卫星通信工程师SatComEngineer

Satelliteclassroom卫星课堂卫星导航系统接收机原理与设计——之一(上）+刘天雄第二十四讲概述 Receiver overview全球卫星导航系统简称GNSS（Global Navigation Satellite System）系统，由空间段SS（space segment）、地面控制段CS（control segment）以及用户段US（user segment）三个部分组成，其中用户段US就是咱们手里拿的接收机。

空间段SS的每颗导航卫星连续播发无线电导航信号，简称为SIS信号（Signals In Space），通常是L频段无线电信号，载波信号调制有周期数字码（periodic digital code）和导航电文（Navigation message），周期数字码又称为伪随机噪声测距码，简称PRN（pseudo-random noise code）码。

卫星导航系统定位的基本原理是单向到达时间测距，简称TOA（Time Of Arrival）原理,接收机通过解调导航信号的电文得到卫星的位置坐标，通过测量导航信号从卫星到接收机的传播时间来测距，以导航卫星为球心，信号传播的距离为半径画球面，用户接收机一定在球面上，当接收机分别测量出与四颗导航卫星之间的距离时，四个球面相交于一个点，即用户接收机的位置坐标，如图1所示。

如果是导航仪，接收机根据位置坐标和数字地图的映射关系，可以把定位结果映射到数字地图上，在显示屏上给出地址信息。

根据不同的应用场景，卫星导航接收机可以设计成多种不同状态，从单频（single-frequency）到多频（multi-frequency）、从单系统（single -constellation）到多系统（multi-constellation）、从专业测量型（survey）到一般车载导航型（automotive applications），设计接收机时还需要考虑信号带宽（signal bandwidth）、信号调制（modulation）、伪码速率（code rate）等技术指标，权衡工作性能（performance）、成本（cost）、功耗（power consumption）以及自主性（autonomy）等要求。

卫星通信链路计算过程之宇文皓月创作星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。

上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/T U= EIRP E– Loss U + G/T SatC/T D = EIRP S– Loss D + G/T E/S式中的EIRP E和EIRP S分别为载波的上行和下行EIRP，Loss U和Loss D分别为总的上行和下行传输衰耗，G/T Sat和G/T E/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。

上式中的数据均为对数形式。

C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BW N = C/T + 228.6 – BW N式中的k为波兹曼常数，BW N为载波噪声带宽。

式中的数据均为对数形式。

C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U和C/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U和C/I AS_D。

此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰C/IM 。

C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/N Total )-1 = (C/N U )-1 + (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 +(C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–1上述三个算式中的数据均为真数形式。

由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步调也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1(C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1 +(C/IM)-1(C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D )–1上述两种分歧计算步调所得到的结果是相同的。

