卫星通信原理论文

1 引言

卫星通信，简单的说就是地球上（包括地面、水面和低层大气中）的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电波，以此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。它是一种无线通信方式，可以承载多种通信业务，是当今社会重要的通信手段之一

2卫星通信系统的基本组成

卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。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返送回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空3600Km，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般。三颗相距120°的卫生就能覆盖正个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1～10GHz频段。为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频如12GHz，14GHz，20GHz及30GHz。

3 卫星通信的主要特点：

3.1优点方面：

(1)通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。

(2)不易受陆地灾害影响。

(3)建设速度快。

(4)易于实现广播和多址通信。

(5)电路和话务量可灵活调整。

(6)同一信通可用于不同方向和不同区域。

3.2缺点方面：

(1)由于两地球站向电磁波传播距离有72000Km，信号到达有延迟。

(2)10GHz以上频带受降雨雪的影响。

(3)天线受太阳噪声的影响。

4卫星通信使用频率

(1) 频段（3.4-6.65GHz）

(2) 频段(10.95-18GHz)

(3) Ka频段(18-40GHz)

(4) L频段(1.12-2.6GHz)

(5) 其他频段(UHF,S,X,Q,V)

5 覆盖范围

5.1静止地球轨道(GEO)卫星

全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO)卫星，轨道高度大约为36 000km，成圆形轨道，只要三颗相隔120°的均匀分布卫星，就可以覆盖全球。国际卫星通信组织的Intelsat I-IX代卫星。是全球覆盖的最好例子，目前已发展到第九代。

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36000千米,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。最适合卫星通信的频率是1一10GHz频段,即微波频段、为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,如12GHz,14GHz,20GHz及30GHz。

5.2移动卫星通信

全球覆盖的移动卫星通信海事卫星通信系统Inmarsat是全球覆盖的移动卫星通信，目前工作的为第三代海事通信卫星，它们分布在大西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区，第四代Inmarsat-4卫星，已于2005年3月发射了第一颗卫星，另一颗卫星亦准备发射，它们分别定点在64。E和53。W，具有一个全球波束，l9个宽点波束，228个窄点波束，采用数字信号处理器。有信道选择和波束成形功能。

全球覆盖的低轨道移动通信卫星有“铱星”(Iridium)和全球星(G10balstar)，“铱星”系统有66颗星，分成6个轨道，每个轨道有11颗卫星，轨道高度为765km，卫星之间、卫星与网关和系统控制中心之间的链路采用ka波段，卫星与用户间链路采用L波段。2005年6月底铱星用户达12．7万户，在卡特里娜飓风灾害时，“铱”星业务流量增加30倍，卫星电

话通信量增加5倍。

全球星(Globalstar)有48颗卫星组成，分布在8个圆形倾斜轨道平面内，轨道高度为1 389km，倾角为52度。用户数逐年稳定增长，成本下降，2005年比2004年话音用户增长。

6多址联接方式

多址联接的意思是同一个卫星转发器可以联接多个地球站，多址技术是根据信号的特征来分割信号和识别信号，信号通常具有频率、时间、空间等特征。卫星通信常用的多址联接方式有频分多址联接(FDMA)、时分多址联接(TDMA)、码分多址联接(CDMA)和空分多址联接(SDMA)，另外频率再用技术亦是一种多址方式。

在微波频带,整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度,为了便于放大和发射及减少变调干扰,一般在卫星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz目前的卫星通信多采用频分多址技术,不同的地球站占用不同的频率,即采用不同的载波。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来,已逐渐采用时分多址技术,即每一地球站占用同一频带,但占用不同的时隙,它比频分多址有一系列优点,如不会产生互调干扰,不需用上下变频把各地球站信号分开,适合数字通信,可根据业务量的变化按需分配,可采用数字话音插空等新技术,使容量增加5倍。另一种多址技术使码分多址(CDMA),即不同的地球站占用同一频率和同一时间,但有不同的随机码来区分不同的地址。它采用了扩展频谱通信技术,具有抗干扰能力强,有较好的保密通信能力,可灵活调度话路等优点。其缺点使频谱利用率较低。它比较适合于容量小,分布广,有一定保密要求的系统使用。

7 卫星通信的应用范围

卫星通信的应用范围很广，涉及长途电话、传真、电视广播、娱乐、计算机联网、电视会议、电话会议、交互型远程教育、医疗数据、应急业务、新闻广播、交通信息、船舶、飞机的航行数据及军事通信等。

目前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。

国际通信方面我国运营15座国际通信卫星地球站，开通了约1万3千