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第六章衛(wèi)星傳輸?shù)幕纠碚摰?頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.1衛(wèi)星通信概述6.1.1衛(wèi)星通信的基本概念

1.衛(wèi)星通信?衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在多個地球站（衛(wèi)星接收站）之間進(jìn)行的通信。2.通信衛(wèi)星的作用?

相當(dāng)于離地面很高的微波中繼站。第2頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三衛(wèi)星通信的示意圖A、B、C、D、E分別為地球站。并且他們都能同時看到衛(wèi)星，那么，他們之間可經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號進(jìn)行時實(shí)通信。第3頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三3.立即轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星通信？在只用一顆衛(wèi)星工作的情況下,只有那些(如A、B兩地球站)能同時“看”到衛(wèi)星的地球站方可利用衛(wèi)星相互轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號進(jìn)行實(shí)時通信.稱為立即轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星通信。4.延遲轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星通信？當(dāng)兩個地球站，若不能能同時“看”到衛(wèi)星,又要利用衛(wèi)星進(jìn)行通信時,只能采用延遲轉(zhuǎn)發(fā)式.第4頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三5.同步(靜止)衛(wèi)星全球通信系統(tǒng)

用三顆靜止衛(wèi)星的等間隔配置在地球赤道平面內(nèi),這樣三顆衛(wèi)星就可覆蓋整個地球表面,只有南北極附近存在盲區(qū).這三顆衛(wèi)星運(yùn)行周期為24小時,運(yùn)行軌道在赤道所決定的平面內(nèi)，定點(diǎn)高度約為35800Km，衛(wèi)星與地球作切線,其夾角17.340的衛(wèi)星組成。第5頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三

圖7.2.

靜止衛(wèi)星覆蓋區(qū)

第6頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.1.2衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

1.衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)

(1)通信距離遠(yuǎn)，覆蓋區(qū)域大(2)可進(jìn)行多址通信(3)通信頻帶寬，傳輸容量大。由于衛(wèi)星通信使用的是微波頻段（300MHz以上），因而可用頻帶寬、傳輸容量大，目前，衛(wèi)星通信的傳輸帶寬可達(dá)500MHz，可傳送10萬路以上的電話信號。

(4)機(jī)動靈活(5)通信線路穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高第7頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（1）靜止衛(wèi)星的發(fā)射與控制技術(shù)比較復(fù)雜。受太陽能電池的壽命和控制用燃料重量等的限制，衛(wèi)星的工作壽命僅約為7年。

(2)地球高緯度地區(qū)的通信效果不好，兩極地區(qū)為通信盲區(qū)。(3)存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象(4)衛(wèi)星通信傳輸距離太長，因而信號傳輸?shù)臅r延較大。

2.靜止衛(wèi)星通信的不足之處第8頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.1.3衛(wèi)星通信的使用頻段衛(wèi)星通信的使用頻段雖然也屬于微波頻段（300MHz—300GHz），但由于衛(wèi)星通信電波傳播的中繼距離遠(yuǎn)：要受到對流層中的氧、水和雨、霧的吸收和散射衰減影響；受到宇宙噪聲的影響。衛(wèi)星通信工作頻段的選擇是一個很重要的問題，它將影響到系統(tǒng)的傳輸容量，地球站與轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射功率，天線口徑尺寸的大小和設(shè)備的復(fù)雜程度以及成本的高低等。第9頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三大氣中各種吸收衰減宇宙噪聲與頻率的關(guān)系頻率（GHz）

