卫星通信VSAT地面站系统建设框图

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卫星通信系统

（2）按需分配方式。按需分配（DA）方式是一种分配可变的制度，这个可变是指按申请进行变化的信道分配。根据信道分配可变的程度不同，按申请分配制度又可分为以下几种类型：收端可变、发端固定的DA方式；收端固定、发端可变的DA方式；收、发可变DA方式；动态分配；随机分配。
2. 多址技术
可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。
（3）卫星转发器。卫星转发器常分为透明转发器和处理转发器两种。
①透明转发器。透明转发器也称非再生转发器，包括单变频转发器和双变频转发器两种。
单变频转发器是目前使用最多的一种转发器，如图4-7（a）所示。双变频转发器的结构如图4-7（b）所示。
②处理转发器。处理转发器是指除了具有转发功能之外，还具有处理功能的转发器，其结构如图4-7（c）所示。
4.2 多址及随机多址访问方式
①固定预分配（FPA）方式。固定预分配是指按事先规定半永久性地分配给每个地球站固定数量的信道，这样各地球站只能各自在特定的信道上完成与其他地球站的通信，其他地球站不得占用该信道。如图4-10（a）所示。
②按时预分配（TPA）方式。事先知道了各地球站间业务随时间的变化规律，那么在一天内可按约定对信道做几次固定的调整，这种方式就是按时预分配（TPA）方式。
4.5～5 3.5
4.5～5.5
0.6～2.4 1.2～11
0.6～32
最小（G/T）值/（ dB/K）
35.0（原40.7） 37.0（原39）
31.7
29.0 34.0 27.0 29.0
22.7 2 500 22.7
5.5 16
5.5～16
业务
电话、数据、TV、IDR、IBS 电话、数据、TV、IDR、IBS 电话、数据、TV、IDR、IBS

VSAT卫星通信网

8
9
பைடு நூலகம்
❖ (2)小站(VSAT) ❖ VSAT小站由小口径天线、室外单元（ODU）
和室内单元（IDU）组成。
❖ VSAT天线有正馈和偏馈两种形式，正馈天线尺寸较大，而偏馈天线尺寸较小、性能好（增益高、旁瓣小），且结构上不易积冰雪，因此常被采用。
10
❖ VSAT小站的室外单元 (ODU)主要包括固态功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器及其检测控制电路等模块的电子成套设备。
43
❖缺点：卫星转发器的多载波会不可避免地导致互调产物产生，使得转发器降低功率工作，转发器的功率利用率比较低。小站天线直径较大，Ku波段为1.2m～ 1.8m，C波段为1.8m～2.4m。当C波段工作在大城市时由于地面微波干扰严重，选址不方便。
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2、时分多址(TDMA)
❖ 此体制特别适合于网络容量大、地球站少的情况。它的缺点是随着地面站数目的增加，将导致延迟增长很快。VSAT这种站数多的系统单纯使用TDMA方式是不合理的。
2
5.1 VSAT卫星通信网的基本概念及其特点
❖ VSAT = Very Small Aperture Terminal(甚小口径终端) ，天线口径通常为0.3-2.4m
❖ 20世纪80年代开始发展起来的，一般由大量具有甚小口径天线的智能化小型或微型地球站与一个(或几个)大站协同工作，构成一个 VSAT卫星通信网，能够支持范围广泛的数据、话音、图像及其他综合电信及信息业务。
❖ VSAT系统中，TDMA是与FDMA以及频率跳变结合在一起共同发挥优势，即FDMATDMA方式。避免使用较大的TDMA载波，降低了小站发射功率和成本。
❖ 典型代表为日本NEC公司的NEXTAR系统。

