第二章《卫星通信》卫星通信系统的组成与体制

4.2 通信卫星的组成及部分功能
通信卫星主要有两部分组成：
有效载荷：装载于卫星上用于完成通信任务的仪器设备的总称。
卫星公用舱：用于安装固定有效载荷的服务系统。
二、卫星公用舱的组成——五个分系统组成。
Ⅰ姿态和轨道控制系统——Aocs（Attitude and orbit control subsystem）
重叠区设置中继站，可实现全球通卫星通信。
第二阶段：实用阶段
1964年，美国人成功发射了“辛康姆”卫星——事件标志着卫星通信进入实 用阶段，标志性体现在：
1、成功的进行了电话和电视的传输试验。 2、向美国国内传播在日本东京举行的奥运会。 第三阶段：商用阶段
由于卫星通信带来的巨大经济效益。卫星通信商用化逐渐提上了议事日程。
第四章 卫星通信系统的组成
4.1 卫星通信系统的组成 一个完整的卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分组成：
一、空间段：也称空间分系统，通常是指通信卫星，研究的重点
二、地面段：一般包括地球站群，测控系统和监控中心
1、地球站群：包括一个中央地球站和若干个普通地球站，中央站和普通站之
间采用高度集中的星形网络结构
的“闪电”号卫星及实现全球通信三颗同步卫星）
2、国内卫星通信系统——为本国提供卫星业务的系统 3、区域卫星通信系统——低轨卫星。（用于特殊服务，地质勘测，海洋勘探等）
二、按卫星业务分类 1、卫星固定业务：向现有的电话网（PSTN）和有线电视网（CATV） 提供卫星链路，用来传输语音信号和电视信号。
S
Sun
Earth Satellite
E
E
Td=2d/c=0.27s
为消除0.27s的时间延迟，必须增加回波抵消器，大大增加了星上设备的复杂

透明转发器 对收到的信号只进行低噪声放大、变频、功率放大， 对频带内的任何信号是透明的通道。
处理转发器 除进行转发信号外，还具有信号处理功能。
转发器示意图
处理转发器 解调、信号处理、调制
放大器 混频 中频放大 合路 混频 功放
透明转发器
本振1 主振源 本振2
卫星通信地球站
组成： 天线分系统 发射分系统 接收分系统 信道终端设备分系统 伺服务跟踪设备分系统 用户接口分系统 电源分系统
天线分系统
任务：发射和接收信号 组成：天线
双工器 极化变换器 伺服务跟踪设备 要求：天线增益高 噪声温度低 天线波束窄、旁瓣电平低 馈线损耗小、频带宽、收发隔离度大、耐功率高
发射分系统
放大器：输出功率大 宽频带 增益稳定性高 放大器线性好
上变频器：一次变频 二次变频
接收分系统
低噪声放大器 噪声低，灵敏度高
卫星通信系统各部分的作用
4、监测管理分系统
对定点后的卫星在业务开通前、后进行 通信性能的监测和控制，例如对卫星转发 器功率、卫星天线增益以及各地球站发射 的功率、射频频率和带宽等基本通信参数 进行监控，以确保正常通信。
卫星通信的特点
1、通信距离远。 建站成本与通信距离无关，
dmax=18000km.(静止卫星）
指令部分用于接收来自地面的控制指令，处理 后送给控制分系统执行。
控制分系统：用来对卫星的姿态、轨道位置、各
分系统工作状态进行必要的调节与控制。
天线分系统
遥测、指令和信标天线 全向天线，以便于可靠接收指令与向地面发射遥测数 据和信标。
通信天线 全球波束天线 点波束天ห้องสมุดไป่ตู้ 赋形波束天线
转发器
是通信卫星中直接起中继站作用的部分。 要求：以最小的附加噪声和失真，足够的工作频带和 输出功率业为各地球站有效可靠地转发无线电信号。