第10頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三在0.3～10GHz范圍內(nèi)大氣吸收衰減最小，因此稱此頻段為“無線電窗口”，在衛(wèi)星傳輸中應(yīng)用最多。在30GHz附近也有一個衰減的低谷，常稱為“半透明無線電窗口”。選擇工作頻段時，應(yīng)選在這些“窗口”附近。天線接收的外界噪聲要?。簭慕档徒邮障到y(tǒng)噪聲的角度來考慮，工作頻段最好選在l～10GHz之間工作。綜述兩方面考慮，衛(wèi)星通信的工作頻段一般選在l～10GHz范圍內(nèi)較為適宜，而且最理想的頻段是在4～6GHz附近，該頻段帶寬較寬，便于利用成熟的地面微波中繼傳輸技術(shù)，天線尺寸相對來講也比較小。由圖看出，頻率選擇主要受大氣層及外界噪聲的影響：第11頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三國際電聯(lián)給衛(wèi)星通信的頻段分配為

1--300GHZ1.特高頻（UHF）波段400／200GHz2.L波段1.6／1.5GHz;3.C波段6／4GHz;4.X波段8／7GHz;5.Ku波段14／11GHz，14／12GHz6.Ka波段30／20GHz上述工作頻段也不是絕對的，隨著通信業(yè)務(wù)的增長，人們正在探索應(yīng)用更高的頻段，直至光波頻段。

第12頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三波段使用

1.早期使用C波段（4/6GHz）:目前大部分民用通信衛(wèi)星，尤其是商用衛(wèi)星使用4／6GHz頻段，上行為5.925~6.425GHz，下行為3.7~4.2GHz，轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為500MHz。

許多國家的政府和軍事衛(wèi)星使用7／8GHz，上行為7.9~8.4GHz，下行為7.25~7.75GHz。2.近期擴(kuò)展的Ku波段（11／14GHz）:上行采用14~14.5GHz，下行采用11.7~12．2GHz，或10.95~11.2GHz，3.實(shí)驗(yàn)使用Ka波段（20／30GHz）：上行為27.5~31GHz，下行為17.7~21．2GHz。第13頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.2衛(wèi)星傳輸線路

A、B兩個地球站通過衛(wèi)星進(jìn)行通信的衛(wèi)星傳輸線路是由收發(fā)端地球站，上、下行無線傳輸線路、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。

第14頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三若地球站A所屬用戶要和B地球站所屬用戶通話：A站用戶衛(wèi)星，上行頻率f1衛(wèi)星B站用戶，下行頻率f2B站的用戶要與A站的用戶通話時，與上述過程相似。不過B站的上行頻率要用f3，而且；下行頻率用f4，而且，以避免工作中的相互干擾。此情況下，任意兩個地球站進(jìn)行雙向通信必須占用4個頻道。第15頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.2.1衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中存在的噪聲和干擾

接收機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外噪聲的來源第16頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中存在的噪聲和干擾：

1．太陽系噪聲

2．宇宙噪聲和大氣噪聲3．降雨噪聲

4．地面噪聲

5．干擾噪聲

天線接收到噪聲的大小可以用天線的等效噪聲溫度Ta表示。

第17頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.2.2接收機(jī)的載噪比C/N與地球站性能因素G/T值

1.接收機(jī)輸入端的信號功率接收點(diǎn)的信號功率為：自由空間傳播損耗（GT、GR為1時）:

第18頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三也可進(jìn)一步寫為第19頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2.接收機(jī)輸入端的噪聲功率N由電子線路分析可知，當(dāng)接收機(jī)阻抗匹配時，外部噪聲折算到接收機(jī)輸入端的噪聲功率為：

接收端匹配時的熱噪聲功率為N=kTB式中:k=1.38×10-23J／K為波爾茲曼常數(shù)，T為接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度，B為等效噪聲帶寬.

