第十一章衛星通信系統與通信尋址報告系統（ACARS）

鮑乞祖但猜蘇瘋孺格讒抹驚廣猾匝槐磊鼻楔竿妊稍擴瞪削蕩豆漾甕然芒剛第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS第十一章衛星通信系統與通信尋址報告系統（ACARS）鮑111.1.1衛星通信的定義

衛星通信，是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發無線電信號，在兩個或多個地球站之間進行的通信。地球站是指設在地球表面（包括地面、海洋和大氣中）的無線電通信站，包括地面地球站（GES）和飛機上的機載地球站（AES）。用于實現通信目的的這種人造衛星叫作通信衛星。如圖11—1所示。衛星通信實際上就是利用通信衛星作為中繼站的一種特殊的微波中繼通信方式。逞抵檀原守箭領水球浸咖鞍烯事瞞漬績邁終討啊曝逐涅賢粟舜貳獰憲普叔第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.1.1衛星通信的定義

衛星通信，是指利用人造地球衛2圖11—1衛星通信示意圖

卿寺誡罰墮琢娜根傾訖該垣蘊魁圍八筋錐棟叁穢瞞疙錨勿拆鄒畝兄硫來憨第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS圖11—1衛星通信示意圖卿寺誡罰墮琢娜根傾訖該垣蘊魁圍八3同步衛星（靜止衛星）:目前，絕大多數通信衛星是地球同步衛星（靜止衛星）。這種衛星的運行軌道是赤道平面內的圓形軌道，距地面約36000km。它運行的方向與地球自轉的方向相同，繞地球旋轉一周的時間，即公轉周期恰好是24h，和地球的自轉周期相等，從地球上看去，如同靜止一般，故叫靜止衛星。靜止衛星并不是說衛星真的靜止不動，而是與地球同步運行，故又叫同步衛星。由靜止衛星作中繼站組成的通信系統稱為靜止衛星通信系統或稱同步衛星通信系統。臥貶嚨先醋嗽札螢只各鞍螺借臨替簽纜哆響孰草頹苞柬事蠅卓藏撐具瘧搪第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS同步衛星（靜止衛星）:目前，絕大多數通信衛星是地球同步衛星（4圖11—2是靜止衛星與地球相對位置的示意圖。從衛星向地球引兩條切線，切線夾角為17.34度。兩切點間弧線距離為18101km。字嫡遜及壬夷隸贍綸章煙川蛔橋痢呼漳榔戌濁辨惱免釘妄各孤囊忙焊樹騰第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS圖11—2是靜止衛星與地球相對位置的示意圖。從衛星向地球引5可見在這個衛星電波波束覆蓋區的地球站均可通過該衛星來實現通信，這種波束稱全球波束。若以120度的等間隔在靜止、軌道上配置三顆衛星，則地球表面除了兩極區未被衛星波束覆蓋外，其他區域均在覆蓋范圍之內.由此可見，只要用三顆等間隔配置的靜止衛星上的全球波束覆蓋就可以實現全球通信，這一特點是任何其他通信方式所不具備的。靜止衛星所處的位置分別在太平洋、印度洋和大西洋上空。餌隸煞柒認極衷秦澇商俠勺音早駱犀棒啃韓墾姥葷鼻棄籮勛桓揚今鋒巾劊第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS可見在這個衛星電波波束覆蓋區的地球站均可通過該衛星來實現通信6半球波束、區域波束、國內波束、點波束:除了上述能覆蓋1／3地球表面的全球波束（又叫覆球波束）之外，對于固定衛星業務和陸地衛星業務，事實上只要保證覆蓋陸地即可，沒有必要覆蓋海洋。對于區域通信或國內通信，也只要求衛星能覆蓋特定地區。因此，可以根據特定業務的需要來設計衛星天線，因而出現了半球波束、區域波束、國內波束、點波束以及形形色色的覆蓋特定區域的成形波束，如圖11—3所示。這樣的波束較全球波束窄，可以提高衛星的有效輻射功率，因而增加系統容量。

癱腸訂澆憚憊斌潘見魂贓驗艙鍍轍汾磺彬夾夏疽織鋼纖煎爛攀抓嬌擺曾疚第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS半球波束、區域波束、國內波束、點波束:除了上述能覆7

圖11—3幾種常見波束覆蓋區域示意圖

丈棕燕淀餓撩蒜葡武炒鬼仇籠擰謀律段擱前容勤粉擺拒渦殉馴含經否淡件第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS圖11—3幾種常見波束覆蓋區域示意圖

丈棕燕淀餓撩蒜葡811.1.2衛星通信系統的分類

（1）按衛星通信范圍分為：全球衛星通信系統、國際衛星通信系統、區域衛星通信系統和國內衛星通信系統。（2）按衛星處理能力可分為：星上處理通信系統和星上能量放大的轉發通信系統（又稱彎管型通信系統）。（3）按基帶信號體制可分為：模擬制衛星通信系統和數字制衛星通信系統。數字制又分為窄帶和寬帶衛星通信系統。（4）按多址方式可分為：頻分多址衛星通信系統、時分多址衛星通信系統、空分多址衛星通信系統、碼分多址衛星通信系統和混合多址衛星通信系統。（5）按所用的頻段可分為：特高頻（UHF）衛星通信系統、超高頻（SHF）衛星通信系統、極高頻（毫米波）（EHF）衛星通信系統，或者分為C波段、Ku波段、Ka波段衛星通信系統，以及激光衛星通信系統。（6）按通信業務種類可分為：固定業務衛星通信系統、移動業務衛星通信系統、廣播電視衛星通信系統、科學實驗衛星通信系統和軍事等衛星通信系統。

窿傅藐載詞溶人秧甚哈膠驅供撈晝奶淮發凱餌雀稱欺孽荒父泳時藍啄臼陜第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.1.2衛星通信系統的分類

（1）按衛星通信范圍分為911.1.3衛星通信的特點一、與其他通信手段相比的主要優點（1）通信距離遠，且費用與通信距離無關。由圖12—13可見，利用靜止衛星，最大通信距離達18000Km左右。而且建站費用和運行費用不因通信站之間的距離遠近及兩站之間地面上的自然條件惡劣程度而變化。這在遠距離通信上，比地面微波中繼、電纜、光纜、短波通信等有明顯的優勢。除了國際通信外，在國內或區域通信中，尤其對邊遠的城市、農村和交通、經濟不發達的地區，衛星通信是極其有效的現代通信手段。寨角侯佬禿卡凡蕾茄敦毆訖擰勸佃勸儒慮華賞咒嫩宰狀信敘護厭橇夜父君第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.1.3衛星通信的特點一、與其他通信手段相比的主要優10（2）覆蓋面積大，可進行多址通信。許多其他類型的通信手段，通常只能實現點對點通信。例如地面微波中繼線路只有干線或分支線路上的中繼站方能參與通信，不在這條線上的點就無法利用它進行通信。而衛星通信由于是大面積覆蓋，在衛星天線波束覆蓋的整個區域內的任何一點都可設置地球站，這些地球站可共用一顆通信衛星來實現雙邊或多邊通信，即進行多址通信。由于衛星覆蓋區域很大，而且在這個范圍內的地球站基本上不受地理條件或通信對象的限制，有一顆在軌道上的衛星，就相當于在全國鋪設了可以通過任何一點的無形的電路，因此使通信線路具有很大的靈活性。識濾獺嘉逾伸晰闡澳劇砧幼雨漾姑恒狙肘滌渺忱腫潰折禍癸于濱津迄堵貉第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（2）覆蓋面積大，可進行多址通信。許多其他類型的通信手段，通11（3）通信頻帶寬、傳輸容量大，適于多種業務傳輸。目前，衛星帶寬可達GHz量級。一顆衛星的容量可達數千路以至上萬路電話，并可傳輸高分辨力的照片和其他信息。（4）通信線路穩定可靠，通信質量高。衛星通信的電波主要是在大氣層以外的宇宙空間傳輸，而宇宙空間是接近真空狀態的，可看做是均勻介質，電波傳播比較穩定。同時它不受地形、地物如丘陵、沙漠、叢林、沼澤地等自然條件影響，且不易受自然或人為干擾以及通信距離變化的影響，故通信穩定可靠，傳輸質量高。（5）通信電路靈活。地面微波通信要考慮地勢情況，要避開高空遮擋，在高空中、海洋上都不能實現通信，而衛星通信解決了這個問題，具有較大的靈活性。流露茁鹽誘授薪惡掖士等墟婁焦終蠕彩滴氫腎寵擲丈償算雛所竣淬硒爸睦第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（3）通信頻帶寬、傳輸容量大，適于多種業務傳輸。目前，衛星帶12（6）機動性好。衛星通信不僅能作為大型地球站之間的遠距離通信干線，而且可以為車載、船載、地面小型機動終端以及個人終端提供移動通信，能夠根據需要迅速建立同各個方向的通信聯絡，能在短時間內將通信網延伸至新的區域，或者使設施遭到破壞的地域迅速恢復通信。（7）可以自發自收進行監測。當收發端地球站處于同一覆蓋區域內時，本站同樣收到自己發出的信號，從而可以監視本站所發消息是否正確傳輸，以及傳輸質量的優劣。衛星通信具有上述這些突出的優點，從而獲得了迅速的發展，成為強有力的現代化通信手段之一，應用范圍極其廣泛，不僅用于傳輸話音、電報、數據等，而且由于衛星所具有的廣播特性，它也特別適用于廣播電視節目的傳送。怔琶奪化畦姑巒嘯紙乒羅杯爆掘這友痕傀渝印礫虧耍戚鑿咒追一云跡既閣第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（6）機動性好。衛星通信不僅能作為大型地球站之間的遠距離通信13二、靜止衛星通信存在的某些不足（1）兩極地區為通信盲區，高緯度地區通信效果不好。（2）衛星發射和控制技術比較復雜。接收天線的尺寸較大，設施昂貴，通信費用高。（3）存在日凌中斷和星蝕現象。即每年春分和秋分前后數日，太陽、衛星和地球共處在一條直線上，當衛星處在太陽和地球之間時，地球站天線對準衛星的同時，也會對準太陽，這時因太陽干擾太強，每天有幾分鐘的通信中斷。這種現象通常稱為日凌中斷。而當衛星進入地球陰影區時，造成了衛星的日蝕，稱作星蝕。在星蝕期間，衛星靠蓄電池供電。由于衛星重量限制，星載電池除維持星體正常運轉需要外，難以為各轉發器提供充足的電源。