甚小天线地面站(VSAT)卫星通信系统高频本振信号源设计

甚小天线地面站(VSAT)卫星通信系统高频本振信号源设计范爱锋;张宏伟【摘要】为满足甚小口径天线地面站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)卫星通信系统对低噪声高频信号源(10.7～14.5GHz)的要求,分析了当前频率合成的各种方法,提出了利用Zarlink公司的高频分频器ZL40813和低噪声的单芯片锁相环(PLL)频率合成器SP5769构建一种便宜的低噪声高频信号源方案.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2006(029)021【总页数】3页(P40-41,44)【关键词】VSAT;频率合成;PLL;高频信号源【作者】范爱锋;张宏伟【作者单位】军械工程学院,河北,石家庄,050003;军械工程学院,河北,石家庄,050003【正文语种】中文【中图分类】TN921 引言甚小口径天线地面站(Very Small Aperture Terminal,VSAT)卫星通信系统可为边远地区的家庭和商业用户提供可靠的、低成本的声音、图像和宽带数据业务等，因而拥有潜在的巨大需求。

由于其工作于10.7～14.5 GHz的频段，因而VSAT的设计者需要一个稳定的低噪声高频信号源，而且从商业普及的角度出发，其设计体积和成本也是必须考虑的因素。

欧洲电信标准协会已将高频的Ku频段分配给VSAT 上行链路。

上行链路工作于14～14.5 GHz之间，下行链路则工作于12.5～12.75 GHz或10.7～11.7 GHz之间。

其它国家的频段分配情况大致相同。

VSAT中的中频(IF)频段通常为950～1 450 MHz，所以VSAT的设计者需要一个工作频率为13.05 GHz的本地振荡器。

本文对此问题进行讨论，并给出一个基于高频分频器的锁相环(PLL)频率合成方案。

2 频率合成原理频率合成的方法主要有3种：直接频率合成、应用锁相环路的间接频率合成和直接数字频率合成。

2.1 直接频率合成直接频率合成是最早的频率合成方法。

第五章《卫星通信》VSAT卫星通信网

15
卫
星
通
信
5．3．3
VSAT小站的技术性能特点
1、VSAT地球站的系统构成小型天线、室外单元（ODU）、室内单元(IDU)
反射面
RS-232
方位/俯仰标记组合件
ODU
2线环路变换器 4线 E&M
DCU VCU VCU MCU
4线E&M 连接数据终端、话机或者程控交换机
中频分合路器 RET M&C
用户数据终端
IPU
ODU
ODU
用户数据终端
ODU
IDU
PBX
IDU
ODU
射频设备信道单元分组交换网管系统
PBX
用户数据终端
典型VSAT网络结构示意图
11
卫
星
通
信
5．3．1 主站
1、VSAT网络的主站
VSAT网络的主站又称为中心站或者中枢站（HUB），一般采用大型天线，直径为3.5-10m（Ku频段），并由高功率放大器（HPA）和低噪声放大器（LNA）、上/下变频器、调制器解调器及其数据接口等设备。主站有全网的出站信息和入站信息传输、分组交换和控制功能，主要有以下几部分构成： • 天线、馈源和伺服跟踪分系统 • 低噪声接收放大器(LNA) • 高频功率放大器(HPA) • 上、下行链路频率变换器(U／C、D/C) • 调制解调器(Modem) • 数字复接设备 • 数字接口及终端设备 • 网络管理分系统
• 数据电路中接设备（DCE）：对于数字信号，DCE主要作用是完成数据信号的码型及其电平的转换、信道特性均衡、收发时钟的形成和提供，以及线路的接续控制等。 • 计算机系统：