第20頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三3.接收機(jī)輸入載噪比C/N和地球站性能品質(zhì)因數(shù)G／T值（1）接收機(jī)輸入端的信號載波功率，線路噪聲之比為載噪比：

①［C/N］=［PT］+［GT］+［GR］-［Lp］-［kTB］

②［C/N］=［EIRP］+［GR］-［LP］-［kTB］式中:［EIRP］=［PT］+［GT］=10lg(PT·GT)稱為有效全向輻射功率。

第21頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（2）上行線路［C／N］U［C/N］u=［EIRP］g

+［GRS］-［LPU］-［kTsatBsat］式中：［EIRP］g為地球站有效全向輻射功率，［GRS］為衛(wèi)星接收天線增益，［LPU］為上行傳播衰減；Tsat為衛(wèi)星接收系統(tǒng)的噪聲溫度；Bsat為衛(wèi)星接收系統(tǒng)的帶寬。第22頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（3）下行線路［C／N］D[C/N］D=［EIRP］s+［GR］-［LpD］-［kTtB］式中：［EIPR］S為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的有效全向輻射功率，［LPD］為下行傳播衰減，［GR］為地球站天線接收增益，Tt為地球站接收系統(tǒng)的噪聲溫度；B為地球站接收系統(tǒng)帶寬。

第23頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三由上式可以看出，當(dāng)設(shè)計(jì)好衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的有效全向輻射功率[EIRP]s之后，若地球站的工作頻率、接收系統(tǒng)帶寬以及下行線路傳輸衰減數(shù)值一定，則接收系統(tǒng)輸入端載噪比將由

決定,因而稱為地球站性能因素，簡寫。

值越大，值也越大，表現(xiàn)出地球站接收系統(tǒng)性能越好。地球站性能因素G/T值

第24頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三例如，國際衛(wèi)星組織規(guī)定，A型標(biāo)準(zhǔn)地球站在4GHz，仰角5o時的[G/T]≥40.7dB/K，而對其他頻率工作下的性能因素做出的規(guī)定為：[G/T]＝40.7＋20lgf/4式中，工作頻率f的單位是GHz。第25頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三若考慮整個衛(wèi)星線路時，［C/N］中噪聲溫度擴(kuò)展為地球站輸入端的噪聲三部分之和T=Tu+Ti+TD

或以噪聲功率方式可表示為：N=kTB=k(Tu+TD+Ti)B式中:Tu:上行線路噪聲溫度;Ti:衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的交調(diào)噪聲溫度;TD:下行線路噪聲溫度.(4)整個衛(wèi)星線路的C/N第26頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.2.3衛(wèi)星通信的

（接收系統(tǒng)的品質(zhì)因素）

模擬通信系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)信噪比S／N，數(shù)字通信系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)載噪比C／N,它們的值是帶寬函數(shù)。缺乏一般性,對不同帶寬的系統(tǒng)不便比較，改用C／T(與帶寬無關(guān))值表示。C/T=C/N·k·BT是接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度，包括TU，TD，Ti。第27頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三1.熱噪聲對上下行線路C／T的影響(1)上行線路[C／T]U值為了說明上行線路[C/T]U值與轉(zhuǎn)發(fā)器輸入信號功率的關(guān)系，引入

轉(zhuǎn)發(fā)器的靈敏度：當(dāng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器達(dá)到最大輸出（飽和）時，其輸入端所需要的最小單位信號功率，即單位面積上的有效全向輻射功率，以功率密度Ws表示：第28頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三［Ws］=［EIRPg

］-［LpU］+[4π/λ2]（1）單載波情況[C／T]U=[C/N]U+[k]+［Bsat］

[C／T]U=[EIRPg]-［LpU］+[GRS/Tsat]因第29頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三[EIRP]gM=[EIRP]gs-[BO]i

式中:[EIRP]gs表示轉(zhuǎn)發(fā)器在單波工作時的值;[EIRP]gM表示在多載波工作時的值;[BO]i輸入補(bǔ)償.與之對應(yīng)的[C／T]U和[C／T]Um

表示:（1）多載波情況第30頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2.下行線路的(C／T)D值