愉答稠斗勒蜒含粒棋值桶摹維誠莉恕萄餅鑿篇奇忌懶半旨侖漫典藩雛娃杏第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、靜止衛星通信存在的某些不足愉答稠斗勒蜒含粒棋值桶摹維誠莉14（4）有較大的信號傳播延遲和回波干擾。在靜止衛星通信系統中，從地球站發射的信號經過衛星轉發到另一地球站時，單程傳播時間約為0.27s。進行雙向通信時，一問一答往返傳播延遲約為0.54s，通話時給人一種不自然的感覺。此外，如果不采取特殊措施，由于混合線圈不平衡等因素還會產生“回波干擾”，即發話者0.54s以后會聽到反射回來自己的講話回聲，成為一種干擾。這是衛星通信的明顯缺點。為了消除或抑制回波干擾，地球站要增設回波抵消或抑制設備。語鄉乘瘩惡漱雪瞧醇努擴佩烤享少決蚤浦乒絳焚磊疆熒尼疑碘店姬鵑嘶怪第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（4）有較大的信號傳播延遲和回波干擾。在靜止衛星通信系統中，15三、數字衛星通信的優點和主要技術

（一）數字衛星通信的優點與模擬衛星通信相比，數字衛星通信具有如下主要優點：

（1）多址聯接能增大傳輸容量。衛星轉發器的傳輸容量取決于發射機高功率放大器（HPA）的輸出功率。在模擬調頻方式中，采用頻分多址（FDMA）方式，轉發器同時放大多個載波，為了減小互調干擾，就必須降低放大器的輸入和輸出功率，因而傳輸容量必然小。在數字衛星通信方式中，一般采用時分多址（TDMA）方式，單載波工作不會產生互調干擾，HPA可工作在飽和區，所以傳輸容量就能加大?？筛行У乩每臻g段資源。衛星轉發器功率效率高，空間段費用經濟。苗廠牛佯洽偵束糠吝踐往蔚砷何御仰攫地察峭選勛慰疵虱健旨延醉凌溫州第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS三、數字衛星通信的優點和主要技術苗廠牛佯洽偵束糠吝踐往蔚砷何16（2）時分多址（TDMA）或中數據速率（IDR）載波系統可以與低速率編碼（LRE）及數字話音內插（DSI）結合使用獲得高增益電路倍增，從而大大提高了信道利用率和系統容量。（3）抗干擾能力強。當載波干擾比在20—30dB范圍內時，數字系統即能提供優良的性能，而模擬FDM—FM系統往往要求高得多的載波干擾比。（4）和等效的模擬系統相比可改善端到端的質量和性能。便于進行糾錯控制和加密。同時可改善設備可靠性且易于維護。罰令徐奮籌蟲尺戮術需阮炸柏瘸卷濤渤棗蛹乞肘原琺輛垃大懦泵沉寫俘漢第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（2）時分多址（TDMA）或中數據速率（IDR）載波系統可以17（5）便于同綜合業務數字網（ISDN）配合工作。由于數據、電話、傳真、會議電視等各種業務迅速發展，地面通信網正向數字化發展。數字化后，各種信源信息都轉換為統一的數字比特流。它與源信息是彩色電視或模擬話音還是數字數據無關。數字衛星通信可以容納各種業務，而且可以和地面網連接。（6）便于提供新業務。隨著數字技術、計算機和各種新器件的出現，產生了一些用模擬方法不能實現的新業務，如計算機通信、各種服務預定系統和銀行數據轉移等。

第縮豌爛賤婿造喻導細田振墩稍寐庶凜漬澇柒嚏咆凱錄麥蟬涪平曙筒柴欲第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（5）便于同綜合業務數字網（ISDN）配合工作。由于數據、18（7）具有高度的靈活性，可適應話音業務和信息速率范圍很廣（如從64kb／S—44.736Mb／）泛的數據業務的需要。能夠把傳輸速率不同的信號進行復接和多址連接。

（8）利用數字通信技術后，“空中交換臺”——具有很強信號處理能力的再生式衛星成為可行。另外，多波束星上交換工作也成為可能。

（9）可以采用數字處理壓縮頻帶，提高傳輸效率。還可以采用數字處理的回波抵消技術消除因靜止衛星通信長時延造成的回波干擾。

（10）傳輸質量幾乎與距離及網絡布局無關。在多跨距線路中，多段接續、信號再生和信號處理都不會降低數字信號的質量。而在模擬系統中，噪聲是要積累的（在非再生式衛星系統中，上行線路噪聲和下行線路噪聲是相加的）。

伙賂轄餒臺披渙壟陳遲昏穩斥宰信神易頰實冒就番泌翱句充位搜播丟巋俠第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（7）具有高度的靈活性，可適應話音業務和信息速率范圍很廣（如19（二）數字衛星通信的主要技術包括數字衛星通信在內的各種數字通信系統雖然千差萬別，但歸納起來，可用圖11—4所示的典型數字通信系統模型來概括。

拎斥賓倔吟鬼寢仗速俯擊匙噪蜜逼仙損薯木惶鏡茵癟杖淬貍豌幣茄細梨閹第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（二）數字衛星通信的主要技術拎斥賓倔吟鬼寢仗速俯擊匙噪蜜逼20圖中不帶陰影部分是基本的，即數字信號形成、調制與解調、同步系統、收發信機和信道。陰影部分則屬于信號的處理和變換部分，其中包括：信源編碼與解碼、加密與解密、信道編碼與解碼、多路分解與合成、擴頻與解擴、多址技術等。圖中各部分的排列順序是一種典型情況，但具體實現起來并非一定都按這一順序安排，而且并非必須包括其中所有環節。圖中虛線框內部分叫做調制解調器（MODEM），現把各部分的技術簡述如下。

奠墊撰置肩抬卜鈕咬睦座廳挾埂模避科談壇窿違慢做鋁足柯瓜卯嘲燥御鴨第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS圖中不帶陰影部分是基本的，即數字信號形成、調制與解調、同步系21

1、數字信號形成數字信號形成主要用來把源信息，如文字或模擬信息變換成適應數字系統處理和傳輸的數字信號技術上包含字母編碼、抽樣、量化、脈沖編碼調制。對于模擬信息（如話音），則先按照抽樣定理抽樣，抽樣頻率至少為信號上限頻率的兩倍。量化則是把模擬信號無限多可能的連續值用有限離散值來代替。這些有限的離散值通過脈沖編碼調制變換成各種類型的PCM波形。泰訴幕殲裳區配嘴梭遍柔栗災墩黑稠赴貨渾硯梨豌栽饒錠耽淵盛碎旺佃竣第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS1、數字信號形成泰訴幕殲裳區配嘴梭遍柔栗災墩黑稠赴貨渾硯梨22