卫星通信信道的传输特性及vsat下行链路具体仿真模型的建立

基本的信道模型有高斯白噪声信道模型、衰落信道模型(瑞利、莱斯、对数正态)等等，衰落信道模型根据时间长短又分为快衰落和慢衰落。做好信道分析和建模，首先要对各种信道模型进行收集整理，然后根据实际的情况提出模型假设，最后实地测量进行验证。对于那些非线性何时变的信道在仿真中可以通过相应的抽头滤波器系统来进行设计，如TDL等。
图1-1使用蒙特卡罗方法进行通信系统误码率仿真模型框图
如图1.1，使用MC方法进行仿真步骤如下：
（1）生成输入比特序列采样值A(k) k=1,2,3…….
（2）通过功能模块处理采样数据，并且产生输出序列Y(k)
（3）估计E(g(Y(k)); (1-2-1)
（4）与理论值BPSK和QPSK的误码率进行比较
中国的VSAT系统发展至今，已经形成种类齐全(话音、数据、单向、双向等)，规模庞大(几千个用户站)和运行稳定可靠的专业服务体系。
利用Ka波段[1](30/20GHz)或更高频段构成卫星通信系统是未来的发展趋势。因此，研究和开发Ka频段的卫星通信系统对我国未来卫星通信事业的发展有着及其重要的意义。对于Ka频段的卫星通信系统，由降雨引起的电波衰减是影响卫星通信线路传输质量的一个重要因素，准确的把握降雨衰减特性和补偿降雨衰减的方法研究，成为实现该系统的关键性问题之一。
而另外一些模型中[3]认为固定卫星通信系统的乘性干扰的包络符合如下的随机分布：A和U分别表示等效低通雨衰信道的包络和相位,二者均为随机变量,其分布特性由天气条件决定,它们均服从高斯分布,其概率密度函数分别表示如下[7]:
(1-3-1)
其中为信号包络的概率密度函数, 是信号相位的概率密度函数. 和分别是信号包络和相位的标准差,而和分别为相应的均值.。不同天气条件下，认为卫星通信信道包络的乘性干扰符合高斯分布(幅度和相位都为高斯分布)。而本文着重对降雨和对流层闪烁等混合天气因素的影响进行了仿真研究。

卫星通信之VSAT系统篇

卫星通信展望之VSAT一．VSAT简介：1 VSAT综述卫星通信是近年来发展极为迅速的一种通信技术，它在世界范围内得到了广泛的应用。

尤其是小型卫星通信地球站（VSAT），是一种新兴的卫星通信领域，它是近年来一系列先进技术综合利用的结果，它不但可以直接安装于用户处，并能提供高质量的数据，话音，图像及其它综合业务，较好地满足了现代通信发展的需要，而且更能充分发挥卫星通信的优点，建立直接面向用户、面向家庭、甚至面向个人的通信系统，是对传统卫星通信方式的重大突破和发展。

目前，世界各主要国家和地区已建立了许多VSAT专用网和公用网，其应用范围之广涉及到国民经济的各个部门，目前国内外对VSAT网的研究与开发方兴未艾，新的系统不断涌现。

VSAT是卫星通信的发展趋势。

2 VSAT采用的先进技术VSAT综合运用了一系列先进技术的结果，这包括：●大规模或超大规模集成电路的技术●微波集成和固态功率放大技术●高增益，低旁瓣的天线小型化技术●高效多址联接技术●微机软件技术●高效、灵活的网络控制和管理技术●分组传输和分组交换技术●扩频、纠错和调制解调技术●数字信号处理技术●卫星大型化技术等3 VSAT卫星通信网的特点作为这些先进技术综合而成的VSAT卫星通信网具有许多其它通信网不可比拟的优点，其中主要特点有：设备简单、体积小、重量轻、耗电省、造价低，安装、维护和操作简便，根据不同使用条件，小站天线直径可以为1.3～2.4m，发射机功率在1～2W左右，终端部分也很小。