單載波情況［C／T］D=［EIRP］s-［LpD］+［GR／TD]多載波情況[EIRP]sM=[EIRP]ss-[BO]0式中:[EIRP]s表示轉(zhuǎn)發(fā)器在單波工作時的值;[EIRP]sM表示在多載波工作時的值;[BO]0輸出補(bǔ)償.［C／T］DM=［EIRP］SS-［BO］0-［LPD］＋［GR／TD］第31頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.2.3.2交調(diào)噪聲對C／T值的影響

在采用FDMA方式的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，若轉(zhuǎn)發(fā)器中輸出波管工作在大信號的非線性區(qū)時，將會在放大多個不同頻率的載波時產(chǎn)生交調(diào)噪聲

［C／T］i=［C/N］i+10lg(1.38×10-23)+［B］

［C／T］i=［C/N]i-228.6+[B]第32頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)輸出補(bǔ)償減小時，衛(wèi)星的[EIRP]sM要增大，這可使[C/T]D得到改善，但將會因行波管的非線性使[C/T]I降低（這是因內(nèi)部噪聲增大，使行波管的等效噪聲溫度增大，而使C/T降低）。因此，為了使衛(wèi)星線路得到最佳的傳輸特性，必須選擇適當(dāng)大小的補(bǔ)償值。［C／T］DM=［EIRP］S

S-［BO］0-［LPD］+［GR／TD］應(yīng)適當(dāng)選擇補(bǔ)償值大小，例如第33頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三3.衛(wèi)星線路的C／T值

Nt=NU+Ni+ND=K(TU+Ti+TD)B=KTtB三部分噪聲總和的C／T值：

第34頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)輸入補(bǔ)償[BO]i改變時，會使[C/T]UM[C/T]IM、[C/T]DM和[C/T]IM都變化，可以通過改變[BO]i值，使系統(tǒng)[C/T]tM達(dá)到一個最佳值。在IS―IV衛(wèi)星系統(tǒng)中，當(dāng)[BO]i＝11dB時，可使系統(tǒng)的[C/T]tM達(dá)到最佳值時。

第35頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三4.門限余量［M］th

在實(shí)際工作時的［C／T］值應(yīng)超過門限［C／T］th。為使衛(wèi)星線路參數(shù)滿足通信質(zhì)量要求，必須留有一定的“門限余量”

［M］th=［C/T］實(shí)際-［C/T］th第36頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三例：已知條件如下圖所示，設(shè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作在單載波狀態(tài)，分別求出衛(wèi)星線路的上行和下行的值。

第37頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三解：（1）衛(wèi)星上行線路的

由題設(shè)條件知：＝43＋63＝106dBW，＝200.6dB，

＝17.5dB，

＝10lg50=17dBK＝106－200.6＋17.5－17＝－94.1（dB/K）第38頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（2）衛(wèi)星下行線路的

由題設(shè)條件知：

＝22dBW＝32.44＋20lg20000＋20lg4000

＝32.44＋86＋72＝190.4（dB）

＝59.4dB,＝10lg40＝16dBK＝22－116.44＋45.4＝－49.04（dB/K）

第39頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.3

衛(wèi)星通信的多址連接

多址聯(lián)接：指多個地球站發(fā)射的信號，在共用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的射頻信道上，按預(yù)先設(shè)計(jì)的復(fù)用方式——頻分復(fù)用(FDM)、時分復(fù)用(TDM)、碼分復(fù)用(CDM)等實(shí)施復(fù)用，再將復(fù)用后的信號發(fā)射回各地球站,地球站再從中選出本地球站應(yīng)接收的信號。多址聯(lián)接是指不同地點(diǎn)用戶的多點(diǎn)間的通信。對于“衛(wèi)星通信”而言，就是“一點(diǎn)對多點(diǎn)”通信。第40頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三多址連接主要解決各地球站能從接收到的衛(wèi)星信號中判別哪些信號是來自哪個地球站的，其中哪些信號是屬于本站的。第41頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三多址方式的基本概念1.頻分多址(FDMA)——指各地球站所占用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻段不同。2.時分多址(TDMA)——指各地球站所占用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的時隙不同。3.碼分多址(CDMA)—指各地球站所使用的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的碼型不同。4.空分多址(SDMA)——指各地球站所指向的空間方位不同。第42頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.3.1頻分多址(FDMA)方式

