卫星通信导论上课课件-第2章_链路传输工程.92页PPT

静止卫星发生星 蚀和日凌中断的原理
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
影响静止卫星通信的因素
圆形倾斜轨道同步卫星视在位置的日漂移
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
地球卫星的轨道
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
卫星通信的特点
1、通信范围大，三颗同步卫星即可覆盖全球（除两极外）。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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
卫星通信的基本原理
什么是卫星通信? 卫星通信，简单地说，就是地球上（包括地面、水面 和低层大气中）无线电通信站之间利用人造卫星作中 继站而进行的通信，它覆盖面积大、不受地理条件的 限制、通信频带宽、容量大、机动灵活，因而在国际 和国内通信领域中，成为不可缺少的通信手段。
卫星通信系统的分类
按业务分
固定业务卫星通信系统 移动业务卫星通信系统 广播业务卫星通信系统 科学实验卫星通信系统
按多址方式分
频分多址卫星通信系统 时分多址卫星通信系统 空分多址卫星通信系统 码分多址卫星通信系统
混合多址卫星通信系统
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用

第2章 卫星通信的通信体制 在这种方法中，发射机连续性地发送数据块。 假设接收机 正确地接收到数据块 1、2、3, 但数据块 4 是错的。 接收端可 能在数据块 5 ~ 7 之间向发端返回一个有错误的通知。这时， 发端从其缓冲器中收回数据块 4~7, 并重发它们。 收端收到 4~7 后， 接收站继续工作。 此外，在双向网中还可采用滑动窗口协议的帧重发技术。 这种系统可使卫星延迟的影响减到最小，并且没有与标准ARQ 相关联的业务量开销。
第2章 卫星通信的通信体制 2. 时分多路 时分多路(TDM)方式 方式 对数字制信号而言，通常采用时分多路复用方式。它将一 条通信线路的工作时间周期性地分割成若干个互不重叠的时隙， 分配给若干个用户，每个用户分别使用指定的时隙。因此在接 收端可以利用适当的选通门电路在各时隙中选出各路用户的信 号，然后再恢复成原来的信号。 此外，基带信号为了某种目的通常还要进行某种加工和处 理，例如预加重、加密、差错控制编码、数字话通信的通信体制 2.1.4 卫星通信中的差错控制与扰码 1. 差错控制 差错控制 1) 循环冗余校验(CRC) CRC是数据通信中最简单的一种检测传输错误的方法， 由于容易实现，因此应用广泛而久远。 它是在发端应用一种 数学算法，产生一种特殊的CRC码，随同数据一起发射。 在 收端也用同样算法，产生CRC码，并将其与发射的码进行比 较， 若一致，则认为接收的数据与发射的数据是完全相同的。
第2章 卫星通信的通信体制 2.1.5 卫星通信多址联接方式和信道分配技术 1. 预分配方式 预分配方式(PA) 在FDMA系统中， 卫星信道事先分配给各个地球站。业务 量大的地球站，分的信道多些，反之少些。 在TDMA系统中， 事先把转发器的时隙分成若干分帧， 并分配给各地球站，业 务量大的站分的分帧长度长， 反之分的分帧长度短。 为了减少固定分配制度的不灵活性，还可采用按时预分配 制。它是一种修正型的、基本上仍是固定预分配的制度。它可 根据网中各站业务量的重大变化规律， 事先约定作几次站间 信道重分。

降雨、冰晶
C和Ku频段的双极化系统（与系统 配置有关）
大气层中的大气
低仰角时的通信和跟踪
对流层和电离层的折射率起伏 对流层：10GHz以上的频率和低仰 角；
电离层：10GHz以下的频率
地表面、地球表面上的物体 卫星移动业务
传播时延、变化 系统间干扰
对流层、电离层 风管、散射、衍射
精确定时和定位系统，时分复用 多址接入（TDMA）系统
卫星通信系统
收发地球站
卫星通信网络的结构
星形
网格形
卫星通信体制
1）基带信号形式 模拟/数字、信源编码、信源调制、单路/多路、
FDM/TDM、预加重、加密、差错控制等； 2）中频（或射频）调制制度
FM、PSK等； 3）多址联接方式
FDMA、TDMA、SDMA、CDMA等； 4）通道分配与交换制度
卫星通信系统组成（二）
2、水平极化、垂直极化
极化通常是指与电波传播方向垂直的平面内，瞬时电场矢量的方 向。在极化波中，以地平线为准，当极化方向与地面平行时，称 为水平极化。当极化方向与地面垂直时，称为垂直极化。
线极化：水平极化、垂直极化 圆极化：左旋极化、右旋极化
卫星通信系统组成（三）
3、卫星天线
江苏/上海/广东/广西/云南/浙江/四川 /贵州卫视等10套
西藏/陕西/CETV教育/CCTV综合/经 济/国际/军事/农业/英语频道 等10套
中国波束 中国波束 中国波束
11960
左旋圆极化
28800
直播付费业务
中国波束
对地静止轨道
（１）卫星必须以与地球旋转相同的速度 向东运动；
（２）轨道必须是圆形的； （３）轨道的倾角必须为零度。
对地静止轨道