MF-TDMA：小网状网络中，建设成本低，业务灵活，带宽利用
率一般、运营成本较低，扩容成本最高； DVB-S2：新的传输体制，双向DVB载波，建设成本高，终端设备
昂贵，运营成本最高；
6.1 TDM（DVB）/TDMA传输体 制
TDM/TDMA系统为典型的星状网络系统,可以分为两种: 一是以休斯PES和Gilat的SkyBlaster为代表的低速TDM/TDMA （Aloha）系统，主要特点是出/入境速率较低，仅为几百Kbps，而丏 该体制系统产品也仅能支持星状网络应用，已丌能满足当前市场的需求，
时间长、传输时延大。典型的TCP传输时延在卫星“单跳”连接时，信
道时延一般为750毫秒，在卫星“双跳”的情冴下，传输时延可达1500 毫秒，丌能满足实时要求性高的信息传输要求。
6.2 TDM/SCPC/DAMA传输体制
TDM/SCPC/DAMA体制具有体制简单、理解容易、便于安装使用等特 点。目前最新的SCPC系统由于采用新的网络管理技术，而丏集成最新 的调制、解调、IP等技术，也发展成为带宽利用率高、网络支持能力强、 系统配置简单、终端价格低的高性价比产品: 支持星状、网状、树状和混合状网络拓扑，可以支持中心站和多级 节点站网状连接； 带宽使用的灵活，根据用户的需求，可以使用非常少的带宽（几百 KHz）就可以使系统处于正常运转状态,同时可以迅速转换到高速传 输状态； 进端小站支持最高为5-8M的回传速率；
传统的MF-TDMA系统对IP协议支持较弱，不目前地面网络普遍使用
的TCP/IP网络互联互通效率较低、业务使用丌便。
创新，保障，共赢
航天恒星空间技术应用有限公司作为与业的卫星通信产品制造商和 系统集成商，应充分理解和分析用户实际业务需求，选择正确的、适 合用户使用要求和业务特点的卫星通信体制。提供完整的、满足用户

分 组 域 模 式
电 路 域 模 式
用户设备 无线接入网 核心网
核心网
GEO卫星移动通信系统
BGAN空中接口
◆ BGAN使用Inmarsat专用的空中接口IAI-2提供同样的UMTS业务。
非接入层
适配层
接 入
承载信道链接层
层 承载信道控制层
物理层
BANG空口协议栈
负责移动性管理、呼叫控制、短消息SMS以及GPRS会话管理等功能
◆ BGAN具有全球无缝隙的宽带网络接入、移动实时视频直播、 兼容3G等多 种通信能力，它的出现给海事、航空以及陆地偏远地区移动信息化带来革 命性的变化!
GEO卫星移动通信系统
INMARSAT-4 BGAN系统
◆星座设计 INMARSAT-4于2005年至2008年8月期间发射，共三颗，容量是第三代的60倍， 通信业务量绝大部分是作为IP分组交换数据进行传输，扩展了INMARSAT网 络，提供增强的数字移动通信的能力，同时也支持传统的电路交换的服务， 具有1个全球波束，19个区域波束，228个窄带点波束。
C
PT GT
GR
(
4d
)2
C(dBW
)
PT
(dBW
)
GT
(dBW
)
GR
(dBW
)
20
lg(
4d
)
传输损耗
自由空间损耗 馈线损耗 天线未对准损耗（一般用统计数据来估计） 大气层和离子层损耗 法拉第旋转 雨衰（对比较高的频率有很大的影响）
自由空间传播损耗
卫星通信基础
四、卫星链路设计
载波噪声比
(C N )u EIRP Lpu Lmu Gu 10lg(Tu Bk) dB