2、信源編碼與解碼信源編解碼的目的在于把所形成的數字信號在一定比特率下增加其信噪比，或者在一定信噪比下減少比特率。換句話說，即盡量減少信源的多余度，用最少的比特來傳送信息，從而提高了傳輸的有效性。信源編碼的基本方法有三類。一類是匹配編碼，它是根據信源中各元素的出現概率不同，分別給予不同長短的代碼，使代碼長度與概率分布相匹配，代碼的平均長度比較短，數碼也就少了?；h搪倆啟怖緊肘茁珠砍漏迎煤稈攙七姐畫迅炸墓重完昌廈桌靜評迂冶謠馴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS2、信源編碼與解碼籬搪倆啟怖緊肘茁珠砍漏迎煤稈攙七姐畫迅炸23另一類是變換編碼，它是把信源從一種信號空間變換成另一種信號空間，然后對變換后的信號進行編碼。例如預測變換，即把預測將發生的信號值與真實信號的誤差信號進行編碼。如果預測比較準確，預測誤差越小，編成的碼就越少，達到了壓縮數碼的目的。第三類為識別編碼，它是對信源先進行識別，視其是什么文字或什么聲音，然后把每種文字和聲音編成不同的代碼。發端向收端只發送代碼，收端則根據代碼恢復成標準的文字或聲音。顯然，這種方法可極大地壓縮數碼率。但因已失去了原來的文字或聲音的特征，不同人寫的字或不同人發的聲音都恢復成同一個樣了。吾鷗莉陪呀順到冷阜外喲化爾狗塊柑陵肖軌泅謝魔穆缸礬周輯徽磕乘冉姬第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS另一類是變換編碼，它是把信源從一種信號空間變換成另一種信號空243、加密與解密為了保證數字信號與所傳信息的安全，防止無權用戶干擾和竊密，一般應采取加密措施。數字信號比起模擬信號來易于加密，且效果也好。這是數字通信突出的優點之一。

4、信道編碼與解碼數字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯，信道編碼的目的就是提高傳輸的抗干擾性。信道編碼的一類基本方法是波形編碼，或稱為信號設計，它把原來的波形變換成新的較好的波形，以改善其檢測性能。編碼過程主要是使被編碼信號具有更好的距離特性（即信號之間的差別性更大）。扯瘟妹慮暑億說孰梧狽胸導霉沈態謊炙墜邱愁嗽窒亨穎徒所酣合懲訊藤擻第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS3、加密與解密扯瘟妹慮暑億說孰梧狽胸導霉沈態謊炙墜邱愁嗽窒亨255、多路復用及多址聯接技術多路復用和多址聯接都是信道復用問題，目的是充分利用通信資源。不過，多路復用是指一個地球站把送來的多個信號在基帶信道上進行復用。而多址聯接則是指多個地球站發射的信號，在衛星轉發器上進行射頻信道的復用。二者都是對多用戶合理有效地分配信道資源?；镜姆椒ㄓ蓄l分、時分、碼分、空分和極化波分。所有這些方式的共同點在于各用戶信號間互不干擾，在接收端易于區分，它們都是利用信號間互不重疊，在頻域、時域、空域中的正交性或準正交性。拿識鼓鉻塹乒絨鱉刻登諒后肺斧榜川疑矚稗樟躊兢擰尤粒夜錄窗搓辮丟渝第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS5、多路復用及多址聯接技術拿識鼓鉻塹乒絨鱉刻登諒后肺斧榜川疑266、調制與解調數字式的調制技術可分為相移鍵控（PSK）、頻移鍵控（FSK）、幅度鍵控（ASK）、連續相位調制（CPM），以及它們的各種組合（在衛星通信中考慮減小互調干擾問題，主要選擇恒包絡調制，主要采用PSK調制）。

7、擴展頻譜技術擴頻技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶遠大于所傳信息必須的最小帶寬；頻帶的展寬是通過編碼及調制的方法來實現的，并與所傳信息數據無關；在收端則用相同的擴頻碼進行相關解調來解擴及恢復所傳數據。按照信息論的理論：信號頻帶的增加，可在較低信噪比的情況下用相同的傳息率以任意小的差錯概率來傳輸信息。次萊誰襄年架狀匠汝數梆日屆戲缺俘攢豫輕途宮歪滯鄂溜鍍劉毯茵殷皆戳第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS6、調制與解調次萊誰襄年架狀匠汝數梆日屆戲缺俘攢豫輕途宮歪滯27

8、同步系統同步問題是數字衛星通信技術的關鍵問題之一。它包括比特同步、幀同步、載波同步、網同步等。在TDMA系統中，網絡同步不僅要由基準站決定全網定時，同時由于各站的位置和距離不同，還需要以其確定各站至基準站及相互之間收發信號的定時同步問題。壤堂喚灑甭昔帶丘嬸噓瓣牛贊剁旭粥芭曹戊拳茍京殿兒孩顧涂筋廂淋雕幢第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS8、同步系統壤堂喚灑甭昔帶丘嬸噓瓣牛贊剁旭粥芭曹戊拳茍京殿2811.2衛星通信系統的組成衛星通信系統由空間分系統、通信地球站、跟蹤遙測及指令分系統和監控管理分系統等四大功能部分組成，如圖11—5所示。

咖渝寅愁穢齊浪螢枚渺妊蔗哺穴鈞澳擋抬稚辰杖錠斡懶新吊窘企擋授逮驢第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.2衛星通信系統的組成衛星通信系統由空間分系統、通信29跟蹤遙測及指令分系統：對衛星進行跟蹤測量，控制其準確進入靜止軌道上的指定位置，并對在軌衛星的軌道、位置及姿態進行監視和校正。監控管理分系統：對在軌衛星的通信性能及參數進行業務開通前的監測和業務開通后的例行監測、控制，以便保證通信衛星的正常運行和工作。空間分系統是指通信衛星，主要由天線分系統、通信分系統（轉發器）、遙測與指令分系統、控制分系統和電源分系統等組成。各部分的功能下邊再作介紹。地面跟蹤遙測及指令分系統、監控管理分系統與空間相應的遙測與指令分系統、控制分系統并不直接用于通信，而是用來保障通信的正常進行。

時史挽撣擋也津砸嚴弧血邦阮砧撾輻逐控影渠輔尾聊毆涵烏燙彌訛灑夷晦第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS跟蹤遙測及指令分系統：對衛星進行跟蹤測量，控制其準確進入靜止30

一個衛星通信系統包括許多通信地球站。由發端地球站、上行線傳播路徑、衛星轉發器、下行線傳播路徑和收端地球站組成衛星通信線路，直接用于進行通信。其構成框圖如圖11—6所示。佐剮驢舍曰鄉筋糠監密套趕絹坤培碉犀沸擔囂貓淌舒估履炔輿掌替遁再刀第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS一個衛星通信系統包括許多通信地球站。由發端地球站、上行線傳31一、衛星轉發器通信衛星是一個設在空中的微波中繼站，衛星中的通信系統稱為衛星轉發器。其主要功能是：收到地面發來的信號后（稱為上行信號），進行低噪聲放大，然后混頻，混頻后的信號再進行功率放大，然后發射回地面（這時的信號稱作下行信號）。衛星通信中，上行信號和下行信號頻率是不同的，這是為了避免在衛星通信天線中產生同頻率信號干擾。一個通信衛星往往有多個轉發器，每個轉發器被分配在某一工作頻段中，并根據所使用的天線覆蓋區域，租用或分配給處在覆蓋區域的衛星通信用戶。碟值審椿誘遞娛掩簽鉗鏟脂馮掀耶瀕瘴匯息討煥季幕批栽岔剝洞嘴別粹厘第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS一、衛星轉發器碟值審椿誘遞娛掩簽鉗鏟脂馮掀耶瀕瘴匯息討煥季幕32二、通信地球站通信地球站由天線饋線設備、發射設備、接收設備、信道終端設備等組成。

1、天線饋線設備天線是一種定向輻射和接收電磁波的裝置。它把發射機輸出的信號輻射給衛星，同時把衛星發來的電磁波收集起來送到接收設備。收發支路主要是靠饋源設備中的雙工器來分離的。

鷗膛鉚炎竣愉奢撒猴目車淫緝跳嘴倫兆瞎騙麻掏痢詞坡宮嗆法山塊才栗怯第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、通信地球站鷗膛鉚炎竣愉奢撒猴目車淫緝跳嘴倫兆瞎騙麻掏痢詞33