1. 卫星通信系统中，地球站的主要功能是什么？A. 发射信号到卫星B. 接收卫星信号C. 发射和接收信号D. 数据处理2. 以下哪种频段常用于卫星通信？A. VHFB. UHFC. L-bandD. X-band3. 卫星通信中的“上行链路”指的是什么？A. 从地球站到卫星的信号传输B. 从卫星到地球站的信号传输C. 卫星之间的信号传输D. 地球站之间的信号传输4. 卫星通信系统中，常用的调制方式是什么？A. ASKB. FSKC. PSKD. QAM5. 以下哪项技术用于提高卫星通信的频谱效率？A. 多址技术B. 编码技术C. 多普勒效应补偿D. 频率复用技术6. 卫星通信中的“多址技术”包括哪些？A. FDMAB. TDMAC. CDMAD. 以上都是7. 卫星通信系统中，常用的天线类型是什么？A. 抛物面天线B. 平板天线C. 螺旋天线D. 喇叭天线8. 卫星通信中的“星间链路”是什么？A. 卫星与地球站之间的链路B. 卫星与卫星之间的链路C. 地球站与地球站之间的链路D. 卫星与地面站之间的链路9. 卫星通信系统中，常用的跟踪技术是什么？A. 手动跟踪B. 自动跟踪C. 半自动跟踪D. 以上都不是10. 卫星通信中的“频率规划”主要考虑哪些因素？A. 频率分配B. 频率干扰C. 频率复用D. 以上都是11. 卫星通信系统中，常用的功率控制技术是什么？A. 开环功率控制B. 闭环功率控制C. 混合功率控制D. 以上都是12. 卫星通信中的“极化”技术包括哪些？A. 线性极化B. 圆极化C. 椭圆极化D. 以上都是13. 卫星通信系统中，常用的信道编码技术是什么？A. 卷积码B. 分组码C. Turbo码D. 以上都是14. 卫星通信中的“多普勒频移”是什么？A. 频率的增加B. 频率的减少C. 频率的变化D. 频率的稳定15. 卫星通信系统中，常用的信号处理技术是什么？A. 调制解调B. 编码解码C. 滤波D. 以上都是16. 卫星通信中的“星上处理”技术包括哪些？A. 信号转发B. 信号处理C. 信号存储D. 以上都是17. 卫星通信系统中，常用的网络管理技术是什么？A. 网络监控B. 网络配置C. 网络优化D. 以上都是18. 卫星通信中的“链路预算”主要考虑哪些因素？A. 发射功率B. 接收灵敏度C. 路径损耗D. 以上都是19. 卫星通信系统中，常用的天线增益是什么？A. 天线的方向性B. 天线的效率C. 天线的尺寸D. 以上都是20. 卫星通信中的“波束覆盖”技术包括哪些？A. 点波束B. 区域波束C. 全球波束D. 以上都是21. 卫星通信系统中，常用的频率转换技术是什么？A. 上变频B. 下变频C. 中频转换D. 以上都是22. 卫星通信中的“星上交换”技术包括哪些？A. 电路交换B. 分组交换C. 混合交换D. 以上都是23. 卫星通信系统中，常用的信号同步技术是什么？A. 时间同步B. 频率同步C. 相位同步D. 以上都是24. 卫星通信中的“星上资源管理”技术包括哪些？A. 功率管理B. 频率管理C. 带宽管理D. 以上都是25. 卫星通信系统中，常用的信号干扰抑制技术是什么？A. 干扰检测B. 干扰消除C. 干扰抑制D. 以上都是26. 卫星通信中的“星上存储”技术包括哪些？A. 数据存储B. 信号存储C. 信息存储D. 以上都是27. 卫星通信系统中，常用的信号检测技术是什么？A. 信号强度检测B. 信号质量检测C. 信号完整性检测D. 以上都是28. 卫星通信中的“星上控制”技术包括哪些？A. 姿态控制B. 轨道控制C. 电源控制D. 以上都是29. 卫星通信系统中，常用的信号转发技术是什么？A. 直接转发B. 中继转发C. 混合转发D. 以上都是30. 卫星通信中的“星上通信协议”包括哪些？A. TCP/IPB. UDPC. 卫星专用协议D. 以上都是31. 卫星通信系统中，常用的信号调制技术是什么？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 以上都是32. 卫星通信中的“星上数据处理”技术包括哪些？A. 数据压缩B. 数据加密C. 数据解密D. 以上都是33. 卫星通信系统中，常用的信号解调技术是什么？A. 解调器B. 解码器C. 解调解码器D. 以上都是34. 卫星通信中的“星上电源管理”技术包括哪些？A. 太阳能电池B. 蓄电池C. 电源转换D. 以上都是35. 卫星通信系统中，常用的信号编码技术是什么？A. 信源编码B. 信道编码C. 混合编码D. 以上都是36. 卫星通信中的“星上热管理”技术包括哪些？A. 散热器B. 热管C. 热控制D. 以上都是37. 卫星通信系统中，常用的信号传输技术是什么？A. 无线传输B. 有线传输C. 混合传输D. 以上都是38. 卫星通信中的“星上导航”技术包括哪些？A. GPSB. 北斗C. 伽利略D. 以上都是39. 卫星通信系统中，常用的信号接收技术是什么？A. 接收机B. 解调器C. 接收解调器D. 以上都是40. 卫星通信中的“星上数据传输”技术包括哪些？A. 数据链路B. 数据网络C. 数据交换D. 以上都是41. 卫星通信系统中，常用的信号发射技术是什么？A. 发射机B. 调制器C. 发射调制器D. 以上都是42. 卫星通信中的“星上数据管理”技术包括哪些？A. 数据存储B. 数据处理C. 数据传输D. 以上都是43. 卫星通信系统中，常用的信号处理技术是什么？A. 信号滤波B. 信号放大C. 信号转换D. 以上都是44. 卫星通信中的“星上数据交换”技术包括哪些？A. 数据转发B. 数据处理C. 数据存储D. 以上都是45. 卫星通信系统中，常用的信号放大技术是什么？A. 低噪声放大器B. 功率放大器C. 混合放大器D. 以上都是46. 卫星通信中的“星上数据存储”技术包括哪些？A. 固态存储B. 磁盘存储C. 光盘存储D. 以上都是47. 卫星通信系统中，常用的信号转换技术是什么？A. 频率转换B. 信号格式转换C. 信号类型转换D. 以上都是48. 卫星通信中的“星上数据处理”技术包括哪些？A. 数据压缩B. 数据加密C. 数据解密D. 以上都是49. 卫星通信系统中，常用的信号滤波技术是什么？A. 低通滤波B. 高通滤波C. 带通滤波D. 以上都是50. 卫星通信中的“星上数据传输”技术包括哪些？A. 数据链路B. 数据网络C. 数据交换D. 以上都是51. 卫星通信系统中，常用的信号放大技术是什么？A. 低噪声放大器B. 功率放大器C. 混合放大器D. 以上都是52. 卫星通信中的“星上数据存储”技术包括哪些？A. 固态存储B. 磁盘存储C. 光盘存储D. 以上都是53. 卫星通信系统中，常用的信号转换技术是什么？A. 频率转换B. 信号格式转换C. 信号类型转换D. 以上都是答案1. C2. D3. A4. C5. D6. D7. A8. B9. B10. D11. D12. D13. D14. C15. D16. D17. D18. D19. D20. D21. D22. D23. D24. D25. D26. D27. D28. D29. D30. D31. D32. D33. D34. D35. D36. D37. A38. D39. D40. D41. D42. D43. D44. D45. D46. D47. D48. D49. D50. D51. D52. D53. D。