随着天线的进一步小型化还可以置于室内桌面上，只要天线能够通过窗口对准卫星而无障碍即可。

可以迅速安装和开通业务。

它可以与用户终端直接接口，避免了一般卫星通信系统信息落地后还要地面线路引接问题。

组网灵活，接续方便。

网络部件模块化，易于扩展和调整网络结构。

可以适应用户业务量的增长以及用户使用要求的变化。

通信效率高，性能质量好，可靠性高，通信容量可以自适应，适于多种数据率和多种业务类型，便于向ISDN过渡。

卫星通信系统教材

图 7.2 卫星通信系统的组成和工作过程
1．地球站地球站可以有多个，为了进行双向通信，每个地球站均有接收和发射设备，图7.2中画出了 A、 B两个地面站。由于收、发设备共用一副天线，所以采用了双工器以便把收、发信号分开。 2．转发器转发器就是安装在卫星上的收发设备，用来接收从各地球站发来的信号，经频率变换和放大后，再发给各地球站。转发器由天线、收发设备和双工器组成。
信号处理过程：
从天线来的 6GHz信号依次经过前置放大器、混频器、滤波器和放大器，然后经可控衰减器，又通过滤波器后送到由5～6级晶体管组成的放大器，最后输出送往天线。
四、遥测指令系统
遥测指令系统包括遥测和遥控指令系统两部分。 1．遥测部分
遥测部分的作用是指在地球上测试卫星上各种设备的工作情况。卫星向地球传送的信号主要有表示有关部分的电流、电压、温度等工作状态的信号，来自各传感器的信息，指令证实信号以及作控制用的气体压力等等。遥测的各种数据，都要随时通过遥测系统送往地面监测中心。这些数据传送的方法与通信过程相似，即先通过多路复用、放大和编码等处理后再进行调制。
第七章卫星通信系统
教学重点
1．掌握卫星通信系统的组成和各组成部分的作用。 2．理解通信卫星、地面站的组成和工作原理。 3．理解地面站的多址接入方式。
4．了解卫星通信的工作频段。
5．了解VSAT卫星通信系统的特点，低轨道移动卫星通信系统的组成和特点。
教学难点
掌握卫星通信系统的组成和各组成部分的作用。
三、卫星通信的多址连接方式
一、卫星通信系统的组成
卫星通信是无线通信的一种，与平常无线通信的不同之处是中继器位于地球上空的人造卫星上。
卫星通信的设想： 1945 年，英国人克拉克曾设想：如果发射三颗同步轨道卫星到地球的赤道上空，卫星和地球中心连线的间隔角度为 120 度，离地球表面的高度为 35800km ，卫星天线的波束宽度为 17 度，如图 7.1 所示，这样就可构成全球性的卫星通信网。这种设想今天已成现实。

基于VSAT的卫星通信系统链路的设计

０３ＢｄＯ７Ｂ．ｄ
码是将输入信息与一固定结构的编码器进行卷积，将输出作为传输信息。卷积码的输出信息是前后关联的，因
此一般采用序列译码方式。
０５Ｂ．ｄ１ｄ１４Ｂ
和传播因降雨衰减（上行）每年００％２素的时间
若ＢＳ解调端输出的符号没有经过判决，而是直接ＰＫ
输出模拟量或经过大于两个判决电平的量化器，然后经过译码，这样的译码称为软判决译码，即编码信道的输
降雨衰减（下行）每年００％．２的时间
９７Ｂｄ
．
出是没有经过判决的匹配滤波器的输出。一般而言，由于硬判决在译码前被判决了一次，信息有所损失，软判
路裕量（根Leabharlann 上行链路降雨衰减值来设定），所以晴空
总载噪￣（ＡＬＣ／Ｏ选定２ｄ。６Ｂ在链路设计过程中，首先根据用户提出的误码率
序列共有２种组合，以序列有２种，码的任务就肘所 ’ 译是从这２种序列中挑出与序列巨离最小的序列，该序列在卷积码的格形图上形成一条路径，对应于该路径的输入信息比特就是最终要译码输出的信息。因此可以通过计算２个距离来确定译码输出，显然当很大时，这种方法的计算量会很大。Ｖｔｒｉｉ算法可通过在网格图上的ｅｂ
为在编码效率为３４／时记忆深度分别为３的卷积码。从和４图中可以看出在相同的记忆深度下，３４／卷积码的性能要优于１２／卷积码的性能。而且随着记忆深度的增加，卷积码的自由距离也不断增大。本设计选用编码效率为３４／、自由距离为８的卷积码，其编码增益为７７ｄ８Ｂ，误码率性能如图中蓝色实线所示。

vsat卫星便携站的设计与实现

Technology Study技术研究DCW3数字通信世界2019.111 引言VSAT （Very Small Aperture Terminal ）是甚小口径卫星终端站，也称为终端站，在军事和民用领域都有着巨大的实用价值[1]。

