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现代通信概论

现代通信概论. 电子信息工程学院 霍炎 yhuo@bjtu.edu.cn . 第 7 章 卫星通信系统. 7.1 概述 7.2 卫星通信的多址方式 7.3 卫星导航定位系统. 7.1 概述. 7.1.1 卫星通信发展简史 7.1.2 卫星通信系统的分类 7.1.3 卫星通信的特点 7.1.4 卫星通信的工作频段 7.1.5 卫星通信系统的组成 7.1.6 卫星轨道分类. 7.1 概述. 卫星通信是指设置在地球上（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地球卫星作中继站转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。

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  1. 现代通信概论 电子信息工程学院 霍炎 yhuo@bjtu.edu.cn

  2. 第7章 卫星通信系统 • 7.1 概述 • 7.2 卫星通信的多址方式 • 7.3 卫星导航定位系统

  3. 7.1 概述 • 7.1.1卫星通信发展简史 • 7.1.2卫星通信系统的分类 • 7.1.3卫星通信的特点 • 7.1.4卫星通信的工作频段 • 7.1.5卫星通信系统的组成 • 7.1.6卫星轨道分类

  4. 7.1 概述 • 卫星通信是指设置在地球上（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地球卫星作中继站转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。 • 卫星通信是在地面微波中继通信和空间电子技术的基础上发展起来的一种通信方式，它是宇宙无线通信的主要形式之一，也是微波通信发展的一种特殊形式。

  5. 7.1.1 卫星通信发展简史 • 卫星通信的起源

  6. 7.1.1 卫星通信发展简史 • 1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗低轨人造地球卫星Sputnik。 • 1958年，美国宇航局发射了“SCORE”卫星，并通过该卫星广播了美国总统圣诞节祝词。 • 1962年，美国电话电报公司发射了“电星” ，它可进行电话、电视、传真和数据的传输。 • 1964年8月，美国发射了首颗静止轨道的通信卫星“辛康姆3号”（SYNCOM-3），并利用它成功地进行了电话、电视和传真的传输试验。 • 1965年4月，INTELSAT把原名为“晨鸟” 的第1代“国际电信卫星” 射入地球静止轨道。 • 1970年4月24日，我国在酒泉卫星发射中心成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”。

  7. 7.1.2 卫星通信系统的分类 • 按照卫星的运动状态（制式） • 静止卫星通信系统 • 非静止卫星通信系统 • 随机运动卫星通信系统 • 相位运动卫星通信系统 • 按照卫星的通信覆盖区范围 • 全球卫星通信系统 • 国际卫星通信系统 • 国内卫星通信系统 • 区域卫星通信系统 7

  8. 7.1.2 卫星通信系统的分类 • 按照卫星的结构 • 无源卫星通信系统（被动卫星通信系统） • 有源卫星通信系统（主动卫星通信系统） • 按照多址方式 • 频分多址卫星通信系统 • 时分多址卫星通信系统 • 码分多址卫星通信系统 • 空分多址卫星通信系统 • 混合多址卫星通信系统 8

  9. 7.1.2 卫星通信系统的分类 • 按照用户性质 • 商用卫星通信系统 • 专用卫星通信系统 • 军用卫星通信系统 • 按照通信业务种类 • 固定业务卫星通信系统 • 移动业务卫星通信系统 • 广播电视卫星通信系统 • 科学实验卫星通信系统 • 教学、气象、导航、军事等卫星通信系统 9

  10. 7.1.2 卫星通信系统的分类 • 按照工作频段 • 特高频卫星通信系统 • 超高频卫星通信系统 • 极高频卫星通信系统 • 激光卫星通信系统 • 按照所传输信号的体制 • 模拟卫星通信系统 • 数字卫星通信系统

  11. 7.1.2 卫星通信的特点 • 优点 • 通信距离远，且费用与通信距离无关。 • 覆盖面积大，具有多址连接能力。 • 频带宽，传输容量大。 • 组网灵活。 • 通信稳定可靠，传输质量高。 • 缺点 • 通信时延较长，存在回声干扰 • 通信链路易受外部条件影响 • 存在星蚀和日凌中断现象

  12. 7.1.3 卫星通信的工作频段 • 选择工作频段时考虑的因素 • 工作频段的电磁波应能轻易穿透电离层； • 电波传播损耗应尽可能地小； • 天线系统引入的外部噪声要小； • 有较宽可用频带，与地面现有的通信系统的兼容性要好，且相互间的干扰要小； • 星上设备重量要轻，消耗的功率要小； • 尽可能地利用现有的通信技术和设备； • 与其他通信、雷达等电子系统或电子设备之间的相互干扰要小。

  13. 7.1.3 卫星通信的工作频段 • 卫星通信的频段范围 • 卫星通信的频率范围一般选在微波频段（300MHz ~ 300GHz）。 • 微波频段的特点是：有较宽的频谱，可以获得较大的通信容量；天线增益高、尺寸小；现有的微波通信设备稍加改造就可以利用。此外，考虑到卫星处于电离层之外的外层空间，而微波频率恰恰能够较容易地穿透电离层。

  14. 7.1.3 卫星通信的工作频段

  15. 7.1.4 卫星通信系统的组成 • 空间部分—通信卫星 • 地面部分—通信地面站 • 跟踪遥测指令子系统 • 监控管理子系统

  16. 7.1.4 卫星通信系统的组成 • 空间部分 • 天线子系统 • 包括通信天线和遥测 • 遥控指令天线 • 通信子系统 • 遥测与指令子系统 • 位置与姿态控制子系统 • 电源子系统 • 控制子系统 • 入轨和推进子系统

  17. 7.1.4 卫星通信系统的组成 • 地面站 • 天馈子系统 • 终端子系统 • 天线跟踪子系统 • 收发信子系统 • 电源子系统

  18. 7.1.6 卫星轨道分类 • 按轨道高度分类 • 低轨道（LEO：Low Earth Orbit）：距离地球表面大约为700 ~ 1500km； • 中轨道（MEO：Medium Earth Orbit）：距离地球表面10000km左右； • 高椭圆轨道（HEO：Highly Elliptic Orbit）:距离地球表面的最近点为1000~21000km，最远点为39500 ~ 50600km； • 同步轨道（GEO：Geostationary Earth Orbit）：距离地球表面35, 786km。

  19. 7.1.6 卫星轨道分类 • 按轨道形状分类 • 圆形轨道（e=0） • 椭圆形轨道（1>e>0） • 按轨道平面倾角分类 • 赤道轨道：i=0°，轨道面与赤道面重合。 • 倾斜轨道：0°<i< 90° ，轨道面与赤道面成一个夹角，倾斜于赤道面。 • 极轨道： i= 90° ，轨道面穿过地球的南北两极，与赤道面呈垂直状。

  20. 7.2 卫星通信的多址方式 • 7.3.1 频分多址 • 7.3.2 时分多址 • 7.3.3 码分多址 • 7.3.4 空分多址

  21. 7.3.1 频分多址

  22. 7.3.2 时分多址

  23. 7.3.3 码分多址

  24. 7.3.4 空分多址

  25. 本章小结及知识点 • 卫星通信的概念和特点 • 卫星通信的工作频段 • 卫星通信系统的组成和分类 • 卫星轨道的类型 • 卫星通信的多址方式

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