飞机通信寻址与报告系统（Aircraft Communications Addressing and ReportingSystem，缩写：ACARS），是一种在航空器和地面站之间通过无线电或卫星传输短消息（报文）的数字数据链系统。

该协议于上世纪70年代提出，其格式当时称之为Telex。

在不远的将来，该协议将会被所谓的航空电信网（ATN）协议所取代。

通信系统在数据链系统出现之前，地面人员和飞行人员之间的所有交流只能通过语音进行。

这种通讯以甚高频或高频语音无线电通信方式实现。

1990年代早期卫星通信技术的引入，使这种通信模式得到了进一步加强。

简介航空公司为了减少机组人员的工作负荷，提高数据的完整性，在1980年代末引入了ACARS系统。

有少数ACARS系统在此之前就已经出现，但未在大型航空公司得到广泛的应用。

虽然ACARS通常出现在关于数据链设备（航空电子系统中的一种现场可更换单元）的叙述中，但这个术语实际上是指完整的空中及地面系统。

在飞机上，ACARS系统由一个称为ACARS管理单元(MU)的航电计算机和一个控制显示器单元(CDU)组成。

MU用以发送和接受来自地面的甚高频无线电数字报文。

在地面，ACARS系统由一个有多个无线电收发机构成的网络组成，它可以接受（或发送）数据链消息，并将其分发到网络上的不同航空公司。

起初，ACRAS系统根据ARINC597标准设计。

该系统在1980年代末期升级以满足ARINC724标准。

ARINC724定义了航空电子设备数字数据总线接口。

该标准后来又修订为ARINC724B。

二十世纪90年代所有的数字化飞机都采用了ARINC724B标准。

这样，用于ACARS管理单元的ARINC724B规范，用于飞行管理系统的ARINC739规范，以及用于打印机的ARINC740规范就构成了一个协同工作的工业标准协议族。

现在，工业领域又出现了新的ARINC规范，称为ARINC758,它是为下一代ACARS管理单元—CMU系统设计的。

卫星通信关键技术研究卫星通信关键技术研究小组成员：冉文，李鹏翔，杨亚飞小组分工：冉文（学号：15085208210015）：程序审查，论文校订李鹏翔（学号：15085208210008）：收集资料，编辑文献，结果分析杨亚飞（学号：15085208210023）：仿真程序设计专业：电子与通信工程引言卫星通信系统具有覆盖范围广、受地理环境因素影响小等特点,从而使得卫星通信成为当前通信领域中迅速发展的研宄方向和现代信息交换强有力的手段之一。

目前,下一代卫星通信网络正朝着更高速率、更大带宽的方向发展,其与地面通信网络联合组成全球无缝覆盖的信息交换网络。

随着空间通信技术的飞速发展和业务需求的急速增长,有限的无线资源与多媒体业务不断提高的QoS要求之间的矛盾曰益尖锐,使得设计可以支持高速、高质量多媒体传输的资源管理策略成为当前空间通信领域关注的重点。

同时,卫星组网技术直接关系到卫星网络能否实现全球覆盖以及卫星网络的可扩展性问题,是卫星通信系统研宂中的关键问题。

相应的,路由协议、链路切换等都要针对卫星网络的特点重新设计,以星上路由交换为核心的新型卫星通信系统是空间通信领域的另一个研究重点。

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。

它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段(300MHz～300GHz，即波段lm～1min)。

这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于现实通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站，因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。