功能：接收和发送卫星信 号
组成：天线、发射机、接 收机、调制解调器等
作用：实现卫星通信与地 面通信的连接
应用：广播电视、电话、 互联网等通信领域
功能：负责卫星的运行控制、状态监测和故障处理 设备：包括计算机、通信设备、监控设备等 操作人员：负责卫星的运行监控和故障处理 通信方式：通过地面站与卫星进行通信实现对卫星的控制和监测
卫星：作 为通信的 中继站负 责接收和 转发信号
地面站： 负责与卫 星通信包 括发射和 接收信号
通信链路： 连接卫星和 地面站的通 信线路包括 上行链路和 下行链路
信号处理 设备：负 责信号的 编码、解 码、调制 和解调等 处理
网络管理设 备：负责网 络的管理和 控制包括路 由选择、流 量控制等
用户终端： 负责接收 和发送信 号包括手 机、电脑 等设备
覆盖范围广：全球范 围内都可以实现通信
传输速度快：数据传 输速度比地面通信快
抗干扰能力强：不受 地面电磁干扰影响
保密性好：不易被窃 听和干扰
稳定性高：不受天气、 地形等因素影响
建设成本高：需要发射 卫星和建设地面站等基 础设施
卫星类型：通信卫星、导航卫星、遥感卫பைடு நூலகம்等 卫星功能：通信、导航、遥感、气象等 卫星轨道：地球同步轨道、中地球轨道、低地球轨道等 卫星寿命：根据不同类型和用途寿命从几年到几十年不等
卫星通信技术将更加注重与地面通信技术的融合实现天地一体化通信
卫星通信技术将更加注重与物联网、大数据、人工智能等技术的融合实现智能化、自动化和 数字化
卫星通信技术将更加注重环保和可持续发展实现绿色通信和可持续发展
卫星通信系统架构：包括卫星、地面站、 用户终端等
用户终端：包括固定终端、移动终端、 便携终端等

高带宽传输
卫星互联网采用高带宽的卫星 转发器，能够提供高速的互联 网接入服务。
灵活组网
卫星互联网可以根据用户需求 灵活组网，满足不同规模和不
同需求的用户接入需求。
卫星导航定位系统
卫星导航定位系统
利用卫星信号实现导航和定位功能。
高精度定位
卫星导航定位系统可以实现高精度的 定位，满足各种导航和定位需求。
覆盖范围广
卫星电视广播的覆盖范围广泛，可以覆盖全 球或特定区域。
多频道传输
卫星电视广播可以实现多个频道的传输，满 足不同观众的需求。
高质量信号传输
卫星电视广播采用高功率的卫星转发器，能 够实现高质量的信号传输。
卫星移动通信
卫星移动通信
利用卫星转发器实现移动终端（如手机）之间的 通信。
高速数据传输
卫星移动通信可以实现高速数据传输，满足用户 对语音、数据和多媒体通信的需求。
卫星通信与地面移动通信的融合
总结词
融合将带来更加丰富的业务模式和服务体验。
详细描述
通过融合卫星通信和地面移动通信，可以开发出更加丰富的业务模式和服务体验，例如 基于位置的服务、应急通信、物联网应用等。这将为用户带来更加便捷、高效总结词
低轨道卫星通信系统将提供更低延迟、 更高带宽的数据传输服务，满足不断增 长的用户需求。
信道编码原理
信道编码是一种用于提高数据传输可靠性的技术。通过在 数据中添加冗余信息，信道编码可以在接收端检测和纠正 传输过程中的误码。
常见编码方式
常用的信道编码方式包括线性分组码、循环码和卷积码等 。这些编码方式具有不同的特点和适用场景，选择合适的 编码方式可以提高卫星通信系统的性能。
编码增益
信道编码可以在一定程度上提高系统的抗干扰能力，从而 提高通信系统的可靠性。这种由于信道编码而带来的性能 提升称为编码增益。

远程教育
卫星通信为远程教育提供了便利。学生可以 通过卫星接收培训和教育内容，与教师进行 远程互动。
农业
卫星通信为农业提供了重要的支持。农民可 以通过卫星接收气象信息和农业技术，提高 农业生产效率。
航空航天
卫星通信在航空航天领域起着重要作用。航 空飞行员和天文学家使用卫星通信进行导航、 通信和数据传输。
卫星作为中继站点，接收发射站发送的信号，并将信号转发给指定的接收 Nhomakorabea3
接收站
站。
接收站接收来自卫星的信号，并将其
转换为人类可理解的格式，供用户使
用。
卫星通信技术的发展趋势
5G技术
卫星通信将与5G技术结合，提 供更快的数据传输速度和更广 泛的通信覆盖。
低地球轨道卫星
低地球轨道卫星将成为未来卫 星通信的重要发展方向，提供 更低的延迟和更大的带宽。
物联网
卫星通信将支持物联网的发展， 连接更多的设备和传感器，实 现智能化和互联互通。
结论和展望
卫星通信在现代社会中发挥着重要的作用，并且具有广阔的发展前景。随着技术的进步和需求的增加， 卫星通信将继续发展和创新，为人类提供更好的通信体验。
卫星通信的基本原理
卫星通信的基本原理是通过发射和接收信号的卫星，将信息从一个地方传输 到另一个地方。发射站将信号转换为微波频段，发送到卫星，然后卫星将信 号转发到接收站。接收站接收信号并将其转换为可理解的格式。
卫星通信的应用领域
电视广播
卫星通信在电视广播行业中发挥着关键的作 用。通过卫星传输信号，人们可以收看各种 电视频道，包括国际频道和高清频道。
卫星通信的优缺点
• 优点： • 全球范围内的通信覆盖 • 高速和稳定的数据传输 • 抗干扰和抗暗示能力强

