1、第3章 现代传输技术,3.1 光纤通信 3.2 移动通信 3.3 数字微波通信 3.4 卫星通信 习题,3.4 卫星通信技术,什么是卫星通信利用人造卫星构建的通信系统技术相当于中继站升到天空的微波通信卫星通信可以是电信网中的传输链路 地位相当于地面接力微波通信、光缆独立的通信网络 例如：卫星电视广播、卫星移动通信系统、VSAT系统等 可能与公网连接或者不连接,与微波通信不一样的地方距离长坏处 衰减大 时延长好处 可快速建立通信系统，成本与距离无关 便于广播 便于移动 便于多址通信,与微波通信不一样的地方卫星可能在动坏处 多普勒 天线跟踪 卫星会转到坏的方向好处 卫星会转到好的方向 存储转发模式
2、下，单星可覆盖全球,卫星通信发展卫星通信实验期（19541964） 无源卫星实验 有源卫星 椭圆轨道、同步轨道卫星通信实用阶段（1964） Intelsat Inmarsat 铱系统 全球星,卫星通信的特点通信距离远，通信成本与距离无关以广播方式，易于实现多址通信通信容量大，业务种类多,卫星通信技术特殊性先进的空间电子技术信号时延大卫星姿态控制其他,卫星通信使用的频率,110G最理想此频段已给地面微波 卫星也用，但需注意干扰10G以上降雨的影响不可忽视 天线可以小一些,卫星通信系统组成星上系统（空间分系统）地球站跟踪遥测及指令分系统监测管理分系统,卫星轨道轨道不同将导致技术的差别GEO：地球同
3、步卫星 衰减大，覆盖全球需要的星少 ，发射成本高HEO：高轨卫星 高倾斜轨道覆盖特定地域MEO：中轨卫星 衰减小，需要的星多LEO：低轨卫星 兼有高低轨的优缺点,卫星轨道圆轨道、椭圆轨道赤道轨道、倾斜轨道、极轨卫星高轨道 覆盖好、通信时间长，但距离长低轨道 覆盖小、通信时间短，但距离近,卫星通信多址技术FDMA 单址载波 多址载波 单路单载波TDMACDMASDMA随机多址,卫星通信系统的业务固定业务（FSS）为固定点提供双向通信 话音、数据广播业务（BSS）点到面的单向传输 电视广播、音频广播、IP广播移动业务（MSS）为移动终端提供通信业务 移动到移动 移动到固定,固定业务以Intelsa
4、t为代表，包括许多的国际及国内卫星系统业务包括国际国内电话 电视节目传送 数据业务：电报、传真、电子印刷、Internet链路等,广播业务 也称 DBS（Direct Broadcasting Satellite） Broadcast Satellite Service (BSS) Direct To Home (DTH) service 特点 Link between terminal and public Home dishes 小天线、机顶盒 广播卫星的制式 模拟 FM方式传输全电视信号 数字 DVB-S MPEG2: 压缩、组成MPEG流 FEC: RS+CC QPSK 多址 FDMA
5、为主，也有TDMA,广播卫星,Intelsat组织及其系统1965年成立，世界性的商业组织;世界上最早、发展最迅速、遍及全球的国际卫星通信系统;承担大部分国际通信业务和全球性电视广播业务。,Intelsat卫星发展,Intelsat业务100多种业务；国际电话、电视为主要业务；数据业务：电报、传真、电子印刷等。,同步卫星通信系统三颗星覆盖全球不能覆盖极地多数卫星通信系统用GEO例如： 干线传输（电信） VSAT（企业） 电视直播 某些移动系统,星蚀与日凌星蚀地球挡住了太阳 太阳能电池日凌地球站、星、日成一条线，地球站直指太阳 太阳辐射,卫星姿态控制保证通信天线指向地球的预订区域陀螺原理自旋稳定
6、：消旋三轴稳定方向探测：地球、太阳等的红外辐射,波束全球波束 覆盖卫星所见的地球表面半球波束点波束赋形波束 只覆盖特定地理区域（如中国）波束越窄，则 星上的天线增益越高 利于频率复用,若干术语仰角高仰角好方位角星下点星地距离用来算损耗及时延转发器：transponder=数字微波之中继站 转发器一般为射频转接,若干术语星上处理使转发器有后处理功能再生式转发 星上交换,移动卫星通信系统移动卫星通信系统特点范.艾伦辐射带（高能粒子带） 1500km5000km 13000km20000km 卫星多波束技术 移动台和卫星在移动，带来多径 众多移动台共享卫星，需要合理的多址方式和信道分配方式 移动台要
7、求小型化高轨移动卫星通信系统（GEO）中轨移动卫星通信系统（MEO）低轨移动卫星通信系统（LEO）,移动卫星通信系统移动卫星通信系统特点范.艾伦辐射带（高能粒子带） 1500km5000km 13000km20000km 卫星多波束技术 移动台和卫星在移动，带来多径 众多移动台共享卫星，需要合理的多址方式和信道分配方式 移动台要求小型化高轨移动卫星通信系统（GEO）中轨移动卫星通信系统（MEO）低轨移动卫星通信系统（LEO）,系统结构,结构ISC(international switching center)NCC(Network Control Center)： 管理波束频率，发布路由信息S