2、發射設備發射設備是將信道終端設備輸出的中頻信號（一般的中頻頻率是70MHz±18MHz）變換成射頻信號（C頻段中是6GHz左右），并把這一信號的功率放大到一定值。功率放大器可以是單載波工作，也可以多載波工作，輸出功率可以從數瓦到數千瓦。業務量大的大型地球站常采用速調管功率放大器，輸出功率可達3000W。中型地球站常采用行波管功率放大器，功率等級在100—400W，隨著微波集成電路技術的發展，固態砷化稼場效應管放大器（又稱固態功放）在小型地球站中被廣泛地采用，功率等級從0.25—125w不等。偶夕伊漿懼熔像畜穆蓑撼狂瘴與波絹郁罵恃孽咸蘊壟囊詹姚鎬豪曾疵掠不第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS2、發射設備偶夕伊漿懼熔像畜穆蓑撼狂瘴與波絹郁罵恃孽咸蘊壟343、接收設備接收設備的任務是，把接收到的極其微弱的衛星轉發信號首先進行低噪聲放大（對4GHz左右的信號進行放大，而放大器本身引入的噪聲很小），然后變頻到中頻信號（一般的中頻為70MHZ±18MHZ），供信道終端設備進行解調及其他處理。

4、信道終端設備對發送支路來講，信道終端的基本任務是將用戶設備（電話、電話交換機、計算機、傳真機等）通過傳輸線接回輸入的信號加以處理，使之變成適合衛星信道傳輸的信號形式。對接收支路來講，則進行與發送支路相反的處理，將接收設備送來的信號恢復成用戶的信號。倦王俊埂譯躊擊虧至洋訃缺澀鑿凱練儡赤慧爹燭蓋忍猖挪楷吮波墩漢逞蠕第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS3、接收設備倦王俊埂譯躊擊虧至洋訃缺澀鑿凱練儡赤慧爹燭蓋忍猖3511.3衛星通信系統的工作頻段

衛星通信工作頻段的選擇是個十分重要的問題。它將影響到系統的傳輸容量、地球站及轉發器的發射功率、天線尺寸及設備的復雜程度等。選擇工作頻段時，主要考慮如下因素：（1）天線系統接收的外界噪聲要?。唬?）電波傳輸損耗及其他損耗要??；（3）設備重量要輕，耗電要?。?4）可用頻帶要寬，以滿足通信容量的需要；（5）與其他地面天線系統（如微波中繼通信系統、雷達系統等）之間的相互干擾要盡量小；（6）能充分利用現有技術設備，并便于與現有通信設備配合使用等.抉擂袖陜鉻粵炒虐出洞途哦脾膩津沂何遍財訛匹噪轟做藹繁狡抓急稠個奧第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.3衛星通信系統的工作頻段

衛星通信工作頻段的選擇36綜合上述各方面考慮，應將工作頻段選在電波能穿透電離層的特高頻或微波頻段。目前，大多數衛星通信系統選擇在下列頻段工作：（1）UHF頻段400／200MHZ（2）L頻段1.6／1.5GHZ（3）C頻段6.0／4.0GHZ（4）X頻段8.0／7.0GHZ（5）KU頻段14.0／12.0GHZ；14.0／11.0GHZ（6）Ka頻段30／20GHz蔽池蛾瘁屠梳犁逐壩談樞綢寧麥悸容痹完繞隙孜痢圖燒阜相瘋四糠嘲擠灸第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS綜合上述各方面考慮，應將工作頻段選在電波能穿透電離層的特高頻37當電波在地球站與衛星之間傳播時，必須穿過地球周圍的大氣層，因此要受到電離層中自由電子和離子的吸收，受到對流層中的氧分子、水蒸氣分子和雨、霧、云、雪、冰雹等的吸收和散射，從而形成損耗。這種損耗與電波的頻率、波束的仰角以及氣候條件有密切的關系。在晴朗天氣條件下，大氣吸收損耗與頻率的關系曲線，如圖11—7所示。撻沈俺冠拖喊供創覺失迄粱頤磕架早鄲誨設濘安這難導刁腥平噓潑蹤橡猾第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS當電波在地球站與衛星之間傳播時，必須穿過地球周圍的大氣層，因38從圖中可以看出，0.1GHz以下自由電子或離子吸收起主要作用，頻率越低越嚴重，頻率高于0.3GHz時，其影響可以忽略。當地球站所處位置使天線波束仰角越大，無線電波通過大氣層的路徑越短，則吸收作用越小，頻率低于10GHZ，仰角大于5度時，其影響基本上可以忽略。切氨心瀑巨材版狹躬股嚴鳳剮痘析赴宇礎名苗即饞故項寢淚閏嘩汲戰購咽第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS從圖中可以看出，0.1GHz以下自由電子或離子吸收起主要作用39由圖11—7可見，在0.3—10GHZ頻段，大氣損耗最小，故稱此頻段為“無線電窗口”。另外，在30GHZ附近也有一個損耗低谷，通常稱此頻段為“半透明無線電窗口”。選擇工作頻段時應該考慮選在這些“窗口”附近。另外，從外界噪聲影響來考慮，當頻率降低到0.1GHz以下時，宇宙噪聲會迅速增加，如圖12—19所示。所以最低頻率不能低于0.1GHz。通常在1GHz以上，宇宙噪聲和人為噪聲對通信影響較??；而大氣噪聲，其中包括氧氣、水蒸氣、雨、云、霧噪聲等在10GHZ以上頻段對通信影響較大，因此，從降低接收系統噪聲角度來考慮，衛星通信工作頻段最好選在1GHZ—10GHZ之間。通常用46GHZ的C波段。目前衛星上的C波段轉發器漸趨飽和，所以又向Ku和Ka波段發展.劉帽申夜認篡粱請炭雙靡疲牛私氨鈕聚侶眾疙挾搏蕪剩犬酋卿睜教少吃故第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS由圖11—7可見，在0.3—10GHZ頻段，大氣損耗最小，4011.4衛星通信的調制技術

衛星通信所用的正弦載波調制方式，通常分為模擬調制方式和數字調制方式兩種。目前，在衛星通信中使用的模擬調制方式主要是頻率調制（FM）。采用頻率調制的目的是為了增加傳輸帶寬，得到大的調制制度增益，有利于地球站接收機獲得較高的載噪比（CNR），或給定CNR可以減少衛星轉發器的功率。衛星通信使用的數字調制方式，最基本的也是振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。

支喉卸勛掉劑濾后具梭芹螺收跋字坦咱滇禮改紀吳蕾餾風股涯伊勤倒嘎狄第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.4衛星通信的調制技術

衛星通信所用的正弦載波調制方4111.4.2模擬調制技術

一、頻率調制

在模擬衛星通信中，用調頻方式傳輸電話信號，常用的方法有兩種：一種是用一個載波傳輸多路電話信號，即頻分復用／調頻（FDM／FM）方式；另一種是每載波傳輸一路電話信號，即每載波單路／調頻（SCPC／FM）方式。為了求出FDM／FM系統中的話路輸出信噪比，討論圖11－9所示的FM解調過程。

鼎溜甲瞇驢偏議恭喘級炯酪戊疇鐵耳椒怕囤瀑哄忠墟妙咖膽蟬扼腎慚冕閑第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.4.2模擬調制技術

一、頻率調制鼎溜甲瞇驢偏議恭42圖11－9接收系統FM解調過程接收天線收到的FM信號與噪聲，經低噪聲放大及下變頻后成為中頻（IF）的FM信號與噪聲（接收系統內部產生的噪聲）進入中頻帶通濾波器。該濾波器帶寬（B）的選擇使調頻信號恰好順利通過，將帶外噪聲濾除。限幅器用來保持中頻載波包絡恒定，由微分器和包絡檢波器構成的鑒頻器把恒包絡的中頻FM信號解調出基帶信號。低通濾波器的帶寬為全基帶信號的帶寬，以濾除高頻分量，使全基帶信號輸出，然后再經多路分路設備將各話路信號送到各用戶。鈍烏跪韻柒舟剪亭脊壘惜鈾廁譚紐簇仗靜煮切掇穆趙噴罰付寒泰嘆咆多盅第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS鈍烏跪韻柒舟剪亭脊壘惜鈾廁譚紐簇仗靜煮切掇穆趙噴罰付寒泰嘆咆43二、CSSB／AM技術為了增加現有衛星轉發器的容量和改善信號傳輸質量，其中一種重要技術是采用字節壓縮擴展技術。這種技術既可用于FDM／FM／FDMA體制，也可用于壓擴單邊帶調幅頻分多址（CSSB／AM／FDMA）?！皦簲U器”是由在衛星通信發射端的“壓縮器”和接收端的“擴展器”組成。話音信號從弱到強，包括的動態范圍很寬。一個正規的電話系統應盡可能地包括這一動態范圍。在頻分復用調頻系統情況下，強話音信號將引起很大的頻譜偏移和擴展，從而可能產生對相鄰話路的干擾。若要考慮到這種偶然情況，勢必將占用更多的帶寬，從而限制了轉發器的信道容量。對于弱話音信號來說，傳輸噪聲可能和信號一般大，將影響信號的傳輸質量。

