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微小卫星通信系统设计与优化一、引言随着卫星技术的快速发展，微小卫星（Nano-satellite）作为新一代卫星系统，其小巧灵活的特点受到广泛关注。
作为微小卫星的核心组成部分，通信系统的设计与优化至关重要。
本文将围绕微小卫星通信系统的设计与优化展开论述。
二、微小卫星通信系统概述1. 微小卫星通信系统组成微小卫星通信系统主要包括载荷系统、通信控制系统和地面站系统。
其中载荷系统负责卫星与地面通信信号的传输与处理，通信控制系统负责卫星通信的规划与控制，地面站系统负责与卫星进行通信并处理回传数据。
2. 微小卫星通信系统的特点相较于传统卫星系统，微小卫星通信系统具有以下特点：小型化、低成本、快速部署和多星联网。
这些特点使得微小卫星通信系统更加适用于一些特定的应用领域。
三、微小卫星通信系统设计1. 通信链路设计通信链路设计是微小卫星通信系统设计中的核心环节。
首先需要确定通信频段和通信协议，然后根据卫星轨道参数和接收能力确定通信链路的参数。
此外，还需要考虑功耗和频率规划等因素。
2. 载荷系统设计载荷系统设计需要根据通信需求确定载荷类型和参数。
根据载荷类型的不同，可以选择天线系统、射频系统或激光通信系统等。
同时，还需要考虑载荷系统与其他组件的集成与优化。
3. 通信控制系统设计通信控制系统设计包括通信规划、数据链路设计和通信协议设计等方面。
通过合理的通信规划和数据链路设计，可以提高卫星通信的可靠性和稳定性。
通信协议的设计则可确保卫星与地面站之间的数据传输互通。
四、微小卫星通信系统优化1. 频谱资源优化频谱资源是微小卫星通信系统中的稀缺资源，需要进行合理的分配和利用，以提高通信系统的效率。
通过频率复用和频率规划等手段，可以实现频谱资源的最大化利用。
2. 功率控制优化功率控制是微小卫星通信系统优化的重要方面。
合理控制功率可以提高通信质量和信号覆盖范围，同时降低能耗和干扰。
3. 天线设计优化天线作为微小卫星通信系统中的关键组件，天线的性能直接影响到通信系统的效果。
卫星通信系统设计及卫星网络性能分析随着社会的不断发展，全球化的趋势不可避免地席卷全球，而卫星通信系统的设计和卫星网络性能分析也变得越来越重要。
卫星通信系统的设计需要考虑多方面因素，从信号传输到网络架构，都需要仔细设计和分析。
而卫星网络性能分析则需要考虑网络的带宽、时延、传输速率等因素，以保证网络的稳定和高效运行。
一、卫星通信系统设计1.1 信号传输在卫星通信系统中，信号传输是关键的一步。
由于在卫星通信中，信号需要从地球上的发射站传输到卫星上，再由卫星将信号传输到另一个发射站或用户终端。
因此，信号的传输速率和传输距离都是需要考虑的因素。
为了提高信号传输速率和传输距离，一些新的技术被引入到卫星通信系统中，如MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）和差分QPSK（Quadrature Phase-Shift Keying）。
MIMO技术可同时利用多个天线发送和接收信号，有效提高了信号传输速率和抵抗信号干扰的能力。
而差分QPSK技术则可以保证信号传输稳定，避免可能出现的误码率和信号失真问题。
1.2 网络架构在卫星通信系统中，网络架构通常分为星形网络、环形网络和网格网络三种。
星形网络是指所有用户终端都连接到一个中央卫星上。
这种网络架构具有较好的可靠性和故障恢复能力，但同时也面临着数据传输速率有限和建设成本高等问题。
环形网络是指多颗卫星组成一个环型的星座，每个卫星都需要在自己的轨道上移动。
这种网络架构具有高带宽和高速率的特点，并且能够提供全球范围内的可用性。
但同时也面临着成本高和复杂度高等问题。
网格网络是指由地球上多个终端互相连接组成的网络。
这种网络架构丰富多样，可以满足不同的应用要求，并且具有良好的扩展能力。
但同时也面临着卫星的轨道要求高和建设成本高等问题。
1.3 其他问题卫星通信系统的设计还需要考虑其他问题，如发射功率的问题、信道编码的问题、协议分析的问题等。
其中，协议分析是需要重点考虑的因素，因为它影响着整个网络的稳定性和性能。
