衛星通信主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的分類VSAT系統移動衛星通信系統幾個主要的衛星通信系統定義衛星通信是利用人造地球衛星作為中繼站轉發或反射無線電信號，在兩個或多個地球站之間進行的通信。衛星通信工作在微波頻段。1-1衛星通信示意圖簡史1945年，英國《Extra-TerrestrialRelays》一文中提出利用3顆靜止衛星覆蓋全球的設想。1945年到1964年間，曾經先后利用月球、氣球、銅針偶極子帶作為中繼，進行電話電視傳輸試驗1957年，前蘇聯發射了第1顆LEO衛星－Sputnic（美蘇太空競賽的導火索）1962年，美國第1次發射了真正實用通信衛星（Telstar/MEO）1965年，第1顆商業通信衛星（INTELSAT-1）進入靜止軌道1990-2000年，引入衛星直接廣播語言（DAB）業務2000-2005年，引入寬帶個人通信；Ka頻段系統得到迅速；多個LEO和MEO衛星系統投入運行發展早期衛星通信系統采用C波段和S波段的靜止軌道衛星通信，后來在K波段通信采用VSAT（VerySmallApertureTerminals）系統，可以覆蓋到原來通信網絡覆蓋不到的區域。另外，出現了許多全球移動衛星通信系統，利用許多顆中低軌道衛星，提供全球的移動通信服務。早期的衛星通信要求昂貴笨重的終端，因此限制了它的普及和可用性。靜止軌道衛星處于高軌道，傳輸時延大，不能滿足語音業務對時延的高要求。后來的中低軌道移動衛星通信系統雖然時延相對減小，但由于衛星運動速度很高，帶來的多普勒頻移很大，嚴重影響系統性能。隨著射頻技術的改進，在提高性能、減小體積和重量的同時降低了終端的成本。技術的進步也更好的解決了多普勒頻移帶來的影響。要求衛星通信的普及要求：低成本：通信費用和終端費用方便：手持電話，漫游，切換可靠：低掉線率，高連接率高質量通信：可接受的時延，語音質量銥系統的失敗66顆低軌衛星(軌道高度780km)組成的銥星座是運行過一段時間的商業移動衛星通信系統，該系統最引人注目的成績是在1997年5月至1998年5月的1年多時間中完成了整個衛星星座的發射，曾成為世界上第一個投人使用的大低軌系統。到2000年3月17日一直苦苦支持的銥公司終于半途夭折，宣告破產。該系統發射成功后反映出的先進之處在于:應用了星上處理與星間鏈路技術，相當于把地面蜂窩網倒置于空中;解決了衛星網與地面蜂窩網之間、以及蜂窩網之間的跨協議漫游，從而實現了通信終端手機化、個人通信全球化，證明了LEO可以用于全球個人通信。銥系統的失敗銥系統全球覆蓋全球漫游的優勢是顯而易見的，然而，銥系統固有的問題決定了它失敗的命運：高成本：系統成本47億美元；銥手機Eurasia公司賣8000美元/部，TDCOM公司賣5132美元/部；通話費數美元/分鐘。漫游費用不方便：終端笨重，美國Motorola雙模為454g，日本單模雙模均為400g；而GSM<100g不可靠：銥系統掉線率高，通信率80%，掉話率15%質量低：數據傳輸率低，只有2.4k/s，遠低于GSM系統其它問題：目標客戶定位錯誤，手機交貨逾期，來自其它廉價陸地移動通信系統的競爭主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的分類VSAT系統移動衛星通信系統幾個主要的衛星通信系統圖1-2通信衛星軌道示意圖分類

靜止軌道衛星（GeostationaryEarthOrbit：GEO）：與地球上某一點保持相對靜止赤道延伸平面：36000km

優點：經濟，三顆衛星，覆蓋全球

缺點：長距離造成大信號衰減和大傳播時延（500ms以上）分類

中軌道衛星（MediumEarthOrbit：MEO）高度在5000－12000km左右為了覆蓋整個地球需要10顆左右衛星GPS：為美國空軍系統運作，用作全球定位。早期為12個衛星星座，在1978～1985年間發射;新的GPS系統，在1989～1994年間發射；為24顆小衛星星座系統,分6個軌道平面覆蓋全球分類低軌道衛星（LowEarthOrbit：LEO）高度在500－900km提供全球移動電話和數據服務；也可用于地面攝影和偵察