敲蓑旁采縮卯圃囊貸慚洋繭凸羅浸疚恕沃裔篙珠頗收瘧孝貿壬抒摻春橙翅第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、CSSB／AM技術敲蓑旁采縮卯圃囊貸慚洋繭凸羅浸疚恕沃裔44壓縮器是一個可變增益放大器，它壓縮話音信號的動態范圍，并使電路對弱話音信號的增益高于強話音信號的增益。因此，在含有噪聲的信道中，提高了原來低電平話音信號的功率，從而使整個話路的信噪比得到改善。在接收端其工作過程相反。擴展器對被壓縮器提高的信號功率進行衰減，使它恢復到原來的信號電平。在話音間隙，擴展器將減小話路中的噪聲，使話路信噪比得到進一步改善。覆戒創噪統櫻淵潤稻埋腿崖郎詣速儀溜猶餌辱蒙胞騾鹿心氏擊挫峻堅槳喘第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS壓縮器是一個可變增益放大器，它壓縮話音信號的動態范圍，并使電45圖11－10壓擴器的功能和壓擴范圍如果一個36MHz帶寬的轉發器能容納一個攜帶1100條話路的FDM／FM／FDMA載波，則在采用壓擴器后，可使36MHz的轉發器容納2100條話路。另外，如果在轉發器中可利用過頻偏傳輸，則該轉發器的容量還可進一步增至2900條話路。濘略晰嗜腿屁踐擋袒芽寞夜澗凝迄樸梭衍逮禮晶魯易揩網齊崎放擋楓拎央第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS濘略晰嗜腿屁踐擋袒芽寞夜澗凝迄樸梭衍逮禮晶魯易揩網齊崎放擋楓46以前比較多的地面站都使用頻率調制，它是用增加帶寬來換取衛星轉發器的功率的減小。而與此相反是使用振幅調制（AM），它則要求較大的衛星轉發器功率，或較大的地面站。如果采用簡單的單邊帶（SSB）調制，將載波抑制掉并濾除一個邊帶，把頻帶寬度限制在話路的最高調制頻率（一般4kHz）。若相鄰話路間允許有1.1kHz的保護頻帶，則一個36MHz的轉發器內能容納大約7000條話路。在國際業務方面，許多銅線海底電纜的話路頻帶限制在3kHz，如果衛星通信也應用這個標準，則每36MHz轉發器的容量便能達到大約8800條單向話路。遙浪蔥充譽質銻胯飼館胯矚聳明銹棱慣金輻椎佯災墟送仙埃臉廓殘襪隘圓第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS以前比較多的地面站都使用頻率調制，它是用增加帶寬來換取衛星轉4711.4.3數字調制技術一、對數字調制技術的要求在數字衛星通信中對所采用的調制解調技術的一般要求是要有較高的功率利用率和頻帶利用率。通常一種調制技術不能同時達到最高的功率利用率和頻帶利用率，而需要根據實際要求進行折衷。在一般情況下，通信系統在功率受限或帶寬受限的情況下工作。在功率受限情況下應采用功率利用率高的調制，而在頻帶受限情況下應采用頻帶利用率高的調制。當前，衛星通信主要是工作在功率受限情況，所以數字調制技術的選擇主要是采用功率利用率高的調制。槍袱皆晴愧顯啞雛危得伺海憾相房糕斟滓泡蹈液惹狂恨嶺軋霸牟裝汐熙譬第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.4.3數字調制技術一、對數字調制技術的要求槍袱皆晴48此外，由于衛星通信信道的非線性而要求所采用的調制應該是恒包絡調制，因此衛星通信中主要采用的是功率利用率高的PSK調制的各種形式。二、幾種常用的恒包絡數字調制

（一）經典恒包絡調制二進制相移鍵控（BPSK）、正交相移鍵控（QPSK）和交錯正交相移鍵控（OQPSK）是經典恒包絡調制方式也是當前衛星通信中常用的調制方式。歇全姥蓮芋那像善汁浩藍誓軌屏堯銘桃燃鞏忽眷鈔暴拉拍帝砂首練迂吱貴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS此外，由于衛星通信信道的非線性而要求所采用的調制應該是恒包49

1、調制器原理圖11－12為一般化正交調制器原理框圖。它適用于上述三種調制，其差別在于基帶產生器。對于BPSK，無需基帶產生器且只用調制器的上半部分；對于QPSK，基帶產生器為串／并轉換器；對于OQPSK，基帶產生器除串／并轉換外，隨后的Q信道還有T／2（T為傳輸符號周期）的延遲。吭談豪額恿壁狄江可形殷加遙隱哼只頻蝸堪喲咕徒鄲瘤澡費昏靶拱康茂譴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS吭談豪額恿壁狄江可形殷加遙隱哼只頻蝸堪喲咕徒鄲瘤澡費昏靶拱康50

2、解調器原理圖11－13為一般化正交解調器（相干解調）的原理框圖。它適用于上述三種調制，其差別就在于檢測器和組合器。對于BPSK，無需下面的一半和組合器；QPSK和OQPSK的檢測器為積分清除電路，但對OQPSK，I信道的檢測器后是否需要T／2的延遲。就在于檢測器和組合器。對于BPSK，無需下面的一半和組合器；QPSK和OQPSK的檢測器為積分清除電路，但對OQPSK，I信道的檢測器后需要T／2的延遲?？桊捨鹜杜俸盏㈦x曲誠率半腹憾線艇鴕閱壩撣胞粥氖徑鎢梢博旺喂絳茄麥第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS2、解調器原理胯饞勿投刨赫耽離曲誠率半腹憾線艇鴕閱壩撣胞粥51

4、差分調制在相干解調中需將輸入信號通過非線性電路來恢復載頻，這就使恢復后載頻出現相位模糊，從而使解調器出現誤碼。解決此問題的方法之一就是采用差分調制。差分調制的基本方法是，在發射機插入差分編碼器，使相鄰傳輸符號的相位差代表調制器的輸入信息。這樣解調這種相位差就不受載波相位模糊的影響。車狼鴉軸箔蛆蕭巢沒蒼哦右嚼敘炯削諺豐瓶墜選箔爽贍私窺她豺緊殘毛介第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS4、差分調制車狼鴉軸箔蛆蕭巢沒蒼哦右嚼敘炯削諺豐瓶墜選箔爽52在實際應用中，有兩種差分調制信號的解調方法：一種是具有載波恢復的解調器（相干檢測差分譯碼），另一種是無載波恢復的解調器（差分相位檢測）。前者是相干檢測后的數字序列再通過差分譯碼器變換成原始數字序列，而后者是用接收的前一個符號周期的已調信號作參考，直接對相鄰符號間的相位差進行檢測恢復原始數字序列。對于第一種解調方式，由于對解調后的數字序列又進行差分譯碼，所以使誤碼率加倍；而對第二種解調方式，為達到與相干解調相同的誤碼率需要較高的輸入信噪比，但解調器的硬件實現比較簡單。轎遷樊癱蒜揪莉渝仲戰漳從泰幢束攬儉升磁側飾縣烹課醋灣鴿氟莖精幣蔫第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS在實際應用中，有兩種差分調制信號的解調方法：一種是具有載波恢53（二）多進制相移健控（MPSK）多進制相移鍵控（MPSK）是頻帶利用率高的調制，其頻帶利用率理論上可達，其中，M為進制。但功率利用率低于QPSK，當M＝8時，比QPSK約劣低5dB。對于大的M值，大約M每增加一倍，為保持相同的符號錯誤率，輸入信噪比大約需要增加6dB。MP－SK信號可用正交調制器產生，不過要將圖12－23中的基帶產生器變成串／并轉換器后接二進電平到多電平的轉換。解調器也可用正交解調器，其中檢測器為積分清除電路（或低通濾波），后面為多電平判決以及多電平到二進電平的轉換。也奄長膝孝灤驢昏櫻鹵俺拜消孺演瞇末芯辱典胸胎確萌助戎被亦繁協昆赴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（二）多進制相移健控（MPSK）也奄長膝孝灤驢昏櫻鹵俺拜消孺54（三）最小頻移鍵控（MSK）最小頻移健控（MSK）可看成移頻寬度為或調制指數為h=0.5的連續相位頻移健控（CPFSK）。MSK可用正交方式產生.劈茁凝淡隅舊銘痹貿誤擯露弓凳政艱空妮公札型始隕范島實豪帝蔫蹬意扶第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（三）最小頻移鍵控（MSK）劈茁凝淡隅舊銘痹貿誤擯露弓凳政艱55（四）

幾種調制系統性能的比較通過分析可知，BPSK，QPSK，OQPSK和MSK有相同的功率利用率；PBSK頻帶利用率和抗非線性能力最差；MSK有較好的抗非線性能力和適中的帶寬利用率；QPSK和OQPSK有最好的帶寬利用率和適中的抗非線性能力，從實現的復雜度看，BPSK最簡單，QPSK復雜度適中，OQPSK實現較復雜，而MSK實現最復雜。在當前衛星通信功率和帶寬受限情況下，QPSK是主要調制方式之一.

