卫星通信论文

卫星通信论文

论文题目：卫星通信与星座设计

学院：信息工程与自动化学院

专业：通信工程

摘要

介绍了通信卫星轨道与星座设计所需的基础理论知识，探讨了我国的同步轨道星座设计、卫星轨道与星座研究与应用现状，并对国外几种典型的卫星星座作了简要介绍。

关键字：卫星轨道星座设计同步轨道

前言

随着信息时代的来临，以卫星技术为核心的空间技术在人类社会政治、军事、经济等领域的战略地位日益提高，卫星技术在通信广播、导航定位授时、遥感、地球资源和环境监测、军事侦察、测绘和气象等方面的能力，已经体现并将在更广和更深程度上体现其对信息革命的巨大推动作用。卫星轨道与星座设计是卫星通信系统设计中极为关键的组成部分，它不仅涉及系统的功能实现，而且也关系到系统的建设成本、维护管理的复杂程度以及未来系统扩展和性能提升的需要。一个成熟的星座方案应该是多种因素的折衷．所以，科学合理地设计卫星星座具有极大的经济价值和军事价值。

第一章卫星通信概述

1.1概念

卫星通信是指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．由这个定义可以看出，卫星通信实际上就是利用通信卫星作为中继站的一种特殊的微波中继通信方式。’

1.2特点

卫星通信具有其他通信方式不可比拟的特点：

一是覆盖面积大，通信距离远，且通信的成本对距离不敏感。二是通信频带宽，传输容量大，适于多种业务。三是组网灵活，路由简洁，网络建设速度快，成本低。

当然，卫星通信也有不足：一是保密性差．二是易受干扰。三是生存能力差。

四是误比特率高、时延长．

1.3种类

按卫星轨道的形状、倾角、高度和运转周期，可把卫星轨道分为以下几类。

1．按卫星轨道形状分类

按轨道形状分类，卫星轨道可分为圆轨道和椭圆轨道两类．

2．按卫星轨道平面倾角分类

卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角，称为卫星轨道平面的倾角，记为i。根据卫星轨道倾角i的不同，通常把卫星轨道分为三类：赤道轨道．待o．，轨道面在赤道上。同步卫星就位于此轨道平面上。

极地轨道。i=9(Y，轨道面穿过地球南北极。如“Iridium”系统。

倾斜轨道。0

3．按轨道高度分类

地球外层空间有两个高能辐射带，即范．艾伦带(Van Allenbelt)。内范．艾伦带范围是1500．6000km之间，外范．艾伦带范围是15000,-,20000kin之间，这两个辐射带对人造卫星的损害很大，不能作为卫星的轨道。这样两个辐射带把地球外层空间划分成三个区域，有四种类型的轨道，即同步轨道(GEO)高度36000kin，中轨道(A伍0)，高度为8000—12000km，低轨道(LEO)，高度为1500km以下。还有高椭圆轨道(HE0)，近地点500km，远地点40000kin。

第二章国外几种典型同步星座系统介绍

2.1国际电信卫星(咖LSAT)系统。

INTELSAT系统圆是国际电信卫星的缩写，INTELSAT系统承载了绝大部分国际业务。其业务覆盖了三个主要区域：大西洋区(AOR)、印度洋区(IOR)和太平洋区(POR)。对每个区域，卫星定位于该大洋上空的同步轨道上，用来提供越洋电信路由。．

2.2北美移动卫星通信(MSAT)系统

MSAT系统是美国、加拿大共同开发的区域性移动卫星通信系统，其空间段有两颗同步卫星，该系统可为地面固定网或为车辆、船舶等大型移动台提供业务。

2.3亚洲蜂窝系统(Aces)

Aces系统空间段采用功能强大的同步轨道通信卫星，具有星间处理能力，其星上转发器采用高功率放大器，有两副大口径天线，能大大降低地面手持机的有效全向辐射功率(E 琢T)和品质因数(G厂r)，从而可真正实现服务区内的个人移动通信需求。而这种系统是对区域覆盖设计的，其建设成本相对低轨星座系统而

言非常低，对我国这样的发展中国家极有吸引力．

第三章我国的同步轨道(GEO)星座设计

3.1引言

由于轨道高度高、覆盖范围大、能突破地理限制实现远距离、大容量通信，在国际通信中占据了主导地位。据统计，目前世界上80％的洲际通信业务和百分之百的洲际电视转播已由卫星担负。同步轨道卫星业务也已从早期单纯的广播，话音业务向话音、数据、文本、图像、视频等多媒体业务发展，而且正向着卫星宽带接入、卫星远程教育、卫星远程医疗领域延伸。

轨道刚通信卫星发射技术复杂，而且链路损耗大、传输时延长，要求地面终端有较高的EIRP(等效全向辐射功率)和G厂r(接收机品质因子)，不利于终端小型化以及个人通信的发展．而中、低轨道(MEO、LEO)卫星通信系统则在发展全球通信方面具有显著的优势，但因其系统建设成本高昂、空问段技术(如星座设计与控制、星上处理、切换技术、星间链路等)非常复杂，而且需要在全球范围内建立卫星控制站和通信关口站。我国是发展中国家，经济发展水平不高，卫星通信技术、航天技术、控制技术等方面跟国外相比还有相当的差距，在我国现阶段发展中、低轨道卫星通信系统无论在技术上、还是在经济上都不现实，所以现阶段我国应当把卫星通信的重点放在以同步轨道通信卫星为空间平台的区域卫星通信系统上。比较其他各种方案，同步轨道星座系统无疑是实现我国国内通信，特别是解决边远地区通信，发展广播电视、远程教育、远程医院以及宽带接入等卫星新业务的最佳选择，而且，通过研制新型大功率通信卫星，还可建设基于GEO的区域移动卫星通信。参考外军通信发展现状，我们应该把基于GEO星座作为建立未来新型军事战略、战术卫星通信系统的空间平台。

3.2同步轨道(GEO)设计基础

同步轨道中的卫星相对于地球是同步的，要使一条轨道成为同步，需要满足三个条件：卫星必须与地球旋转相同的速度向东运动；

轨道必须是圆的；

轨道的倾角必须是零度．

3.3我国的地理特性

我国地理跨度大，东西方向从东经730到东经1350，南北方向从北纬40到北纬53。