引言：随着科技的发展，卫星移动通信系统成为现代通信领域的重要发展方向之一。
该系统利用卫星作为中继器，实现了全球范围内的移动通信，已广泛应用于航空、海洋、军事和地面通信等领域。
本文将对卫星移动通信系统的设计进行详细阐述，包括系统结构、通信协议、链路建立与维护、信号传输和安全性等方面。
概述：卫星移动通信系统是一种基于卫星的通信系统，其主要目的是提供全球范围内的移动通信服务。
系统主要由卫星、地面站和用户终端组成。
卫星作为中继器，接收地面站发出的信号，然后通过空间链路将信号传递给用户终端。
地面站负责与卫星进行通信，提供用户入网、信号调度和数据处理等功能。
用户终端用于接收和发送信号，实现移动通信。
正文内容：1.卫星移动通信系统的结构1.1地球固定卫星轨道1.2地面站的分布与组成1.3用户终端的类型和特点1.4空间链路和地面链路的连接2.卫星移动通信系统的通信协议2.1TDMA（时分多址）协议2.2CDMA（码分多址）协议2.3FDMA（频分多址）协议2.4分组交换和电路交换的选择3.卫星移动通信系统的链路建立与维护3.1用户注册与鉴权3.2信道分配与切换3.3信号传输和调度3.4故障检测与恢复3.5功率控制和接收灵敏度4.卫星移动通信系统的信号传输4.1调制与解调技术4.2信道编码与解码4.3信号调度和路由选择4.4误码率控制和信号增强4.5带宽分配和信号优化5.卫星移动通信系统的安全性5.1用户认证与加密5.2数据完整性与可靠性5.3信号干扰与窃听5.4安全管理与漏洞修复5.5系统抗干扰与鲁棒性总结：。
卫星通信系统的设计与优化一、卫星通信系统概述卫星通信系统是指利用卫星作为中继器，将信息传输到目的地的一种通信方式。
它具有覆盖广泛、传输能力强等优点，在军事、商业、科学等领域得到广泛应用。
卫星通信系统一般包括卫星、地面站和用户终端三个部分，其中卫星是系统的核心。
二、卫星通信系统的设计卫星通信系统的设计包括卫星的选择、卫星的轨道、卫星传输信号和天线设计等方面。
1、卫星选择卫星选择是卫星通信系统设计中的关键环节。
首先要选择卫星的类型，根据系统需求和投资情况，选择地球同步轨道卫星、中圆轨道卫星、低轨道卫星等不同类型的卫星。
其次，要根据系统需求确定卫星的数量和位置，以达到最佳覆盖范围和传输效果。
2、卫星的轨道卫星的轨道是卫星通信系统设计中的重要环节。
地球同步轨道卫星具有覆盖面积广、通信能力强等优点，但是成本高、能源消耗大，适用于商业通信等要求高性能的场景；而中圆轨道卫星和低轨道卫星成本相对较低，但是需要更多的卫星来实现全球覆盖。
3、卫星传输信号卫星传输信号一般包括数字信号和模拟信号两种。
数字信号具有传输速度快，误码率低的优点，适用于商业通信、军事通信等高速率、高要求的场景；模拟信号传输速度较慢，但是传输延迟低，适用于与实时性要求较高的应用场景。
4、天线设计卫星通信系统的天线设计是卫星通信系统设计中的关键环节。
卫星天线应具备高收发效率，同时在设计时还需考虑卫星天线的抗干扰能力，避免受到雷电等因素的干扰而造成通信系统的故障。
三、卫星通信系统的优化卫星通信系统的优化包括卫星轨道航迹优化、调制解调优化、信号传输优化等方面。
1、卫星轨道航迹优化卫星轨道航迹优化主要目的是为了提高卫星的能源利用率，减少卫星接收和传输信号时的信道损耗。
通过轨道航迹优化，可以保证卫星在通信时具有更好的性能和可靠性。
2、调制解调优化调制解调是卫星通信系统设计中的重要环节，它直接关系到通信质量和通信速度。
调制解调优化主要包括选取合适的调制方式、改善误码率和降低通信延迟等方面。
卫星通信系统的研究与设计绪论随着现代化技术的不断发展，很多新的技术已经应用到我们的日常生活当中。
卫星通信系统就是其中一种应用十分广泛的技术。
卫星通信系统指的是先将信息以无线电波的形式发射出去，然后经由地球上的卫星，再利用卫星通信系统的技术传送到另一个地点。
卫星通信系统与传统的通信系统相比，在传输距离和速率、可靠性上都有很大的优势，因此已经广泛应用到经济、交通、军事等领域，成为现代化社会的重要基础设施之一。
本文将阐述卫星通信系统的研究与设计，首先将介绍卫星通信系统的发展历程，然后详细分析卫星通信系统的基础组成部分-卫星发射器，接收器以及卫星和地面站之间的通信系统。