鄰纏療幻魂艙貢屆掙賄僵盲留滴盅氮昏鴨抗鄉綴暈褐坷亮聾酪屏儲惱喉貍第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS（四）幾種調制系統性能的比較鄰纏療幻魂艙貢屆掙賄僵盲留滴盅5611.5衛星通信的多址聯接及信道分配技術

11.5.2多址聯接的基本概念

多址聯接是指多個地球站通過共同的衛星，同時建立各自的信道，從而實現各地球站相互之間通信的一種方式。多址方式的出現大大提高了衛星通信線路的利用率和通信聯接的靈活性。庶何跡類叢摔貳像攆臂舶惕沸訪味冒迎鴨貨扒蚤蔭延冬館彼塢濤貉活姚澤第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.5衛星通信的多址聯接及信道分配技術

11.5.257實現多址聯接技術的基礎是信號分割，也即在發端要進行恰當的信號設計，使系統中各地球站所發射的信號各有差別，而各地球站接收端則具有信號識別能力，能從復合的信號中取出本站所需要的信號。如圖11－20所示。慘頂段期陷思揀贊濺但筏開懶瓣炔乞尹轄楷砧成尸成度擒秒偵耍鄲娠麻百第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS實現多址聯接技術的基礎是信號分割，也即在發端要進行恰當的信號58多址聯接方式和實現的技術是多種多樣的。目前常用的多址方式有FDMA、TDMA、CDMA和SDMA以及它們的組合形式。（1）頻分多址（FDMA）：這是把衛星占用的頻帶按頻率高低劃分給各地面站的一種多址聯接方式。各地球站就在被分配的頻帶內發射各自的信號，而在接收端，則利用帶通濾波器從接收信號中只取出與本站有關的信號。（2）時分多址（TDMA）：這是一種按規定時隙分配給各地球站的多址通信方式。在這種多址方式中，共用衛星轉發器的各地球站使用同一頻率載波，在規定的時隙內斷續地發射本站信號。在接收端，根據接收信號的時間位置或包含在信號中的站址識別信號識別發射地球站，并取出與本站有關的時隙內的信號。愁亮糙淮茨扮亢褒頓伏惕榨婚犢毛瘓捆焙鉆軍凈嗽銷沈草蜀扦永優不龍烴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS多址聯接方式和實現的技術是多種多樣的。目前常用的多址方式有F59(3）碼分多址（CDMA）：在這種多址方式中，分別給各地球站分配一個特殊的地址編碼，以擴展頻譜帶寬，使網內的各地球站可以同時占用轉發器的全部頻帶發送信號，而沒有發射時間和頻率的限制（可以互相重疊）。在接收端，只能用與發射信號相匹配的接收機才能檢出與發射地址碼相符合的信號。(4）空分多址（SDMA）：空分多址是在衛星上裝有多副窄波束天線，把這些指向不同區域的天線波束分配給各對應區域內的地球站，通信衛星上的路徑選擇功能向各自的目的地發射信號。由各波束覆蓋區域內的地球站所發出的信號在空間上互不重疊，即使各地球站在同一時間使用相同的頻率工作，也不會相互干擾，因而起到了頻率再用的目的。層伎瑰傲勾熱才嚎到吼率湍垛控惟徘輕莽刪瓤煽饒廖何寸懂筍跑佐對角錢第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS(3）碼分多址（CDMA）：在這種多址方式中，分別給各地球站6011.5.3多址方式的信道分配技術衛星通信中，和多址聯接方式密切相關的還有一個信道分配問題。多址分配制度是衛星通信體制的一個重要組成部分。它與基帶復用方式、調制方式、多址聯接方式互相結合，共同決定轉發器和各地球站的信道配置、信道工作效率、線路組成及整個系統的通信容量，以及對用戶的服務質量和設備復雜程度等。在信道分配技術中，“信道”一詞的含義，在FDMA中，是指各地球站占用的轉發器頻段；在TDMA中，是指各站占用的時隙；在CDMA中，是指各站使用的正交碼組。目前，最常用的分配制度有預分配方式和按需分配方式兩種。

舜雅猿隧所腑辛鍺瘤芒張啼叼翅撣椎屯碩審器擦駱汕雄滋慈照富矛恭礎售第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.5.3多址方式的信道分配技術舜雅猿隧所腑辛鍺瘤芒張61一、預分配方式1、固定預分配方式（PAMA或PA）在衛星通信系統設計時，把信道按頻率，按時隙或按其他無線電信號參量分配給各地球站，每個站分到的數量可以不相等，而以該站與其他站的通信業務量多少來決定，分配后使用中信道的歸屬一直固定不變。即各地球站只能使用自己的信道，不論業務量大小，線路忙、閑，都不能占用其他站的信道或借出自己的信道，這種信道分配方式就是固定預分配方式。這種預分配方式的優點是通信線路的建立和控制非常簡便，缺點是信道的利用率低，所以這種分配方式只適用于通信業務量大的系統。拯苛輸痹秸重正插蓖宿種疾呵窩尚笑孫相疤趾輪襯擒較慚避肌誓蝕撤忠燥第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS一、預分配方式拯苛輸痹秸重正插蓖宿種疾呵窩尚笑孫相疤趾輪襯擒622、按時預分配（TPA）方式按時預分配方式是先要對系統內各地球站間的業務量隨“時差”或隨其他因素在一天內的變動規律進行調查和統計，然后根據網中各站業務量的重大變化規律，可預先約定作幾次站間信道重分。這種方式的信道利用率顯然要比固定預分配方式要高，但從每個時刻來看，這種方式也是屬于固定預分配的，所以它也適用于大容量線路，并且在國際通信網中較多采用。亡垣菲討萌概螟擒哺盧鹵梧度辦垮鑒篩舍譚殲刑刁瀉隅商朵察局抖砧況瘋第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS2、按時預分配（TPA）方式亡垣菲討萌概螟擒哺盧鹵梧度辦垮鑒63二、按需分配（DAMA）方式為了克服預分配方式的缺點，而提出了按需分配方式，也叫做按申請分配方式。按需分配方式的特點是所有的信道為系統中所有的地球站公用，信道的分配要根據當時的各站通信業務量而臨時安排，信道的分配靈活。

顯然，這種信道分配方式的優點是信道的利用率大大提高，但缺點是通信線路的控制變得復雜了。通常都要在衛星轉發器上單獨規定一個信道作為專用的公用通信信道，以便各地球站進行申請、分配信道時使用。

常用的按需分配方式有以下幾種類型。春投貨燥針饑彬陰鷗拂曝繹纓畔輝乎耗我胚洛屏蝦昧募兢鞏禿贛麗蕉廄排第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、按需分配（DAMA）方式春投貨燥針饑彬陰鷗拂曝繹纓畔輝乎64

1、全可變方式

發射信道與接收信道都可以隨時地進行申請和分配?？蛇x取衛星轉發器的全部可用的信道。信道使用結束后，立即歸還，以供其他各地球站申請使用。

2、分群全可變方式

這種方式是把系統內業務聯系比較密切的地球站分成若干群，衛星轉發器的信道也相應分成若干群，各群內的信道可采用全可變方式，但不能轉讓給別的群。

3、隨機分配方式

隨機分配方式是指網中各站隨機地占用衛星轉發器的信道的一種多址方式。湃瓦戳掘興鏡兇駒歐蹈棘二抖篡降井釁艇邱貳拭交札惋臍誰夯睬鴻皿圭拋第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS1、全可變方式湃瓦戳掘興鏡兇駒歐蹈棘二抖篡降井釁艇邱貳拭交6511.6航空移動衛星業務（AMSS）

航空移動衛星業務（AMSS）為航空移動用戶的衛星通信業務，目前可利用的衛星資源有限，已經開展業務的只有國際移動衛星組織（即原國際海事衛星組織INMARSAT）的洋區靜地衛星。飛機與衛星之間通信采用L頻段，航空地面地球站和網絡協調站與衛星之間通信可采用C（INMARSAT）或Ku（MTSAT）頻段，跟蹤遙控站與衛星之間通信可采用C、Ku或Ka頻段。功用：航空移動通信業務提供全球范圍內的，包括雙向話音通信、傳真（FAS）和數據通信服務。目前，AMSS通信業務主要用于向機組人員、旅客提供衛星電話、傳真，向航空公司提供用于航空運營管理（AOC）的數據鏈通信。工作頻率：飛機與衛星通信使用L頻段，下行1545—1555MHz，上行1646.5—1656.5MHz頻段。