1.頻分多址的原理衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器按預(yù)先確定的不同載波頻率的原則，把來自各地球站的上行信號配置在轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶內(nèi)的某一位置上。各站接收時，根據(jù)載波的不同就能區(qū)分各地球站，判斷接收到的信號來自哪個地球站。第43頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三

頻分多址方式的原理框圖

第44頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三FDM/FM/FDMA方式原理圖

fAfA′第45頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三

A站——F站通信過程

當(dāng)A站用戶與F站的用戶通話時，就把各個話路復(fù)用到給F站的基群內(nèi)，然后用基帶信號對A站的發(fā)射載波fA進(jìn)行調(diào)頻，并向衛(wèi)星發(fā)射。

F站收到經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的載頻為fA′的信號后，通過接收機(jī)的解調(diào)器和濾波器選出發(fā)給本站的基群，再經(jīng)長途電話局將各路電話信號送到被呼叫的用戶。第46頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三其它各站之間的工作情況基本相同，只是載波頻率不同。可以看出，任一地球站為了接收其它地球站的信號，必須具有除本站以外的所有下行線頻率的接收電路。第47頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2.FDMA方式分類

1)多路單載波傳輸頻分復(fù)用／調(diào)頻／頻分多址(FDM／FM／FDMA)在發(fā)端地球站先對多路電話單邊信號進(jìn)行頻分復(fù)用(FDM),再采用調(diào)頻方式FM調(diào)制到衛(wèi)星射頻載波上,最后將已調(diào)波發(fā)射到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器.在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中進(jìn)行頻分多址聯(lián)接.此方法適用于大容量線路.第48頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2)單路單載波傳輸(SCPC--FDMA)

每路話路對一個射頻載波進(jìn)行調(diào)制,并將其發(fā)射到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上,再進(jìn)行頻分多址聯(lián)接.此方法適用于站多而容量小線路.特點(diǎn):技術(shù)成熟,設(shè)備簡單,但頻率利用低,存在互調(diào)干擾.

第49頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.3.2時分多址(TDMA)方式

整個系統(tǒng)或各個地球站都使用同一上行、下行載波，即處于單載波工作。時分多址方式是各個地球站只能在指定的時間內(nèi)向衛(wèi)星發(fā)射，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將這些不同時刻進(jìn)來的信號依次互不重疊地排列起來的方式。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器將它們放大后，重新發(fā)回地面，地球站從中提取出各站所需的業(yè)務(wù)信號。第50頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三TDMA方式工作原理示意圖

第51頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三時分多址通信過程①每個地球站，只能在指定的時間內(nèi)向衛(wèi)星發(fā)送脈沖序列一分幀。N個分幀組成一個時幀（占125μs）。因此，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在不同時刻收到各地球站發(fā)來上行信號而互不重疊。②每個地球站可以同時接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射下行信號，但只取出送給本站的某個時隙信號。第52頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三整個系統(tǒng)的所有地球站時隙在衛(wèi)星內(nèi)占有的整個時段，稱為衛(wèi)星的一個（TDMA）時隙，每個地球站所占用的時隙叫做分幀。為了使各分幀互不重疊，各地球站應(yīng)有準(zhǔn)確的發(fā)射時間。要確定各站準(zhǔn)確的發(fā)射時間，必須建立系統(tǒng)共同的時間基準(zhǔn)，稱為系統(tǒng)定時。

第53頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三TDMA方式有以下特點(diǎn)：（1）TDMA方式屬于“間歇”通信形式，不同于一般的連續(xù)通信。因此，為了保證用戶信息傳輸?shù)倪B續(xù)性，對輸入的數(shù)據(jù)率需要按以下關(guān)系作“變速”處理，即