卫星通信是空间通信的一种形式，它主要包括卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播三大领域。

由于卫星通信具有覆盖面大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、机动灵活、不受地理条件限制、成本与通信距离无关等优点。

access flap 接口盖antenna 天线Apollo 阿波罗号宇宙飞船artificial sate llite 人造卫星ascent stage 上升段astronaut 航天员capsule 太空舱carrier rocket; rocket launcher 运载火箭CAST(the Chinese Academy of Space Technology) 中国空间技术研究院CNSA（China National Space Administration）中国航天局command module 指令舱communication satellite 通信卫星descent stage 下降段directional antenna 定向天线emergency oxygen apparatus 应急供氧装置Experimental Spacecraft 试验太空船fine-tune orbit 调整轨道geosynchronous satellite 同步轨道卫星gyroscrop 陀螺仪hatch 舱口Hubble Space Telescope 哈勃太空望远镜International Space Station 国际空间站ladder 扶梯landing area 着陆区landing pad 着陆架launch a satellite 发射卫星launch pad 发射台launch vehicle 运载火箭life support system 生命维持系统LM-maneuvering rockets 登月舱机动火箭Long March II F carrier rocket 长征二号F运载火箭low Earth orbit 近地轨道lunar module 登月舱lunar rover 月球车main landing field/ primary landing site 主着陆场manned space 载人航天计划manned space flight 载人航天manned spaceship/ spacecraft 载人飞船Milky Way 银河系multi-manned and multi-day spaceflight 多人多天太空飞行multistage rocket 多级火箭multistage rocket 多级火箭NASA(The National Aeronautics and Space Administration)美国航空航天管理局nozzle of the main engine 主发动机喷嘴orbit 轨道orbit the earth 绕地球飞行orbital module 轨道舱outer space; deep space 外太空payload capability 有效载荷能力propelling module 推进舱recoverable satellite 返回式卫星re-entry module 返回舱remote sensing satellite 遥感卫星satellite in Sun-synchronous orbit 太阳同步轨道卫星second stage 第二级service module 服务舱solar cell 太阳电池solar panel 太阳能电池板space elevator 太空升降舱space food 太空食物space outfits（space suits，gloves，boots，hel met etc.）太空服space physics exploration 空间物理探测space shuttle 航天飞机space suit 航天服spacecraft 航天器Telstar 通信卫星third stage 第三级thruster 起飞加速器; 顶推装置1、the airframe 机身,结构2、The front (fore) part 前部3、The rear (aft) part 后部4、port 左旋(舵)5、starboard 右旋(舵)6、the inboard engine or inboards 内侧发动机7、the outboard engine or outboards 外侧发动机8、the nose 机头9、the belly 腹部10、the skin 蒙皮11、the windscreen or windshield 风挡12、the wing 机翼13、the trailing edge 机翼后缘14、the leading edge 机翼前缘15、the wing tip 翼尖16、the control surface 操纵面17、ailerons 副翼18、flaps (inboard flap,outboard flap,leading edge flaps) 襟翼（内侧襟翼，外侧襟翼，前缘缝翼）19、spoilers (inboard\outboard spoiler)(spoiler down\up) 阻力板，扰流板（内、外侧扰流板）（扰流板放下、打开）20、slats 缝翼21、elevators (elevator control tab) 升降舵（升降舵操纵片）22、rudder (rudder control tab) 方向舵（方向舵操纵片）23、flap angle 襟翼角24、flap setting 襟翼调整25、the full flap position 全襟翼位置26、a flapless landing 无襟翼着陆27、the landing gear 起落架28、stabilizer 安定面29、the nose wheel 前轮30、gear locked 起落架锁定31、the wheel well 起落架舱32、the wheel door 起落架舱门33、a tyre 轮胎34、to burst 爆破35、a deflated tyre 放了气的轮胎36、a flat tyre 走了气的轮胎37、a puncture 轮胎被扎破38、to extend the flaps (to retract the flaps) 放下襟翼（收上襟翼）39、gear extention (gear retraction) 起落架放下（起落架收上）40、The gear is jammed. 起落架被卡死。

卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。

上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/T U= EIRP E– Loss U + G/T SatC/T D = EIRP S– Loss D + G/T E/S式中的EIRP E和EIRP S分别为载波的上行和下行EIRP，Loss U和Loss D分别为总的上行和下行传输衰耗，G/T Sat和G/T E/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。

上式中的数据均为对数形式。

C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BW N = C/T + 228.6 – BW N式中的k为波兹曼常数，BW N为载波噪声带宽。

式中的数据均为对数形式。

C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U和C/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U和C/I AS_D。

此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM 。

C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/N Total )-1 = (C/N U )-1 + (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 +(C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–1上述三个算式中的数据均为真数形式。

由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步骤也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1 (C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1 + (C/IM)-1(C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D )–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。