跟踪和惯导跟踪两种。自动跟踪是依赖卫星信标进行天线闭环伺服跟踪；惯导跟踪是利用陀螺导组合敏感载体的变化进行天线跟踪。这两种跟踪可根据现场情况自动切换。

当系统对星完毕转入自动跟踪后，以自动跟踪方式工作；同时，惯导系统也进入工作状态，并不断输出天线极化、方位和俯仰等数据。

当因为遮挡或其它原因引起天线信标信号间断时，系统自动切换到惯导跟踪方式。同时，利用提高前辈的卫星移动通讯系统传输广播电视信号，可完全达到现场转播效果。

载体可在20-100KM/H的行驶速度下通过卫星双向传送或接收卫星信号、电视信号，运动载体在运动过程中不中断进行卫星通讯。

四卫星移动通信目前采用的连接技术

目前,卫星移动通信主要采用TDMA和CDMA多址联接技术,不过CDMA技术被认为是更