卫星通信导论上课课件-第6章_卫星移动通信系统

1、通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。
,热层（热电离层）（Thermosphere） 80 - 500 km,中间层（Mesosphere） 50 - 80 km,平流层（Stratosphere） 16 - 50 km,对流层（Troposphere） 7- 16 km,外逸层（Exosphere） 500 - 64,374 km,2019/3/2,5,卫星通信系统的传播问题,2019/3/2,6,卫星通信系统的主要技术参数,等效全向辐射功率（EIRP）定义：地球站或卫星的天线发射的功率P与该天线增益G的乘积。
表明了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的功率。
EIRP=PG，或 EIRP(dBW)= P(dBW)+G(dB) 噪声温度（Te）定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温度下的热噪声，温度以绝对温度K计。
噪声温度（Te）与噪声系数(NF）的关系为：NF=10lg(1+Te/290)dB 品质因素（G/Te）定义：天线增益与噪声温度的比值。
G/Te=G(dB)-10lgTe(dB/K。

2、多路复用是利用一条信道同时传输 多路信号的一种技术，可以解决在同一信道内同时 传送多个信号的问题。
多路复用方式可分为频分复用、时分复用、码 分复用、波分复用等。
,4,多址联接：指多个通信站的射频信号在射频信道上的复用，以实现各个通信站之间的通信。
对于卫星通信系统，多址联接指的是多个地球站发射的信号，通过卫星转发器的射频信道复用，实现各站间通信的一种方式。
常见的多址方式有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址。
多址联接和多路复用的关系：多址联接和多路复用的理论基础都是信号的正交分割原理。
但多址联接是指多个电台或通信站发射的信号在射频信道上的复用，以达到各台、站之间同一时间、同一方向的用户间的多边通信；多路复用是指一个电台或通信站内的多路低频信号在群频信道（即基带信道）上的复用，以达到两个台、站之间双边点对点的通信。
,5,单向和双向通信：按信息信号传送的方向，通信的工作方式可以分为单向通信和双向通信。
在单向通信方式中，信息只能向一个方向传送。
例如，广播、电视、遥控、无线寻呼等；在双向通信方式中，信息可以双向传送，通信双方都能收发信息。
例如，移动用户之间的通信，移动用户和固定用户之间的通信。

3、天线口径通常为0.3-2.4m，由主站应用管理软件监测和控制小型地球站。
,4,（二）VSAT的特点 VSAT系统可支持多种业务类型：数据、话音、图象等 VSAT系统可工作在C波段或Ku波段 VSAT终端天线小、设计结构紧密、功耗小、成本低、安装方便、对环境要求低 VSAT网络组网灵活、独立性强，其网络结构、技术性能、设备特性和网络管理都可以根据用户的要求进行设计和调整 可以与计算机、ISDN联网,5,（三）VSAT卫星通信网的特点 1、与地面通信网相比较，VSAT卫星通信网具有以下特点： 覆盖范围大，通信成本与距离无关 可对所有地点提供相同的业务种类和服务质量 灵活性好，多种业务可以在一个网内并存 可扩容性好，扩容成本低 独立性好，是用户拥有的专用网 互操作性好，采用不同标准的用户可以跨越不同的地面网而在同一个VSAT网内进行通信 传播时延大,6,2、与传统卫星通信网相比较，VSAT卫星通信网具有以下特点： 面向用户而不是面向网络 小口径天线，天线口径0.3-2.4m 智能化功能强，可无人操作 低功率的发射机，一般几瓦以下 集成化程度高，VSAT从外表看只分为天线、室内单元（IDU）和。

4、系统中的纠错码： 级联码（RS码卷积码） 级联码的结构： 外码：RS码（标准：（204，188） 内码：卷积码（包括：（2，1，7）或打孔卷积码） 交织器,级联码的性能,8.4 卫星数字电视传输标准,国际卫星数字电视传输标准 欧洲：DVB-S (数字电视传播标准DVB的卫星部分 ) 美国： ATSC 的卫星直播部分(Advanced Television Systems Committee) Direct TV 日本：ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting),DVB-S传输标准,适用范围：Ku波段（11/12GHz）传输多路标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）的信道编码和调制系统 主要内容：发送端的系统结构与信号编码、调制等方式 。
,DVB-S传输标准,发送端系统结构,DVB-S传输标准,信源部分：MPEG2标准 信道部分：1. RS+交织卷积级联编码2. 升余弦滚降滤波QPSK调制 DVB-S支持的传输速率,我国的卫星数字电视传输标准,1999年标准：与DVB-S大体一致，两点修改： 将频段扩展到C频段 增。