卫星轨道类型及特点
地球同步轨道（GEO）
低地球轨道（LEO）
卫星运行周期与地球自转周期相同， 相对地面位置固定，适合大范围覆盖 和连续通信。
卫星运行轨道离地面较近，通信时延 小，但覆盖区域有限，需要多个卫星 组成星座才能实现全球覆盖。
中地球轨道（MEO）
卫星运行周期较地球自转周期长，但 较低轨道高，可实现全球覆盖和较好 的通信性能。
包括卫星轨道、频段、调制方式等基本概 念和原理。
详细介绍了卫星、地球站、控制系统等组 成部分及其功能。
卫星通信链路分析
卫星通信网络与协议
对上行链路、下行链路以及整个通信链路 的性能进行了深入的分析。
讲解了卫星通信网络的拓扑结构、协议体系 以及关键技术。
新型卫星通信技术发展趋势预测
高通量卫星通信技术
解密算法原理
加密算法实现
解密算法实现
解释与加密算法相对应 的解密算法原理。
详细阐述加密算法的实 现过程，包括密钥生成、
加密解密流程等。
详细阐述解密算法的实 现过程，包括密钥管理、
解密流程等。
可靠性保障策略制定和实施过程
制定可靠性保障策略
根据卫星通信网络的特点和需求，制定相应 的可靠性保障策略。
实施可靠性保障措施
行业应用前景拓展思考
海上通信领域
卫星通信技术可实现海上船舶与陆地之间 的实时通信，提高海上运输的安全性和效
率。
A 航空航天领域
卫星通信技术在航空航天领域具有 广泛的应用前景，如飞机导航、无
人机遥控等。
B
C
D
偏远地区通信覆盖
卫星通信技术可解决偏远地区的通信覆盖 问题，为当地居民提供基本的通信服务。
应急通信领域

卫星通信的特点
5、可以与接收无线电信号
通信分系统：接收、处理并重发信号。（转发器）
电源分系统：为卫星提供电能，包括太阳能电池、 蓄电池和配电设备。
跟踪遥测指令分系统：
跟踪部分用来为地球站跟踪卫星发送信标
遥测部分用来在星上测定并给地面的TTC站发 送的有关卫星姿态、星上各部件工作状态的数据
➢ 组网灵活，建设周期短（经济活跃时，优势明显） ➢ 非对称信道 ➢ 网状指挥、控制（司令部与单兵） ➢ 面向用户（更好地交互）
卫星通信的缺点
➢ 同步轨道卫星： 通信时延大 通信端站体积大 设备价格高 操作复杂
➢ 中、低轨道卫星： 系统复杂，使用费用高
➢ 政策、通信安全方面 ➢ 易受恶意干扰和攻击
1#站
信信 号号 设识 计别
2#站
信信 号号 设识 计别
3#站
一个无线电信号可以用若干个参量（指广义的参量，
下同）来表征，最基本的是：信号的射频频率，信号 出现的时间以及信号所处的空间
目前卫星通信系统主要多址
按 射
预分配
按需分配
随机接入
频 多
CDMA
CDMA
CDMA 码分多址
址
联 接
SDMA
SDMA
信息调制波频谱 扩频调制后频谱
fc-Rc
fc-Rd fc fc+Rd
频率 fc+Rc
扩频原理示意图
fc为中心频率 Rc为码速率 Rd为数据速率
码分多址方式（CDMA）
CDMA方式的优点是：具有较强的抗干扰能力；有 一定的保密能力；改变地十比较灵活。
缺点是：要占用很宽的频带，频带利用率一般较低； 要选择数量足够的可用地址码组较为困难；接收时，对 地址码的捕获与同步需有一定时间。CDMA方式特别适 用于军事卫星通信系统及小容量的系统。

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
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(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
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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