式中：RB是數(shù)據(jù)突發(fā)速率；Ri是輸入的數(shù)據(jù)率；是時幀長度；是分幀長度。

第54頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（2）TDMA方式是一種無交調(diào)多址連接方式，不會出現(xiàn)強(qiáng)信號對弱信號的抑制現(xiàn)象。（3）TDMA具有數(shù)字通信的許多優(yōu)點(diǎn)。第55頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三由于各地球站相互關(guān)聯(lián)，需要精確的同步，考慮到衛(wèi)星上設(shè)備應(yīng)盡量簡單，以提高可靠性和避免衛(wèi)星發(fā)射的復(fù)雜性，所以系統(tǒng)捕捉與同步一般均須在地球站中進(jìn)行，因而引入了長時延鎖相，快速鎖定等一系列問題，技術(shù)設(shè)備比較復(fù)雜。

TDMA方式的缺點(diǎn)：第56頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.3.3碼分多址(CDMA)方式

碼分多址(CDMA)：各地球站信號先分別進(jìn)行某種編碼變換，使形成某種正交信號組，然后進(jìn)行正交傳輸?shù)亩嘀愤B接方式。第57頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2.CDMA系統(tǒng)示意圖第58頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三3.碼分多址特點(diǎn)(1)每個地球站所發(fā)射的上行信號，均可占用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的整個頻帶。而且，地球站上行時間也是隨機(jī)的。(2)不同地球站用不同結(jié)構(gòu)的地址碼，對各自時分復(fù)用的話路進(jìn)行編碼變換。然后，分別進(jìn)行調(diào)制及頻率變換送至衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。4.分類（1）直接序列碼分多址(CDMA/DS)系統(tǒng)（2）跳頻碼分多址(CDMA/FH)系統(tǒng)第59頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)現(xiàn)CDMA方式的基本技術(shù)是擴(kuò)頻技術(shù)。直接序列(DS)擴(kuò)譜方式的基本原理：在CDMA方式中，發(fā)送信號是經(jīng)過兩次調(diào)制后形成的：首先把速率為的二進(jìn)制基帶信號用數(shù)字方式調(diào)制（叫一次調(diào)制）到射頻載波上；然后，用這個一次調(diào)制的數(shù)字已調(diào)波再去調(diào)制一個速率為(通常)的偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻信號（也叫地址碼），使頻譜擴(kuò)展（叫二次調(diào)制），最后發(fā)射給衛(wèi)星。第60頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三相反，接收端首先用接收機(jī)產(chǎn)生的本地偽隨機(jī)碼對所接收的信號進(jìn)行相關(guān)處理，只要接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的本地碼序列及其相位與哪一路接收機(jī)信號的地址碼相一致，經(jīng)過相關(guān)處理后，就能解調(diào)出所需的一次調(diào)制信號。而其他信道的頻譜擴(kuò)展信號將成為背景噪聲；傳輸系統(tǒng)的熱噪聲經(jīng)相關(guān)處理后仍是背景熱噪聲，其功率譜密度并沒有變化；當(dāng)疊加有干擾信號時，經(jīng)擴(kuò)頻解調(diào)后使干擾信號的頻譜被擴(kuò)展，變?yōu)楸尘霸肼?。?1頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.3.4空分多址(SDMA)方式