5、坐标系、大地坐标系、天球坐标系 时间体系：世界时、原子时、协调时、GPS时 定位一般原理 测距定位 测速定位 测角定位,9.2.1 坐标系和时间体系,地球固定坐标系与惯性坐标系,协议地球坐标系,概念：地球的极移 协议地球坐标系 CIO: 国际协议原点 CTP：协议地球坐标系 WGS84 坐标系,大地水准椭球、基准椭球,WGS-84 基准椭球参数,基准椭球下的地理坐标,基准椭球下地理坐标与空间直角坐标的关系1地理坐标变换到直角坐标,以WGS-84椭球为基准，地球上任一点的地理坐标，即（，H），可以以下式变换到WGS-84三维直角坐标 (X, Y, Z )：X = ( N +H ) cos cos Y = ( N +H ) cos sin Z = N (1 - e2 ) + H sin 式中,由直角坐标(X, Y, Z ) 变换到地理坐标的逆变换式为：,基准椭球下地理坐标与空间直角坐标的关系2直角坐标变换到地理坐标,第二式中，右端的N是纬度的函数，因此，需要迭代求解纬度，直至收敛，然后由第三式求解大地高H。
,天球与天球。

6、用领域,4,引言 续1,西欧卫星转发器数目的供求情况,5,卫星宽带通信系统结构,卫星宽带通信系统的主要功能为用户或用户群提供Internet骨干网络的高速接入 作为骨干传输网络，连接不同地理区域的Internet网络营运商 为了独立于地面网络，多数卫星宽带通信系统将使用微波或激光星际链路实现系统的卫星互联，构成空间骨干传输网络 由于卫星链路的传输损耗大，在高传输速率情况下，要求用户使用具有较大口径的接收和发射天线。
因此，短时间内卫星宽带系统将无法支持手持终端的移动中高速通信。
,6,卫星宽带通信系统结构 续1,交互式卫星宽带接入系统结构,7,卫星宽带通信系统结构 续2,非对称卫星宽带接入系统结构,8,卫星宽带通信系统结构 续3,卫星宽带骨干传输系统结构,9,卫星TCP技术,TCP协议概况 面向连接的、端对端、进程对进程的可靠传输协议，为用户提供字节流传输服务 基于不可靠的IP服务来提供可靠的数据传输，采用了端对端流量控制、拥塞控制和差错控制机制来保证服务的可靠性 使用滑动窗口协议来实现端对端流量控制 使用慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法来完成拥塞控制 。

7、在围绕大物体（地球）运动时的轨道是一个椭圆，并以大物体的质心作为一个焦点 第二定理（1605年）小物体（卫星）在轨道上运动时，在相同的时间内扫过的面积相同 第三定理（1618年）小物体（卫星）的运动周期的平方与椭圆轨道半长轴的立方成正比关系,6,卫星运动规律与轨道参数 续1,开普勒定理的图形描述,7,卫星运动规律与轨道参数 续2,卫星轨道形状参数 偏心率e ：决定了椭圆轨道的扁平程度，当e =0时，椭圆轨道退化为圆轨道 轨道半长轴a ：远地点与椭圆轨道中心C 的距离 轨道半短轴b ：近地点与椭圆轨道中心C 的距离 e 、a 和b 满足关系,8,卫星运动规律与轨道参数 续3,卫星轨道形状参数 半焦距 ：地心与椭圆轨道中心的距离 r ：卫星到地心的瞬时距离，对椭圆轨道是个时变量，对圆轨道可看作常数 远地点 (apogee)：地心与椭圆轨道中心的距离 近地点 (perigee )：地心与椭圆轨道中心的距离,9,卫星运动规律与轨道参数 续4,卫星轨道的极坐标表达式卫星椭圆轨道的极坐标表达式为式中：是瞬时卫星-地心连线与地心-近地点连线的夹角，是卫星在轨道面内相对于近地点的。