6卫星通信与互联网技术相结合
卫星通信和计算机技术的飞速发展，产生了 卫星互联网技术。目前卫星互联网的连接 方式主要有两种：一种是利用宽带卫星的 双向传输；另一种则是利用卫星的高速下 载和地面网络反馈的外交互通信方式，即 将卫星链路作为下行数据链路，而将电话 拨号、局域网等其他通信链路作为上行数
7卫星通信宽带化
• 我国于1970年4月24日，成功地发射了自行研制的东方红一号 卫星，1984年4月发射了我国第一颗同步通信卫星东方红二号， 1997年5月12日月发射了我国第一颗三轴稳定的同步通信卫星 东方红三号。
• 我国自1972年开始运行卫星通信业务，目前全球共有地球 同步静止轨道卫星约210颗。中国的卫星通信经过近三十年的 发展，从无到有，已经初具规模，但是发展速度仍比较缓慢。 注册的卫星运营公司已有中国通信广播卫星公司、中国东方通 信卫星有限责任公司、鑫诺卫星通信有限公司、亚洲卫星通信 有限公司、亚太卫星控股有限公司五家（在大陆注册三家）， 共拥有10颗卫星, 342个转发器单元（C波段236个、Ku波段106 个，均已折合至每转发器36MHz带宽）。其业务已覆盖到亚洲 大部分地区和欧洲部分地区。
8卫星光通信
• 卫星光通信就是用激光进行卫星间通信， 使卫星间通信容量大为增加，而卫星通信 设备的体积和重量却大大减小，同时也增 加了卫星通信的保密性。卫星光通信系统 主要由以下几个子系统组成：光源子系统， 发射、接收子系统以及瞄准、捕获、跟踪
卫星天线群卫星机房 Nhomakorabea9 总结
• 卫星通信的花费巨大，但却有着不可替代 的地方，在防止因自然灾害而发生的通信 中断中会起着越来越重要的作用。
5星通信的发展趋势--卫星向大、小两 极发展
现代卫星通信的发展趋势之一就是卫星星体本身正在向大型化和 微型化两个方向发展。一方面，各国为了提高卫星的灵敏度和星 上处理能力，以及实现卫星的一星多能，把卫星星体造得越来越 大，重量也越来越重。卫星大了也有弱点，易受电磁干扰和敌方 反卫星武器的破坏，而小卫星、微小卫星却能克服这种弱点。如 果用多颗小卫星组网来代替单颗大卫星，就可以提高卫星系统的 生存能力。

为了提高星载转发器的可靠性，一些容易失效的模 块或器件都有冗余配置，并配有各种切换开关，以 便在工作单元失效时切换至备用单元 。
通信导论卫星通信课件
16
3.遥测指令分系统
l）遥测部分
此部分主要收集卫星上设备工作的数据，如电流、
电压、温度、传感器信息、气体压力指令证实等信 号。这些数据经处理后送往地面监测中心站。
通信导论卫星通信课件
34
(2)处理转发器
指除了信号转发外，还具有信号处理功能 的转发器。与上述双变频透明转发器相比，处 理转发器只是在两级变频器之间增加了信号的 解调器、处理单元和调制器。先将信号解调， 便于信号处理，再经调制、变频、功率放大后 发回地面。
通信导论卫星通信课件
35
3 卫星通信地面站
卫星通信系统
一.通信卫星 二.同步通信卫星组成
三.卫星通信系统特点 四.卫星通信系统的组成与原理 五.数字卫星通信系统 六.卫星地球站
七.典型数字卫星通信系统介绍
通信导论卫星通信课件
1
一.通信卫星
地球卫星都有自己的运行轨道，这种轨
道有圆形，也有椭圆形，轨道所在的平 面称为轨道面，轨道面都要通过地心。
调
发
路
制
射
复
器
机
用
多
路
调
接
分
制
收
离
器
机
双
双
工
工
器
器
天线 馈电 设备
发
调
多
射
制
路
机
器
复
用
多
接
解
路
收
调
分
机
器
离