最后，本文将总结卫星通信系统的未来发展趋势，探讨其在未来的应用前景。
第一章卫星通信系统的发展历程卫星通信始于上世纪50年代，当时两个超级大国争夺国际地位，开始开发和应用卫星技术。
1957年，苏联发射了第一颗人造卫星，引起了美国的高度重视。
同年，美国成功地发射了第一颗通信卫星。
之后，各国都相继进行卫星通信技术的研究和应用。
1962年，美国发射了第一颗通信转发卫星，开创了卫星通信正式应用的时代。
之后，世界范围内建立了很多卫星通信网络，促使了卫星通信技术的飞速发展。
卫星通信系统的发展为人们提供了全新的通信方式。
卫星通信系统不仅提供了更加高效、快速、稳定、广泛的通信服务，而且也提高了国际社会通信的安全性。
卫星通信系统也成为了一个不断创新的领域，不断通过技术改进，提高通信品质和安全性。
第二章卫星通信系统的基础组成部分在卫星通信系统当中，主要的组成部分包括了发射器、接收器和地面站，卫星通信系统是通过卫星通信的这三个主要组成部分来实现信息的传输。
2.1 卫星发射器卫星发射器是卫星通信系统的重要组成部分，其主要功能是将地面站发送的信号传输到卫星上并发射到另一个地面站。
卫星发射器包括高频发射器，中频发射器和低频发射器。
高频发射器是用来发射高频信号的，其频率范围通常在3.7-8.4 GHz之间，主要用于发射微波通信信号。
卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计随着科技的不断发展，卫星通信系统在现代社会中扮演着重要的角色。
卫星通信系统的设计越来越关注高速数据传输，以满足人们对快速、可靠通信的需求。
本文将从卫星通信系统的整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面展开，介绍卫星通信高速数据传输的系统设计。
一、卫星通信系统的整体设计卫星通信系统的整体设计包括卫星的选择、地面站的配置和通信链路的规划。
在选择卫星时，需要考虑其轨道、覆盖范围和通信容量等因素。
同时，地面站的配置也需要根据通信需求和服务范围来确定，以保证系统的稳定性和覆盖广度。
通信链路的规划则需要考虑卫星与地面站之间的物理距离、信号传输的路径和天气条件等因素，以确保信号的有效传输。
二、数据传输速率控制高速数据传输是卫星通信系统设计的核心目标之一。
为了实现高速数据传输，需要在系统设计和硬件设备选择上进行相应的优化。
首先，卫星通信系统的设计应采用高效的协议和编码技术，以提高数据传输的效率和可靠性。
同时，在硬件设备选择上，应选用性能优良的调制解调器、天线和接收机等设备，以确保系统以更高的速率传输数据。
三、信号波束设计信号波束设计在卫星通信系统中起到至关重要的作用。
它可以影响到通信信号的覆盖范围和传输质量。
为了实现高速数据传输，信号波束的设计需要考虑以下几个因素：首先是波束的定位，应确定信号波束的方向和范围，以最大程度地满足用户的通信需求。
其次是波束的锐化，通过改变波束的形状来限制信号的散射和干扰，提高数据传输的质量。
最后是波束的调制和适应性，可以根据传输速率的变化调整信号波束的参数，以适应不同场景下的通信需求。
总结：卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计需要考虑整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面。
通过合理选择卫星、配置地面站和规划通信链路，可以建立稳定和高效的通信系统。
通过优化协议和编码技术，并选择性能优良的硬件设备，可以实现高速数据传输。
同时，通过合理的信号波束设计，可以提高通信信号的覆盖范围和传输质量。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化随着科技的飞速发展，人们对通信技术的需求不断增加，卫星通信技术因其广覆盖、稳定性等特点成为人们越来越关注的话题。
其中，静止轨道卫星通信系统因其大范围的覆盖率和稳定的数据传输效果成为各方追逐的热点。
静止轨道卫星通信系统的基本概念卫星的轨道分为不同类型：低轨道、中轨道、高轨道和地球同步轨道。