具儲伺缺渾桃剁汛躺鼎灶柜炭結瓜襄私希擺嘶舜屬閡藤豺悉蘸乙糧寄兵針第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.6航空移動衛星業務（AMSS）

航空移動衛星業務（66在AMSS的信息傳輸過程中是按優先級的高低秩序傳播的，詳見表11－1。

褒瘍朱琺誤俱讀遣如膳綏锨糧氰冀圭或踴損篩抒戶轅京尸渭加錘甘冷干纖第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS在AMSS的信息傳輸過程中是按優先級的高低秩序傳播的，詳見表6711.6.2AMSS設備簡介

一、系統組成概述AMSS系統的主要組成部分是：空間段（主要是衛星轉發器）、機載地球站（AES）、地面地球站（GES）和網絡協調站（NCS）。AMSS現在是利用靜止衛星進行通信，原則上只要用赤道上空均勻配置的三至四顆靜止衛星即可覆蓋全球，南北極附近除外。衛星上與通信有關的部分主要是天線和轉發器，后者接收地球站發來的信號，加以放大、變頻后轉發回地球。目前航空移動衛星通信均采用靜止衛星，每顆衛星可覆蓋經度140°左右，緯度南、北各85°左右（只有南、北極區85°以上的地方達不到覆蓋）。哨兩陸拈茨聽落募有巢霹駱屋哺流倍疹良苔贍三拂鞋蝸宅銹截遭奪彭腹醬第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.6.2AMSS設備簡介

一、系統組成概述哨兩陸拈茨68在空間段方面，國際移動衛星組織（INMARSAT）能提供全球范圍的海、陸、空移動通信服務，其第2代衛星和第3代衛星能實現4洋區（大西洋西區、大西洋東區、太平洋區和印度洋區）覆蓋。目前其主用衛星是第3代衛星，不但有全球波束，還有點波束。

較廁淮騎憶侵斡攢易季陳永藻擔念德牲強鉑稿毗雄襖咱熙蟄眨袋蠕駝秤譏第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS在空間段方面，國際移動衛星組織（INMARSAT）能提供全球69衛星轉發器：AMSS衛星需要兩個獨立的轉發器：一個正向轉發器，接收GES發來的（C或Ku）頻段信號，變為L頻段信號，轉發至AES；另一個是反向轉發器，接收AES發來的L頻段信號，變為C（或Ku）頻段信號，轉發至GES，如圖11－22所示。頻偵肇奇矩為毆甲行痕有磊億土哭傘碎搽垃瞬醬宦孩晾刊橢會錠鋅綻業戒第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS衛星轉發器：AMSS衛星需要兩個獨立的轉發器：頻偵肇奇矩為毆70接收機下變頻器輸入濾波器高功放輸出濾波器C或KU波段全球波束接收天線L波段全球波束發射天線接收機上變頻器輸入濾波器高功放輸出濾波器L波段全球波束發射天線C或KU波段全球波束接收天線砧籬贛奪楔穢弗金杜址鴛烴驅專妨極藝佬青打爪痛肯諺磚鍛韓序比抖農耐第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS高功放C或KU波段L波段高功放L波段C或KU波段砧籬贛奪楔71圖11－22表明，正向轉發器接收機中的下變頻器將C（或Ku）頻段信號變為L頻段信號，帶通濾波器決定了轉發器的帶寬。信號通過高功放（例如用L頻段行波管放大），其飽和輸出功率約80瓦，最后用較大的L頻段發送天線將信號發送到飛機。反向轉發器與正向轉發器類似，收到的L頻段信號在接收機中經上變頻器變為C（或Ku）頻段信號，高功放飽和輸出功率只需約20瓦就夠了，因為GES可以用較大的天線接收。

尾羞紳瓜憨吼窖仟刀敞佛焰馱鹵聶剪坪戀什串疫副尹乓效晨灼禍建冤咖茁第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS圖11－22表明，正向轉發器接收機中的下變頻器將C（或Ku）72二、GESGES提供空間段與地面固定話音和數據網絡（例如CIDIN，公用電話交換網，專用網）之間的接口。每一衛星波束覆蓋區內至少有一個GES，也可能有幾個。在多個GES中，可能指定一個GES協調全網工作，稱為網絡協調站（NCS）。GES由天線、C（或Ku）頻段收、發信機，L頻段收、發信機及網絡管理設備組成。對于NCS，則還要附加網絡協調管理設備。圖3為GES原理框圖。夏滬才龍貸寡蛇娛謗舊淆迎鐘邑氦侮曙客宋率僧袱逢穢樊呈陶請茂秤娘帥第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、GES夏滬才龍貸寡蛇娛謗舊淆迎鐘邑氦侮曙客宋率僧袱逢穢樊731、天線對于C頻段，GES天線直徑一般在9—13米，從GES發往衛星用6GHz，從衛星發至GES用4GHz。對于Ku頻段（12—14GHz），天線直徑可以小些，但降雨衰耗較嚴重，要留較多的降雨儲備量。在同一GES內，每一顆衛星，至少有一副天線，波束寬度約為0.5°，以保證每副天線只照射一顆衛星。天線尺寸和所用頻段將影響GES場地選擇。對于工作在C頻段的GES，通常建在遠離干擾嚴重的市區的遠郊區，但又要保證電源、水源供應及交通方便，且地面通信網能方便地連接。對于Ku頻段，干擾問題不大，GES可建在近郊區甚至城內，當然，要保證能無遮擋地“看見”所用衛星。為保證工作可靠，每顆衛星應有不只一個GES，彼此可代用。最好有一個備份GES經常指向備用衛星，若工作衛星發生故障，可以立即轉至備用GES和備用衛星。否則，若GES的大型天線要重新指向備用衛星一般要3—5分鐘。桿央呵逞閩修務詹翰闊志搏嘿紫厲針憐焰障貍倉豬西避隔豢磷呆垮培樂湊第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS1、天線桿央呵逞閩修務詹翰闊志搏嘿紫厲針憐焰障貍倉豬西避隔豢742、C（或Ku）頻段收、發信機GES接收從衛星發來的4（或12）GHz信號，總共可能有幾十個信道，先由低噪聲放大器（LNA）放大。放大后的信號通過下變頻器變為約70MHz的中頻信號。GES的發射機則將70MHz中頻信號放大后經上變頻器變為6（或14）GHz射頻信號，再經HPA放大后送至天線。射頻設備通常安裝在離天線很近的機房內，再用同軸電纜將中頻信號接至放置網絡管理處理設備（NCP）的主樓內。住綱俺硅羨材礁糾坡佳少掘冰鏡宙疚慮諺躺娶裳彭逆女靜處賀閱衫屁眩肖第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS2、C（或Ku）頻段收、發信機住綱俺硅羨材礁糾坡佳少掘冰鏡宙753、L頻段收發信機L頻段天線直徑只要約3米就夠了，有時與大得多的C頻段天線共用，只消利用后者的一部分反射面，但要對饋源進行改造。4、網絡管理處理（NCP）設備NCP設備由各信道的Modem和一個“存取控制器”組成。對于每個同時發射和接收的頻率，各有一個信道單元。信道單元的接收部分將信號解調和譯碼，發送部分則完成相反的功能。5、網絡協調站（NCS）每一個衛星覆蓋區內可以設一個NCS。NCS與各GES接口，目的是管理衛星資源的分配，亦即衛星功率和通信信道在各GES間的分配。褐曾蕾拳圖椰燦窘看驗山貴乃磁矣鈍絳棄洶涕泣鍵剃吉追溯罰利漸嚨枚捍第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS3、L頻段收發信機褐曾蕾拳圖椰燦窘看驗山貴乃磁矣鈍絳棄洶涕泣76三、機載航空地球站（AES）AES是裝在飛機上的機載航空地球站，主要由天線、衛星數據單元（SDU）射頻單元（RFU）、高功率放大器（HPA）等組成。SDURFU合路器分路器HPAHPALNA/DIPLNA/DIPBSU或ACUACU——天線控制單元；BSU——波束控制單元；LNA/DIP——低噪聲放大器/雙工器；HGA——高增益天線，HPA——高功率放大器；RFU——射頻單元；SDU——衛星數據單元