8、CC（Satellite Control Center）： 控制卫星的轨道及位置ISL（Inter-Satellite Link）,频率Mobile link（星到用户） little LEO 用140M、450M； Big LEO 用1.6G、2.5GFeeder Link （星到关口站）5/7GHz,15GHz,and20/30GHzISL: 星际 23G、60G,系统与网络移动性管理： mobility management(MM)无线资源管理： radio resource management (RR)呼叫控制： connection/call control(CC)切换： Hand
9、over （HO）星际路由 ISL routing,系统与网络MM 处理用户位置不确定的问题 位置登记： Location update 寻呼：Paging 漫游：RoamingRR 有效管理无线信道资源 Fixed channel allocation Channel borrowing Dynamic channel allocation,系统与网络CC 呼叫的建立、撤销Handover 通话过程中的切换 波束切换、卫星切换、关口切换ISL routing 选择为MS及GW服务的卫星 选择星间路由,与地面移动的互联,Inmarsat移动卫星通信技术高轨道系统，采用同步轨道应用范围 海事、航
10、空、陆地业务 电话、电传、传真、电子邮件和数据连接 飞行数据、位置与状态的报告 运输车队的调度、位置报告、车队管理等,Inmarsat移动卫星通信技术,Inmarsat移动卫星通信技术4颗同步卫星，并有备用星 大西洋区：东区：西经16度 大西洋区：西区：西经54度 印度洋区：东经65度 太平洋区：东经178度 卫星转发器执行频率转发功能 岸到船：从6GHz 1.5GHz 船到岸：从1.6GHz 4GHz,ICO（中圆轨道系统，Intermediate Circular Orbit）主要投资人： Inmarsat，含中国移动中轨道系统提供话音和低速数据业务 轨道10355km，102颗星 每颗卫
11、星提供163点波束 波束位置固定（不随星动） TDMA方式，25KHz带宽上6个时隙 弯管转发器（ Bent Pipe ）,ICO: 覆盖及波束,GlobalStar（全球星系统）美国LQSS于1991年提出不单独组网，是地面网的延伸 bent pipe transponder 卫星只是一个联接手机到GW的弯管采用CDMA技术覆盖地球南北纬80度范围 星必须能看见GW,GlobalStar（全球星系统）,GlobalStar（全球星系统）: 空间段488颗星 8条轨道，轨道高1389km 倾角52度覆盖半径：3800km可同时看到两颗星、卫星分集,GlobalStar,GlobalStar,覆
12、盖区与波束,GlobalStar,覆盖区与波束,GlobalStar（全球星系统）:地面段关口站 与网控中心相连，且与地面网相连 用户至卫星、卫星至关口采用CDMA技术 每个关口可与3颗星同时通信 呼叫建立和处理在关口进行卫星控制中心 控制卫星姿态、运行轨道纠正、卫星波束切换网络控制中心 通过分组网与各关口站相连 完成数据库管理、计费和呼叫路由选择、接入系统管理 各国都有自己的网控中心，控制本国用户,GlobalStar（全球星系统）:地面段,网关图,GlobalStar（全球星系统）:地面段,GlobalStar（全球星系统）:用户段,铱系统Motorola于1990年发布计划1998年底，
13、全部66颗卫星发射成功1999年8月申请破产保护2000底被美国铱星公司收购,铱系统采用星上处理及星际链路 用户可以不经过地面网相连 等效于将地面移动系统搬到天上 转发器不是bent pipe极轨卫星 100覆盖全球可提供地球上任意两点之间的无线连接 真正意义上的全球覆盖,铱系统,铱系统6个极地轨道，倾角86.4度 每轨11星，每星48波束覆盖半径：2209km轨道周期：100分钟零28秒 地面固定点平均可视时间9分钟 同时可见12颗星,铱系统,覆盖区与波束,铱系统,铱系统,铱系统：传输方式FDMA/TDMA混合多址结构 10.5MHz带宽分成240条信道 每条信道TDMA为4个用户 制式 FDMA/TDMA/TDD/QPSK 突发方式 50kbps （8.64ms 432bit ）,铱系统用户段 用户终端，全球寻呼、语音、低速数据地面段地面关口 与地面网底接口地面控制中心 遥控、遥测、卫星姿态控制、轨道控制网控中心 整个卫星网的管理,铱系统用户段 用户终端，全球寻呼、语音、低速数据地面段地面关口 与地面网底接口地面控制中心 遥控、遥测、卫星姿态控制、轨道控制网控中心 整个卫星网的管理,习 题 36什么是同步卫星通信？它有哪些优缺点？ 41什么是卫星通信的日凌中断现象？ 42静止通信卫星主要由哪几部分组成？各分系统的功能是什么？,