其中，静止轨道是指卫星严格按照地球自转的周期，在大约35,800千米的高度上绕地球一周的轨道，与地球的自转速度一致，从而使卫星在固定地面上观测者处看来保持相对静止。
这种轨道上的卫星通信系统就是静止轨道卫星通信系统。
静止轨道卫星通信系统的优点静止轨道卫星通信系统具有广覆盖、稳定性高、传输质量好、网状结构等多种优点。
首先，静止轨道卫星通信系统具有广覆盖性。
由于卫星的高度较高，因此一个卫星可以覆盖更广的范围，可以实现对更多地区和人们的覆盖。
其次，该系统稳定性高。
由于卫星的位置稳定，不受环境的影响，因此通信质量和通信稳定度也更高，不易受到外部环境干扰和影响，保障性能更加稳定可靠。
此外，静止轨道卫星通信系统的传输质量也很好。
静止轨道卫星的信号传输质量更高，信号传输速度也更快，可以保证高效的数据传输，而且通信较为严密，信息安全性更高，保护数据的安全性和完整性。
最后，静止轨道卫星通信系统从拓扑结构上也具有网状结构，即连接形式灵活、节点较多，可以应对更多需要信息传输的场景。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化静止轨道卫星通信系统的设计和优化是一个涉及系统理论，通信和卫星技术等多个领域的复杂问题。
此处谈论两个关键问题：信号传输和系统可靠性。
信号传输由于卫星距离地面较远，信号的传输需要经过多次反射和放大，因而需要尽可能地减少信号延迟和信噪比。
首先是天线的选择。
天线一般分为主反射器和辅助反射器，根据几何形状和信号捕获能力可以按照需要选择不同类型的天线。
此外，还要考虑卫星和地球之间的距离，因为距离增加时，信号呈指数下降。
卫星通信系统设计一、设计要求1.覆盖东南亚地区（地面终端为手持机）；2.波束：卫星天线有140个点波束，EIRP：73dbw, G/T :15.3db/k；3.支持数据速率9.6kbps，至少提供10000路双向信道；4.频段：L波段，上行 1626--1660MHZ;下行 1525--1559MHZ。
二、总体设计方案1.系统组成卫星通信系统由卫星星载转发器、地球站接收、地球站发送设备组成。
本设计系统卫星定位与赤道上空123oE，加里曼丹（即婆罗洲）上空。
距地面3.6KM，属地球同步卫星。
系统组成如图1所示发送端输入的信息经过处理和编码后，进入调制器对载波（中频）进行调制；以调的中频信号经过上变频器将频率搬移至所需求的上行射频频率，最后经过高功率放大器放大后，馈送到发送天线发往卫星。
卫星转发器对所接受的上行信号提供足够的增益，还将上行频率变换为下行频率，之后卫星发射天线将信号经下行链路送至接受地球站。
地球站将接受的微弱信号送入低噪声模块和下变频器。
低噪声模块前端是具有低噪声温度的放大器，保证接收信号的质量。
下变频、解调器和解码与发送端的编码、调制和上变频相对应。
2.系统传输技术体制○1，调制方式本系统采用π／4-QPSK调制机制QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控，是一种数字调制方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
但是，当QPSK进行脉冲成形（信号发送前的滤波，减小信号间干扰，将信号通过设定滤波器实现）时，将会失去恒包络性质，偶尔发生的弧度为π的相移（当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳变），会导致信号的包络在瞬时通过零点。
任何一种在过零点的硬限幅或非线性放大，都将由于信号在低电压时的失真而在传输过程中带来已被滤除的旁瓣。
卫星通信系统的鲁棒性设计与分析卫星通信系统是现代通信技术中的关键组成部分，它具有广泛的应用领域和多样化的用户需求。
然而，在实际应用中，卫星通信系统必须面临各种各样的环境和干扰，这将直接影响到系统的鲁棒性和可靠性。
因此，为了保证卫星通信系统的稳定运行，必须对其鲁棒性进行设计和分析。
一、卫星通信系统的鲁棒性概述鲁棒性是指系统对环境变化、异常输入、系统故障等不确定性因素的适应能力，也可以理解为系统的稳健性。