空分多址是利用空間波束指向進(jìn)行劃分的多址聯(lián)接方式的簡稱,即SDMA方式。定義:在衛(wèi)星上安裝多副窄波束天線,分別指向不同地域的地球站的地址，用該方式可實(shí)現(xiàn)的多址聯(lián)接。第62頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)際應(yīng)用中，一般很少使用單獨(dú)SDMA方式，而是與其它多址聯(lián)接方式結(jié)合使用，典型方式是TDMA/SS/SDMA(時分多址/衛(wèi)星轉(zhuǎn)接/空分多址)方式。有時簡稱SS/TDMA方式。圖示的是三個波束區(qū)的地球站進(jìn)行多址通信。該系統(tǒng)中三個天線波束A、B、C分別覆蓋三個通信區(qū)域，每個區(qū)域均包括若干個地球站。第63頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三圖7-21TDMA/SS/SDMA方式原理圖第64頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三A波束區(qū)域與B、C波束區(qū)域通信過程設(shè)A波束區(qū)域內(nèi)某一地球站的一個用戶與B、C波束區(qū)域內(nèi)某地球站的用戶通信，那么A區(qū)某地球站先把要于B、C通話的多路信號進(jìn)行TDM，如AB、AC和AA組成一個時幀，同理B、C區(qū)也這樣做。將復(fù)用后信號調(diào)制成上行信號發(fā)射至衛(wèi)星，不同波束區(qū)域的時分信號衛(wèi)星通過時分開關(guān)矩陣網(wǎng)絡(luò)對其重新編排，成為下行TDMA時幀如發(fā)往A區(qū)的CA、BA和AA組成一個TDMA時幀。發(fā)往B、C區(qū)也同理。第65頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.4.1衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的組成衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是由地球站、通信衛(wèi)星、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)四大部分組成。6.4衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用

第66頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.4.1.1地球站的組成地球站是衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的主要組成部分,所有的用戶終端將通過它接入衛(wèi)星通信線。作為典型的標(biāo)準(zhǔn)地球站一般包括天線分系統(tǒng)、收、發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)、信道終端設(shè)備分系統(tǒng)、信道控制分系統(tǒng)、終端接口設(shè)備和電源分系統(tǒng)六個分系統(tǒng)組成。第67頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三衛(wèi)星通信地球站的總體方框圖第68頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.4.1.2

通信衛(wèi)星的組成1.通信衛(wèi)星運(yùn)行軌道衛(wèi)星的運(yùn)動路線稱為衛(wèi)星運(yùn)動軌道，它所在的平面稱為軌道平面。1）衛(wèi)星運(yùn)行軌道分類：(1）赤道軌道：位于赤道上空的軌道。(2）極軌道：經(jīng)過南北極上空的軌道。(3）傾斜軌道：不經(jīng)過南北極上空，且不經(jīng)過赤道上空的軌道。如下圖所示。第69頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三傾角不同的衛(wèi)星軌道圖

衛(wèi)星軌道高度的劃分

第70頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2）軌道高度分類

(1)低軌道衛(wèi)星（LEO）：衛(wèi)星高度h＜5000km，運(yùn)行周期約為2～4h；(2)中高度衛(wèi)星（MEO）：5000＜h＜20000km，運(yùn)行周期約為4～12h(3)高軌道衛(wèi)星（GEO）：h＞20000km，運(yùn)行周期＞12h；（靜止衛(wèi)星屬于高軌道）第71頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三（1）同步衛(wèi)星:其運(yùn)行周期恰好為23小時56分4.09秒（2）非同步衛(wèi)星

作為通信用衛(wèi)星，不一定都要使用同步衛(wèi)星。根據(jù)使用目的和發(fā)射條件的不同，可以有不同高度和不同運(yùn)動軌道。

3)按衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期及衛(wèi)星同地球相對運(yùn)動關(guān)系分類：第72頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三2、衛(wèi)星的攝動1）攝動：對靜止衛(wèi)星來說，由于地球結(jié)構(gòu)的不均勻和太陽、月亮引力的影響等，（將使衛(wèi)星的軌道參數(shù)隨時發(fā)生變化），造成衛(wèi)星偏離理想軌道的現(xiàn)象稱為攝動。2）引起攝動的原因(1)太陽和月亮對衛(wèi)星的影響。(2)地球引力場不均均的影響(3)地球大氣阻力的影響(4)太陽輻射壓力的影響