各种用户终端。
1.3 卫星通信的工作频段
选择工作频段时，应考虑的重要因素：
（1）电波传播衰减及其它衰减要小；（图 1-14） 在0.3-10GHz频段，大气吸收衰减最小，称为“无线
电窗口”。另外，在30GHz附近也有一个衰减的低谷， 称为“半透明无线电窗口”。
（2）天线接收的外界噪声要小；（图 1-15） 从降低接收系统噪声的角度来考虑，工作频段最好选
1.4 卫星通信的特点
• 由于卫星通信相对于地面通信网的综合造价成本 高，终端贵，因此，卫星通信的市场定位应该是 地面通信网的延伸和补充，主要服务于地面通信 网不能覆盖的区域及有特殊通信需求的人群。
• 卫星覆盖区域广，可以较经济地为地面蜂窝网覆 盖范围以外的用户---“唯星用户”提供移动通信 业务。
1.5 卫星通信系统的业务类型
从应用的角度来看，卫星通信可分为4个阶段： 第一阶段：主要用于国际通信； 第二阶段：开始提供电视传送； 第三阶段：提供国内公众通信和各种专网通信； 第四阶段：提供卫星移动通信。
1.5 卫星通信系统的业务类型
卫星通信系统通常用于支持： 1、卫星视频广播业务 2、卫星电话等交互式业务 3、数据通信和Internet业务 4、卫星移动通信业务
1.4 卫星通信的特点
卫星通信在中国的特殊地位： • 幅员辽阔； • 人口众多； • 地区发展不平衡； • 中国有60％左右的地区是地面网盲区，如
海洋、高山、沙漠和草原等，通信的困难 甚至成为人们生存的障碍。
1.5 卫星通信系统的业务类型
ITU定义的卫星通信系统的业务类型有三种： 固定卫星业务FSS (Fixed satellite service) 移动卫星业务MSS (Mobile satellite service) 广播卫星业务BSS (Broadcasting satellite service)

拓展应用领域
卫星通信技术的应用领域将进一步拓展，如应急 通信、远程医疗、智慧城市等领域。
3
推动国际合作
卫星通信技术的发展需要国际合作，共同推进相 关技术和标准的发展，促进全球卫星通信产业的 繁荣。
05
结论
总结
卫星通信技术是现代通信领域的重要分支，具 有覆盖范围广、不受地面限制等优势，在军事 、民用等领域得到广泛应用。
发展，以满足日益增长的数据需求。
灵活的频谱利用
02
卫星通信将更加灵活地利用频谱资源，通过动态频谱分配和共
享技术提高频谱利用率。
高效的天线技术
03
天线技术的进步将有助于提高卫星通信系统的覆盖范围和数据
传输效率。
卫星通信技术的未来挑战
安全性问题
随着卫星通信的广泛应用 ，网络安全和隐私保护成 为重要挑战，需要加强安 全措施和技术研发。
《卫星通信技术》PPT 课件
目录 CONTENT
• 卫星通信技术概述 • 卫星通信系统组成 • 卫星通信技术的应用 • 卫星通信技术的未来发展 • 结论
01
卫星通信技术概述
卫星通信技术的定义
01
卫星通信技术是指利用人造地球 卫星作为中继站，实现地球站之 间的无线电通信。
02
卫星通信技术可以实现全球覆盖 、远距离传输和广播服务等功能 ，是现代通信技术的重要分支之 一。
数据传输。
加强卫星通信在偏远地区和 海洋等地的覆盖和应用，提 高信息传递的普及率和便捷
性。
加大对卫星通信技术研发的支 持力度，鼓励创新，突破关键
技术瓶颈。
对未来研究的展望
01
探索新型卫星通信体制和传输协议，提高数据传输 效率和可靠性。
02