在卫星通信系统中，鲁棒性是指系统对恶劣天气、信道干扰、硬件故障等不确定性因素的适应能力。
卫星通信系统的鲁棒性设计和分析是保证通信系统稳定运行和可靠性的重要手段。
二、卫星通信系统的鲁棒性设计卫星通信系统的鲁棒性设计主要包括两个方面：设计鲁棒性系统和改进现有系统的鲁棒性。
1. 设计鲁棒性系统为了实现卫星通信系统的鲁棒性设计，需要从系统设计的起点就注重鲁棒性的考虑。
首先，需要在系统设计中加入异常处理和故障排除的机制。
例如，卫星通信系统应该具有自动重传机制，以应对数据传输的干扰和丢包问题。
其次，需要考虑信道变化对通信系统的影响，例如，应该设计不同的信道方案，以适应不同天气和信道环境下的通信需求。
此外，卫星通信系统应该具有自愈性能，能够在出现系统故障时进行自动恢复和修复。
2. 改进现有系统的鲁棒性卫星通信系统的鲁棒性不仅仅是在系统设计时考虑的问题，还需要对系统进行改善和升级，以提高系统的鲁棒性。
例如，可以通过加密、抗干扰等技术手段来防范外部攻击和干扰。
此外，卫星通信系统应该具有实时监测和分析功能，以及快速反应和处理异常情况的能力。
三、卫星通信系统的鲁棒性分析鲁棒性分析是对卫星通信系统鲁棒性进行评估和分析的过程。
其目的是确定系统的脆弱性和弱点，以便在设计和改进中加以改正。
鲁棒性分析的具体步骤如下：1. 系统建模系统建模是鲁棒性分析的前提和基础，它是针对卫星通信系统进行建模和描述的过程。
可以从系统输入输出、组成部分、交互关系等方面考虑，将系统抽象为网络图或状态转移图等模型。
卫星通信系统设计方案班级：011241学号：01姓名：一、背景及研究目标1.1卫星通信卫星通信简单地说就是地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信"卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。
卫星通信的特点是:通信范围大,只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信,不易受陆地灾害的影响(可靠性高);只要设置地球站电路即可开通(开通电路迅速),同时可在多处接收,能经济地实现广播!多址通信(多址特点);电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量,同一信道可用于不同方向或不同区间(多址联接)。
卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站"地球站则是卫星系统形成的链路"由于静止卫星在赤道上空3.6万千米,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一样"三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周"故卫星通信易于实现越洋和洲际通信"。
通信卫星的最大特点就是可以为移动用户之间提供通信服务,具有覆盖区域更广，不受地理障碍约束和用户运动限制等优势,从移动通信卫星的轨道看,目前移动通信卫星的轨道主要有三种:GEO卫星位于地球赤道上空高度为35 786 km的轨道上,其角速度与地球表面旋转的角速度相同,因此相对地面静止,单颗GEO卫星覆盖范围较广约占地球总面积的1/3),最大可覆盖纬度±70°以内的区域[1]。
在三种卫星中,GEO卫星距离地球最远,导致其与地面终端之间的通信延时最大,约为250 ms,链路损耗也较大。
对于GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖除地球南、北极区的卫星移动通信系统。
MEO卫星通常位于距离地面高度为10 000 km～20 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时约为120 ms,链路损耗也相对较小。
LEO星座系统中的LEO卫星通常位于距离地面高度为500 km～2 000 km之间的圆形轨道上,其与地面终端之间的通信延时最短,约为25 ms,链路损耗也最小。