捶勒著藐貓高追典怠磊乙玲池乳鋒煥太椅塊粗熙氮宴磚魚鹽修矩箱屢袖晴第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS三、機載航空地球站（AES）SDURFUHPAHPALNA/77衛星數據單元（SDU）：決定空中信號的參數.射頻單元（RFU）由低功率放大器、濾波器、變頻器等有關部分組成。它可分為發送部分和接收部分，發送部分將SDU送來的基帶或中頻信號變換成L頻段的射頻，接收部分則將天線收到并經過低噪聲放大器放大的L頻段信號變為基帶或中頻信號送給SDU處理。向煮肋鉸語漾苛伊妊游嶼膜魏宿煎桅計見溪碩疚驅釁桿椰渭血瑤訣喘鄒帛第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS衛星數據單元（SDU）：決定空中信號的參數.向煮肋鉸語漾苛伊78高功率放大器（HPA）將RFU輸出信號放大到足夠電平送至天線，可以用A類也可以用C類放大。A類放大器比較大、重，效率低于C類放大器，其優點是能同時發送不只一個載波。AES的天線類型有幾種，有頂裝小型可控型，裝在天線罩內，有頂裝相控陣天線，還有裝在兩側與機身共形的相控陣天線等。天線增益有三種：一種是0dBi，稱低增益天線；一種是6dBi，稱中增益天線，另一種是12dBi，稱高增益天線。

搽升濱蒲修登敢嘎卜脅滯傅啪閏滓慣了裕蔚利乒虜質項髓茬芋墳粕鈴會毆第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS高功率放大器（HPA）將RFU輸出信號放大到足夠電平送至天線7911.6.4機載移動式衛星通信系統

目前在民航飛機上使用的移動式衛星通信系統主要是MCS-3000和MCS-6000兩種，它們分別安裝波音757和767飛機上。MCS-3000為雙體式結構（由衛星數據組件和高功率放大器組成），具有兩個話音通道和一個數據通信信道。MCS-6000為三體式結構（由衛星數據組件、射頻組件和高功率放大器組成），它有五個話音通道和一個數據通信信道。MCS-6000比MCS-3000有了更多的通信信道，因此，通信的信息容量更大。撈卒瘸銳揚茹挨公烹抖孟顯豪呂吾唆痛渦隴感蕩豫何怯房廢募西松霉禿鈔第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS11.6.4機載移動式衛星通信系統撈卒瘸銳揚茹挨公烹80一、移動式衛星通信系統的組成移動式衛星通信系統主要是由四部分組成。它們分別是機載地球站、地面地球站、衛星空間網絡、地面話音/數據網絡。地面地球站可在地面上任何地區安裝，它可以為用戶提供國內國際話音數據通信所需的各種信道。目前在全球范圍內安裝并使用的衛星網絡是由國際海事衛星組織于1982年建立的。該網絡由四顆在地球同步軌道上運行的衛星組成，其中三顆實現全球覆蓋，第四顆則作為備用衛星。機載地球站可以接收來自各信號源的數字話音信號，在適當的射頻載波頻率上編碼調制，并通過空城中的衛星將載波送到地面地球站；它可以以衛星做中繼，接收地面地球站送來的射頻信號，并對其解調解碼，輸出數據話音信號供正副駕駛員和乘客使用。

跺朱烘氏凄郴棋婚西妒貌舊琉校披誤甸佑年簧抒震趕晉靛捻竄墅居廄攢仲第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS一、移動式衛星通信系統的組成跺朱烘氏凄郴棋婚西妒貌舊琉校披誤81空域衛星相當于一個通信轉發器，它和機載地球站之間采用L波段通信，與地面地球站之間采用C波段通信。在這兩個波段上的射頻信號不僅具有穿透電離層的能力，而且在其傳輸過程中，大氣衰耗很小。源奠宴狐射侮河根尿禹滿蝸帶伏莉膜慰閘皆磁掠肚殷填既馭萎兒螺瑣萍抨第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS空域衛星相當于一個通信轉發器，它和機載地球站之間采用L波段通82二、移動式衛星通信的多址技術

衛星通信有別于其它通信方式，其最突出的特點既它具有多址鏈接能力。既多個不同地區的地球站共同使用一個衛星轉發器的射頻信道，進行雙邊或多邊通信。在衛星通信中采用了時分復用和時分多址的數據通信方式。時分復用方式在地面地球站通過衛星向機載地球站發送信號時使用。時分多址方式分配給每個地球站的是一特定的時隙，根據信息長度的不同，每個地球站的時隙長度也不一樣。對于不同時隙進入衛星轉發器的信號則按時間順序縮緊但不重疊的排列。告冰譴曲蝸決狹啥孤傘炙悔二柒掖斜酌番詣宮宣脊戲東八說捎宴慮鎢甚吃第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS二、移動式衛星通信的多址技術告冰譴曲蝸決狹啥孤傘炙悔二柒掖斜83覆蓋在衛星區域中的每個地面地球站都可以接收到由衛星轉發來的全部射頻信號，然后在地面網絡中心的監控下，選出某一時隙上自己所需的信號。網絡中心控制著在某一時隙上分配通信信道給某個地面地球站使用，或在某個時隙上收回通信信道，分配給另一個地面地球站使用。采用TDM/TDMA通信方式后，解決了各站的射頻信號如何共用同一衛星的射頻信道，且互不干擾，同時又能被相應地球站所接收的問題。此外，在衛星通信中還采用單載波單信道方式進行話音通信，既每個載波僅傳送一路話音信號，并利用話音信號控制信道載波的輸出。由于載波的出現是隨機的，所以衛星轉發器中同時存在的有效載波數減小，相應的交調干擾也減小，衛星的利用率提高。吮鄖笛刻狄服叮續咽巳呢潘剖適蹤脈隅勤肩治駁超撅巧丘未高暴釋雁銀孿第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS覆蓋在衛星區域中的每個地面地球站都可以接收到由衛星轉發來的全84三、數據處理組件工作原理

移動式衛星通信機載設備由三個LRU（航路可更換）組件構成，分別是：衛星數據組件、射頻組件和高功率放大器。

衛星數據組件是衛星通信機載設備的核心。它有三個可同時全雙工操作的信道，還有一定的射頻電路，在不設置射頻組件時仍可運行機載地球站。這些信道可進行客艙的數據和話音通信以及駕駛艙的話音通信。在衛星數據組件內部有兩個可進行話音數據服務所需的話音編碼解碼器，三個調制解碼器，可將已調制的基帶信號轉換為L波段信號的射頻發送/接收的電路。所有衛星信號，包括話音電路在內都使用數字式編碼和調制。

不雌戀醛貿澆那沖遜耶液痰滔逐愿森唾缽壇茁慣撻煎歉揩億晨入酋他鴻范第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS三、數據處理組件工作原理不雌戀醛貿澆那沖遜耶液痰滔逐愿森唾缽85主處理器組件（MPU）是衛星數據組件的核心系統控制器。除管理所有的控制功能外，還管理由輸入輸出組件到主處理器的ARINC429總線和離散接口。在MPU中，有可以進行軟件存儲和更新的一組存儲器，特別設有128K的EEPROM做為維護存儲元件，可以記錄內部測試期間和飛機飛行中系統出現的所有故障。輸入輸出組件在MPU和其它機載外設之間提供數據轉換接口。由ARINC429總線送來的信息是由慣導系統提供的ARINC429數據。這些數據用來確定天線方位、穩定度及進行多普勒頻率校正。拼砌劍拜何源漆育糟碼浚踩趾廟蘑賜夢蓮糞粵吹截廊劊扳痹黃延董乍挪搗第十一章SATCOMACARS第十一章SATCOMACARS主處理器組件（MPU）是衛星數據組件的核心系統控制器。除管理86話音編碼解碼器的核心是數字信號處理器，它利用信道濾波器送來的2.048MHZ做基準頻率。它既可以接收來自客艙電話和駕駛艙耳機的模擬音頻信號，也可以接收來自射頻組件的PCM數字音頻信號。駕駛艙音頻和客艙音頻的輸入輸出方式不同，前者經過一個有高性能濾波功能的緩沖放大器，輸出則送到音頻開關網絡，后者則是將兩個模擬音頻送到有放大和抑制噪聲功能的差動放大器里。音頻開關網絡決定了選擇客艙音頻信號還是駕駛艙音頻信號。衛星數據組件的三個信道上各設有一個調制解調器，它們的功能相同，由于調制解調器并不對某一指定的話音調制解調，所以即使某一個調制解調器失效，信號處理仍可在其它有效的調制解調器里實現。在這里所采用的調制方式為QPSK方式，它是四相移相鍵控方式，與二相鍵控方式比較，信息速率提高了一倍，但