第73頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三3、通信衛(wèi)星(中繼器)的組成

通信衛(wèi)星主要作用：中繼器即為各地球站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，以實(shí)現(xiàn)它們之間的通信。通信衛(wèi)星組成：主要由天線分系統(tǒng)，通信分系統(tǒng)(轉(zhuǎn)發(fā)器)，遙測指令分系統(tǒng)，控制分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)五部分組成，其簡化方框圖如圖所示。第74頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三圖7.6通信衛(wèi)星組成方框圖第75頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三微波天線:全球波束天線(喇叭形)，區(qū)域波束天線和點(diǎn)波束天線。甚高頻全方向天線:全方向天線有鞭狀，螺旋形，繞桿式天線等(2)通信分系統(tǒng)

靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)也叫轉(zhuǎn)發(fā)器或中繼器。它實(shí)質(zhì)上是一部寬頻帶收、發(fā)信機(jī)。通常一個衛(wèi)星上有若干個轉(zhuǎn)發(fā)器，每個轉(zhuǎn)發(fā)器覆蓋一定頻段即上、下頻率值都不同。(1)天線分系統(tǒng)第76頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三(3)遙測與指令系統(tǒng)

①遙測部分②遙控指令

(4)控制分系統(tǒng)

(5)電源分系統(tǒng)

通信衛(wèi)星的電源有太陽能電池和化學(xué)電池。①太陽能電池太陽能電池是通信衛(wèi)星的基本電源，由光電器件組成。

第77頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三②化學(xué)電池在通信衛(wèi)星上裝有可以充、放電的化學(xué)電池與太陽能電池并用。在沒有日蝕期間和衛(wèi)星未進(jìn)入地球陰影區(qū)內(nèi)時，使用太陽能電池供電，并向化學(xué)電池充電。在衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)或日蝕期間，則采用化學(xué)電池供電。(6)溫控系統(tǒng)

第78頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三6.4.2衛(wèi)星通信的應(yīng)用舉例

第79頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三衛(wèi)星通信實(shí)際上就是利用通信衛(wèi)星作為中繼站的一種特殊的微波中繼通信方式。應(yīng)用非常廣泛，幾乎可應(yīng)用于所有公用和專用通信中遠(yuǎn)距離的中繼傳輸中。

一．衛(wèi)星通信在中繼傳輸中的應(yīng)用衛(wèi)星通信在局域/城域網(wǎng)互聯(lián)中作為中繼傳輸方面的應(yīng)用。

第80頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三第81頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三二．衛(wèi)星通信在海事通信中的應(yīng)用國際海事通信衛(wèi)星組織（INMARSAT）成立于1979年，我國也是成員國之一。INMARSAT的國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)(INMARST)正為海上、空中和陸地提供移動通信業(yè)務(wù)。INMARST是目前全球移動衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的主要提供者。INMARST系統(tǒng)由船站、岸站、通信衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站組成，整個系統(tǒng)組成如圖所示。第82頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三第83頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三整個INMARST系統(tǒng)有一個網(wǎng)絡(luò)操作控制中心（OOC），若干個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)中心(NCS),所有的NCS有OCC控制，每個NCS控制若干個岸站(CES)。系統(tǒng)中有4顆（或8顆）通信衛(wèi)星。

第84頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三三、衛(wèi)星通信在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用目前典型的商用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)有：靜止軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)INMARST系統(tǒng)中軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)ICO系統(tǒng)（國際海事衛(wèi)星通信組織）低軌衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)Iridium系統(tǒng)（美國Motorola公司）、GlobalStar系統(tǒng)（美國Loral和Qualcomm公司）

第85頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三Iridium系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第86頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三Globalstar系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

第87頁，共94頁，2023年，2月20日，星期三小

結(jié)衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在多個地球站之間進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)，且電路費(fèi)用與通信距離無關(guān)；覆蓋