1.2目标本文中所设计的卫星移动通信系统覆盖目标区域为中国大陆和沿海地区,为便于讨论,将目标区域抽象成圆心在东经105°、北纬30°、地心角为26°的一个圆内,其范围基本包括了中国大陆、领海以及部分周边地区。
通信卫星为GEO 同步轨道卫星，采用QPSK调制方式,上行链路为卫星交换的FDMA 每载波单路信号的FDMA（SDMA-SCPC-FDMA）,下行链路为卫星交换的TDMA每载波单路信号的FDMA（SDMA-FDMA-MCPC-TDMA）。
.LTE 随机接入策略为ALOHA协议。
信道分配为按需分配（DA）方式。
传输协议为IP协议。
该系统设计思路为：用户终端→信息编码→调制器→上变频器→功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收机与解调器→用户终端。
二、星座设计2.1星座的覆盖形式卫星星座的覆盖要求是由星座所要完成的任务来决定的。
根据不同的任务确定不同的覆盖方式，一般说来，星座的覆盖形式可以分为以下四种。
第一种是持续性全球覆盖（Continuous Global Coverage ），指对全球不间断连续覆盖；第二种是持续性地带覆盖（Continuous Zonal Coverage ），指对特定纬度范围之间的地带进行不间断的连续覆盖；第三种是持续性区域覆盖（Continuous Regional Coverage ），指对某些区域（如一个国家的版图）进行连续的覆盖；第四种是部分覆盖（Partial or Revisit Coverage ），既指覆盖区域为局部区域，同时覆盖的时间也是间断的，这四种覆盖方式见图 2-2。
2.2 卫星的轨道参数分析在区域性非静止轨道卫星系统中,区域性系如果采用低轨卫星,则需要的卫星数太多,成本过高。
如果采用高轨卫星,虽然链路损耗略大,但系统设计的仰角高,在复杂环境下带来的不利影响较小;并且系统的切换、控制不像低轨系统那样频繁和复杂,技术风险小;同时,如果采用可控天线,减小波束宽度以提高信号强度,可充分发挥系统的负载能力。
综合考虑多种因素,应采用高轨卫星星座方案。
中高轨卫星就轨道类型而言有圆轨道和椭圆轨道两大类。
对于中国地区较适合采用圆轨道,其倾角可在20°～50°之间。
为实现区域性覆盖,卫星轨道的星下点要能够反复经过该地区,对中国地区区域性覆盖的卫星系统须采用回归轨道。
如果用C T 表示一个恒星日,一个卫星的运行周期S T 满足如下条件:nT T C S 式(1)中,n 为整数,表示卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数,卫星运行的轨道才是回归轨道。
对于高轨卫星,回归轨道可供选择的轨道高度有13 000km 、10 000km 以及8 000km,对应的周期大约分别为8h 、6h 和4.8h,n 分别为3、4、5。
当n 为偶数时,星下点的轨迹交点不在赤道上,而在赤道的两边交替出现,交点的个数为2n。
如图1所示,n=4,轨道高度为10 000km、周期约为6h、轨道倾角50°的卫星在一个恒星日的星下点的轨迹,该轨道星下点的交点在中国地区中部,覆盖全中国较为适合。
n=2是高度最高的回归轨道,轨道周期为12h,高度为20 200km,在地球外辐射带的范围内;n=6或更大的偶数,高度在6 500km以下,靠近地球的内辐射带。
较好的轨道是高度为10 000km的回归轨道。
当n为奇数时,星下点的轨迹交点在赤道上交点数为n,对于中国的区域覆盖效果较上述n 为偶数的差。
n=1的轨道周期为24h,高度约为36 000km,卫星同地面相对静止,成为地球同步轨道卫星,其星下点蜕变为一个点,用一颗卫星即可实现以其星下点为中心的区域性覆盖,信号覆盖能力强,也正因为同步卫星相对地面静止,更容易受到射频武器的攻击和干扰。
为计算连续覆盖中国所需的卫星数,首先要分析相邻两颗卫星之间的协作,用以覆盖特定区域的情况,如图2。
其中:S1、S2——相邻两颗卫星的星下点。
α——一定仰角条件下覆盖区对应的地心角。
β——相邻两颗卫星星下点与地心连线夹角的一半。
ψ——覆盖带的半宽度,也就是覆盖通道的地心角宽度的一半。
J——服务区边缘的点,在实际中取距离星下点轨迹最远的点,以使服务区全部在两个圆的并集内。