• VSAT是一种天线口径很小的卫星通信地球站，又 称微型地球站或小型地球站。其特点是天线直径很小 (一般为0.3-2.4米)，设备结构紧凑、固体化、智能化 、价格便宜、安装方便、对使用环境要求不高，且不 受地面网络的限制，组网灵活。
我国已建成的广播电视卫星地球站共31座 ，地面卫星收转台站52万多座。与1985年上 卫星时相比，我国广播电视人口覆盖率已由 68.3%和68.4%上升为2001年底的92.9%和 94.1%。
卫星与地心连线同地球表面的交点）进入当地时间午夜前后 ，卫星、地球和太阳共处在一条直线上，卫星进入地球阴影 区而造成星蚀；此时一般靠星载蓄电池来供给能源。卫星位 置西移1º，星蚀开始时间可推迟4分钟，东移1º则可提前4 分钟。
• 2、 日凌中断
在每年春分秋分前后，当卫星星下点进入当地中午前后时 ，卫星处在太阳和地球中间，天线在对准卫星的同时也会对 准太阳，会因接收到强大的太阳热噪声而使通信无法进行， 称为日凌中断（每次延续约6天）；月亮也会引起类似问题 ，但其噪声比太阳小的多，不会造成中断。每天出现中断的 最长时间与天线口径、工作频率有关。
谢谢大家！
4.1 概述 4.2 卫星通信定义 4.3 通信卫星的轨道 4.4 同步静止轨道卫星 4.5 卫星通信的发展概况 4.6 卫星通信的特点 4.7 卫星通信的应用范围 4.8 卫星通信系统 4.9 卫星通信工作波段 4.10 星蚀、日凌中断及传输时延
利用静止卫星建立全球通信示意图
• （2）工作过程
• 在一个卫星通信系统中，各地球站经过卫 星的转发可以组成多条卫星通信线路。整 个系统的全部通信任务就是利用这些线路 分别完成的，在卫星通信线路中，通常把 从发信地球站到卫星这一段称为上行线路 （或称上行链路）。从卫星到收信地球这 一段称为下行线路（或称下行链路）。两 者合起来就构成一条最简单的单工线路， 如图所示。

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

(2-8)
14
卫星通信导论 例二
卫星和地面站之间的距离为42,000km。计算6GHz时的自 由空间损耗。
解：根据公式（2-8），
Lf 92.44 20lg d 20lg f (dB)
(2-8)
Lf=92.44+20lg42000+20lg6=200.46 (dB)
2013/8/26
图2-2 自由空间损耗与传播路径长度的关系
2013/8/26
11
卫星通信导论
图2-4 静止卫星与地球站的通信距离关系曲线
d 42238 1.023 0.302cos cos
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卫星通信导论
有关链路计算的公式
自由空间传播损耗 功率密度 接收信号功率
2013/8/26
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卫星通信导论
功率密度的计算公式
功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到 达接收点后，在单位面积内的功率。可以表示为（2-1） 式。
Gt Pt P (W/m 2 ) 4 d 2
'' r
(2-1)
（2-1）式中，PT为天线的发射功率（W），GT为发射天线 的增益，d为自由空间传播距离。
2013/8/26
卫星通信导论
一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的 是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还 有大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫 星移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、 建筑物的遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信 系统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。
是电压的标准差， 2是平均多径功率，I0()是第一类零阶修 正贝塞尔函数。Z为直射波分量。定义Rice因子K为直射波功率与 平均多径功率的比值，K值反映了多径散射对信号分布的影响。

由一颗包或括多地颗球通站信和卫通星信组业成务，控在制空中中对 发来的心信，号其起中中有继天放馈大设和备转、发发作射用机。、每 颗通信接卫收星机均、包信括道收终发端天、线跟、踪通与信伺转发 器、跟服踪系遥统测等指。令、控制和电源等分系 统。
图1-5 卫 星通信系 统的组成
卫星通信基本概念及其系统组成
系统组成另一种说法
日凌中断现象发生在每年春分和秋分前后， 当卫星星下点进入当地时间中午前后。
春分
卫星通信基本概念及其系统组成
秋分
（3）电波的传播时延较大且存在回波干扰。 （4）卫星通信系统技术复杂。 （5）静止卫星通信在地球高纬度地区通信效 果不好，并且两极地区为通信盲区。
卫星通信基本概念及其系统组成
1.1.3 卫星通信系统的组成和分类
星通信系统。
卫星通信基本概念及其系统组成
1.1.2 卫星通信的特点
优点： （1）通信距离远，且费用与通信距离无关。 （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）通信链路稳定可靠，传输质量高。
卫星通信基本概念及其系统组成
局限性：
（1）通信卫星使用寿命较短。
*部件故障导致的不可修复 *推进剂携带量有限
控制卫星入轨 推进剂的应用 轨道位置保持
姿态保持
（2）存在日凌中断和 星蚀现象。
图1-4卫静星止通信卫基星本的概日念及凌其中系断统组和成星蚀现象
静止卫星的星蚀
卫星、地球、太阳共处在一条直线上，且地球挡住了阳光, 静止卫星处于地球的阴影区，导致卫星上的太阳能电池无法 正常工作。
卫星通信系统指利用人造地球卫星在地球站之间进行通 信的通信系统。
通信卫星指用于实现通信目的的人造卫星。 卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接 力向太空的延伸。