现代通信系统导论(西电版)第六章 卫星通信系统

卫星高度适中，适用于导航、移动通信等应 用。
低地球轨道
卫星高度较低，适用于对地观测、短报文通 信等应用。
高椭圆轨道
卫星运行轨道呈高度椭圆状，适用于侦察、 导弹预警等应用。
通信链路
射频链路
负责传输信号，包括上行链路（地面站到卫星）和下行链路（卫星到地面站） 。
信令链路
负责控制和管理信号传输，确保通信过程的正常进行。
固定安装在地面上，提供稳定 的通信服务。
移动地面站
安装在车辆、船舶或飞机上， 实现移动通信。
个人地面站
便携式地面站，便于个人随身 携带和使用。
网关地面站
负责将卫星信号接入传统通信 网络，实现卫星与地面网络的
互联互通。
空间段
地球同步轨道
卫星运行与地球自转同步，覆盖范围广，适 用于通信、气象等应用。
中地球轨道
卫星定位服务
利用卫星信号提供定位服务，广泛应用于导航、物流等领域。
互联网接入
卫星宽带
通过卫星为偏远地区和海洋区域提供 互联网接入服务，满足用户上网需求 。
卫星数据中继
为飞机、船舶等移动平台提供数据中 继服务，保障实时通信。
军事通信
战略通信
为军事战略指挥提供可靠的通信保障，确保信息传递的准确性和及时性。
星上处理与星间通信
要点一
总结词
未来的卫星通信系统将更加依赖星上处理和星间通信技术 ，以提高系统的灵活性和可靠性。
要点二
详细描述
星上处理技术将数据处理的任务从地面站转移到了卫星上 ，使得卫星能够实时处理和转发数据，减少了地面站的压 力。星间通信技术则通过卫星之间的直接通信，实现了更 加灵活的路由和更高的数据传输效率。
启了卫星通信的历史。

卫星等级
大卫星
小卫星 迷你卫星 微卫星 微小卫星 (奈米级卫星) 微微卫星 (皮米级卫星)
英文名称 Large Satellite Small Satellite Mini-Satellite Micro-Satellite Nano-Satellite
Pico-Satellite
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质量 一千公斤以上 五百公斤至一千公斤 一百公斤至五百公斤 十公斤至一百公斤 一公斤至十公斤
卫星覆盖波束
全球覆盖：卫星天线照射地球表面最大面积，约17.4度 区域覆盖：典型的区域覆盖天线波束宽度5度 点波束覆盖：天线的波束宽带约2度
全球覆盖
区域覆盖
7
点波束覆盖
6.1 卫星通信系统概述
卫星覆盖波束
赋形波束（成形波束）
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6.1 卫星通信系统概述
非全球波束的优点 提高卫星有效辐射功率，提高系统容量 在系统容量不变的情况下，减小地球站天线口径，因而提高地球站的机动性 和灵活性 便于实现空分多址
卫星通信系统分类（续） 按所用频段 特高频（UHF）卫星通信系统 超高频（SHF）卫星通信系统 极高频（毫米波）（EHF）卫星通信系统 激光卫星通信系统 按通信业务种类 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
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6.1 卫星通信系统概述
一公斤以内
6.1 卫星通信系统概述
卫星通信特点——优点 （1）通信距离远，且费用与通信距离无关。(最大通信距离18000km） （2）覆盖面积大，可进行多址通信。 （3）通信频带宽，传输容量大。 （4）机动灵活。 （5）通信线路稳定可靠，传输质量高
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6.1 卫星通信系统概述
卫星通信特点——缺点和问题 （1）静止卫星的发射与控制技术比较复杂。 （2）地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区。 （3）存在日凌中断和星蚀现象。 （4）电波的传播时延较大和存在回波干扰。 单跳时延0.27秒

因此，在实现全球覆盖时，近极轨道星座的参数应满足方程：
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非静止轨道卫星星座设计 续12
■ 倾斜圆轨道星座设计
Walker Delta星座
Ballard玫瑰（Rosette）星座
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非静止轨道卫星星座设计 续13
■ 倾斜圆轨道星座的基本特性
► 多个倾角和高度相同的轨道平面 ► 各轨道平面具有相同数量的卫星 ► 各轨道平面内卫星在面内均匀分布 ► 各轨道平面的右旋升交点在参考平面内均匀分布 ► 相邻轨道相邻卫星间存在确定的相位关系
解：根据Delta星座特性，可知星座多个轨道面的右旋升交点在赤道平面内
均匀分布，每个轨道面内的卫星在面内均匀分布，再根据相位因子F 可以
确定各卫星的轨道参数：
► 相邻轨道面的升交点经度差：360º/3=120º； ► 面内卫星的相位差：360º/(9/3)=120º； ► 相邻轨道面相邻卫星的相位差：360º×1/9=40º；
轨道平面上只有一颗卫星；
► 如果协因子m为不可约分数，则一定以S为分母，表示星座
中每一个轨道平面上有S颗卫星。
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非静止轨道卫星星座设计 续24
■ 最优玫瑰星座的优化准则
► Ballard优化策略：最坏观察点的
最大地心角最小化准则
► 任一时刻地球表面上的最坏
观察点是某3颗卫星的星下点所构成 的球面三角形的中心，该点到3颗卫 星星下点的地心角距离相同
须限制在可以接收的范围内
► 多重覆盖问题
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非静止轨道卫星星座设计 续2
■ 极轨道星座设计方法
► 当卫星轨道平面相对于赤道平面的倾角为90º时，轨道穿越
地球南北极上空，称这种类型的轨道为极轨道。
► 利用圆极轨道星座实现全球单重覆盖的思想最早由美

2
物联网的兴起
物联网将进一步发展，实现设备之间的互联互通，创造更智能、便捷的生活方式。
3
5G时代的到来
随着5G技术的商用化，人们将享受到更快、更可靠的移动通信体验。
现代通信系统概论
现代通信系统是指利用技术手段传递信息的系统。通信系统由发送器、接收 器、信道、编解码技术等组成部分构成。本课程将介绍通信系统的基本原理 和应用领域。
通信系统的基本组成部分
发送器和接收器
发送器负责将信息转换成信 号并发送，接收器负责接收 并解码这些信号以还原信息。
信道
信道是信息传输的媒介，可 以是有线媒体（如光纤）或 无线媒体（如无线电波）。
通信系统的关键性能指标
1 传输速率
传输速率是指单位时间内传输的信息量，通常以位/秒（b/s）或字节/秒（B/s）来表示。
2 误码率
误码率是指传输过程中发生的传输错误的频率，通常以百分比或小数形式表示。
3 带宽
带宽是指信道传输的频率范围，也可以表示为数据传输速率的最大值。
现代通信系统的应用领域
移动通信
移动通信技术使得人们可以随时随地进行语音和数据通信，如2G、3G、4G、5G等。
互联网
互联网是全球范围内的计算机网络系统，通过标准化协议相互连接，在全球范围内实现信息 的传输和共享。
卫星通信
卫星通信系统利用人造卫星作为中继器，实现全球范围内的信息传术的发展
无线通信技术将继续发展，为更好地满足人们对高速、稳定的通信需求。
编码和解码技术
编码和解码技术用于将信息 转换成容易传输和存储的形 式，并在接收端将其还原为 原始信息。
常见的通信系统类型
1 有线通信系统
有线通信系统使用物理介质进行信息传输， 如电话线、光纤等。