使用一定高度的卫星组成对中国连续覆盖的星座,其所需要的最少卫星数可以通过式(2)～式(4)进行估算。
其中:n——所需卫星数。
sn——卫星在一个恒星日内围绕地球运转的圈数。
γ——有效覆盖的最小可视仰角。
h——卫星离地面的高度。
ER——地球半径(约等于6 378km)。
E通过计算可得,对中国区域提供连续覆盖的区域性系统, 取26°,在最小仰角大于5°条件下,高度为10 000km时,所需最少卫星数分别为8。
为了覆盖整个中国区域,要适当调整卫星参数,使得整个星座的所有卫星的星下点轨迹重合,当所有卫星的星下点轨迹重合且服务区中心在轨迹上时,服务区能够被很好地覆盖,这时相邻卫星间的配合就可以达到最佳,每颗卫星所在的轨道面的交升点的赤经均匀分布,星座为8轨道面,此星座存在轨道面多机动性不强的问题。
通过仿真研究发现覆盖性能较好的倾斜圆轨道星座,轨道面为2个,轨道倾角为55°,两个轨道平面右旋升节点相对于参考子午线的经度分别为210°及300°,每个轨道平面内4颗卫星均匀分布,初始相角为90°;两轨道平面间卫星初始相差为0°,此星座轨道面少机动性较好。
三、通信体制所谓卫星通信体制,是指一个卫星通信网,为了获得最佳效率及最小的信息传输失真所采用的一定信号传输方式及一定的信号交换方式。
卫星通信体制的确定,关系到全网的具体组成和全网的使用效率与性能。
在卫星通信体制中,传输摸拟信号的称为模拟卫星通信系统;传输数字信号的称为数字卫星通信系统;既传输模拟信号,又传输数字信号的称为数模兼容卫星通信系统。
不管是哪一种体制,为了提高卫星通信网效率、减少信号传输所产生的失真或差错于都要对信号作一番处理安排。
这一般包括下述几方面内容:1.多路复用基带处理卫星基带信道的多路复用是在低频上进行的。
它把许多正交分隔的信号合并成~个单一的基带信号。
正交分隔复用通常采用频分复用(FDM)、时分复用(TDM)和码分复用(CDM)等方式。
一般在基带状态,还要对基带信号进行某些加工,如预(去)加重、加(解)密、差错控制编(解)码及加数字话音内插措施等,以提高传输性能和抗干扰能力。
2.调制与解调调机是把待传送的基带信号的频带设法搬移到射频信道上,以便进行有效的传输;解调是从射频、信道中提取基带信号,作与调制相反的变换。
调制解调一般是在中频上进行的。
卫星通信最早使用调频制(FM);1972年前后开始在SPADE申.系统中采用调相制(PM),·从此卫星通信进人了数字化时代。
3.多址联接与信道分配多址联接是卫星通信的一大特色,也是卫星通信体制一中的重点问题之一。
它是在卫星射频信道上解决信号的合与分的一种多路复用技术。
它使卫星网中的许多地球站,可以通过共用的通信卫星信道,同时建立各自所需的双工通信信道,同时实现多址之间的直接的双工井联而无需中间转接。
它的信号来自不同的站址,在每个站只发一个射频载波的情况下,它的区分信号和区分地址是一致的。
若一个站发送几个射频载波,则区分信号与区分地址并不完全一致。
这时把发射一个载波资源看成一个单元，又称多址联接为多元链接或多元续借。
多址联接一般有频分多址、码分多址、时分多址、空分多址方式。
多址联接技术显著提高了卫星通信的效用和灵活的自适应能力。
3.1卫星通信中调制解调方式(QPSK)调频制的卫星电路一定要保证其解调器工作在门限点以上3~4dB,以保证正常接收。
为了降低解调器的门限点,提高卫星功率利用率,采用了门限扩展解调器。
事实证明,门限扩展解调器在窄带时的门限扩展比宽带时有效、明显。
例如,24路电话门限扩展解调器的门限比普通的解调器的低4~6dB 。
宽带的电视门限扩展解调器最多能扩展2~3dB 。
若扩展3dB,卫星功率利用率就可提高一倍。
因此,调频解调器性能对卫星系统的影响很大。
在卫星数字通信中,最常用的是PSK 。
其中又以QPSK 占主导地位。
因为在同样信道情况下,QPSK 的比特传输速率比2ΦPsK 的高一倍。
由于QPSK 是两个彼此正交的2ΦPSK 信号组成的,此两个2ΦPSK 中噪声是独立的,因此QPSK 与2ΦPSK 性能近似相同,在相同的误码率下,所需的0b /N E 近似相同,而QPSK 所需的带宽仅为2ΦPSK 的一半;且实现也不难。