VSAT 卫星通信系统是指利用大量小口径的终端站与一个大口径的主站协同工作组成的卫星通信网[2]。

在卫星通信领域占据着举足轻重的地位，通常工作在Ku 波段或者Ka 波段，可实现2Mb/s 以上的数据通信。

VSAT 卫星通信系统具有可靠性高、灵活性强、成本低的特点，特别适合拥有较大信息量和管辖众多偏远分支机构的部门使用。

本文设计的项目是某应急管理部门的VSAT 卫星通信网，由1个VSAT 中心站、几十个固定站、上百个车载站和众多个便携站组成，可实现全国范围内应急信息的互联互通和信息资源共享，主要为应急救援、应急搜救、森林消防、护林防火等提供全国统一的应急管理系统，在应急响应时形成高效联动的整体合力。

VSAT 卫星便携站要求融入国家应急救援卫星通信体系，紧密结合国家天空地一体化网络发展战略，实现与VSAT 卫星通信网互联互通，形成广域覆盖、随遇接入的应急通信能力，支撑应急救援现场远距离通信保障和扁平化的应急指挥，促进应急通信保障能力显著提升[3]。

因此，技术指标如下：可与北京地区7.3米天线卫星地面站实现2Mb/s 的数据传输；结构简单，可单人背负使用。

2 总体设计卫星便携站主要有通信主机、卫星天线、组成。

组成框图见图1。

图1 VSAT 便携站组成框图通信主机主要有双通道调制解调器、IP 加速模块、路由交换模块等组成。

天线设备由天馈设备、低噪放、功放组成。

整站结构效果图如图2所示。

图2 VSAT 便携站效果图通信主机位于天线底座，可有效增加天线的稳定度，方便收藏和使用。

3 链路计算本文设计的VSAT 便携站采用的天线等效口径为0.75米，功放功率为16W 。

下面通过链路计算验证天线口径和功放功率满足国内任意地区的使用要求。

第6章 VSAT卫星通信网

• 对于内向链路：来自各VSAT小站的数据分组到了主站，也应采用分组格式和分组交换。通过主站交换设备汇集来自各VSAT小站的数据分组，以及从主计算机和地面网来的数据分组，同时又按照数据分组的目的地址，转发给外向链路、主计算机和地面网。采用分组交换不但提高了卫星信道利用率，还减轻了用户设备的负担。 • 对于要求实时性很强的话音业务，包括声码话：因为分组交换的延迟太大，应该采用线路交换。
复用（ATM）数据。

综上所述，VSAT网与一般卫星网不同，它是一个典型的不对称网络：链路两端设备不相同；内向和外向业务量不对称；内向和外向信号强度不对称；
主站发射功率大得多，以适应VSAT小天站的要求，而VSAT小站发射功率小，主要利用主站高的接收增益来接收VSAT小站的低电平信号。
VSAT组网方式 1、星状结构小站1—卫星—主站—卫星—小站2 小站2—卫星—主站—卫星—小站1 星状结构的小站间是通过主站进行的，因此，对主站的依赖性很强。另外，由于信号是两次上星下星，因此时延比较大，不适合于话音传输。当用于话音时，小站1讲话时，小站2经过一定的延时才能听到，当听到后要等小站1讲完再回话，否则两端谁也没听清。有点半双工电台的感觉。这种结构比较适合于数据传输。
毫米波： 40GHz –300GHz
大多数VSAT都工作在C波段及Ku波段，C波段是早期使用的卫星波段，由于地面微波大多使用4G-6G的频段，正好落在C波段之内，因此地面微波与C波段卫星间的干扰比较大。这就要求C波段的VSAT一定要远离市区。现行国际卫星通信中的商用卫星大多数都使用 6/4GHZ 频段，即上行线路5.925-6.425GHZ，下行线路 3.7-4.2GHZ。随着C波段的不断拥挤，开发了Ku 波段。Ku波段与 C 波段相比具有如下特点：

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