優點：信號衰減小，時延小衛星重量輕，結構簡單

缺點：為了覆蓋整個地球需要大量衛星，系統復雜！圖1-3全球衛星通信系統示意圖主要應用領域互接長途電話業務：

國內公眾衛星通信網的干線已有37個大型C波段地球站，運行著3萬5千條雙向電路（占國內長途電路的5~6‰），另有4個試驗地球站和約30臺移動衛星通信車載站工作在Ku波段國際通信方面：中國電信運營15座國際通信衛星地球站，開通了約1萬3千條雙向電路（占國際長途電路的26%）可以提供備份電路或傳送峰值業務主要應用領域無線電和電視廣播：

使用了11顆通信衛星（亞太1A、亞洲2號、亞洲3S、鑫諾1號、亞太2R、泛美3R號、泛美8號、泛美9號、泛美3R號、泛美10號、銀河3R和熱鳥3號）的32個轉發器中央電視臺的12套節目，中央人民廣播電臺和國際臺的32路聲音廣播節目，以及31個省、自治區、直轄市的廣播電視節目均通過衛星向全國傳送主要應用領域海上、地面和空中的移動通信：

可以提供廣域或全球覆蓋的移動通信業務成為UMTS的一部分基于TCP/IP的internet業務衛星通信的特點通信距離遠且建站費用與通信距離無關地球站建設的費用不因兩站之間距離遠近、地面自然條件而變化。除了國際通信以外，在國內通信中，尤其是邊遠地區和陸地通信系統難以覆蓋的地區，衛星通信是不可替代的選擇通信頻帶寬，傳輸容量大，適用于多種業務寬帶數據業務、國際互聯網業務、衛星電視業務、移動通信業務固定衛星系統通信質量高，通信線路穩定可靠

衛星和地球站的位置相對穩定，只有直射徑，無多徑干擾和其他衰落。衛星通信的特點發射與控制技術復雜要把衛星發射到靜止軌道上應確定點，并經常保持較小的漂移，難度是很高的。因為地球表面凹凸不平，太陽和月球的引力，大氣層阻力，太陽輻射壓力等都會造成軌道攝動。與其他地面通信系統之間的相互干擾衛星通信與同頻段地面微波通信系統間的干擾；衛星通信系統網絡的上下行線路間的干擾；衛星通信系統與雷達系統間的干擾；衛星通信系統與廣播電視系統間的干擾；衛星通信系統與ISM設備間的干擾（存在可能性，但尚未發現）較大信號傳輸時延和回波干擾靜止衛星通信系統中，衛星與地球相距約36000千米，語音通信時，來回傳播時延超過500ms。具有廣播特性，保密要求高衛星通信系統的組成衛星通信系統主要由空間分系統、通信地球站分系統、跟蹤遙測及指令分系統和監控管理分系統四大功能部分組成。圖1-5通信衛星組成示意圖衛星通信系統的組成空間分系統是指通信衛星，主要由天線分系統、遙測與指令分系統、控制分系統、通信分系統和電源分系統組成。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確定位置，并對在軌衛星的通信性能及參數進行業務開通前的監測和校正。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和控制，以確保通信衛星正常運行和工作。具體的結構上，固定衛星系統和移動衛星系統會有所區別衛星通信使用的頻段衛星通信使用的頻段L頻段——1-2GHz（移動衛星業務、地面微波、廣電、蜂窩）S頻段——2-4GHz（移動衛星業務、數字音頻廣播、NASA研究）C頻段——4-8GHz（固定衛星業務、地面微波）X頻段——8-12.5GHz（衛星軍事通信、地球觀測衛星）Ku頻段——12.5-18GHz（固定衛星、廣播衛星、地面微波）K頻段——18-26.5GHz（固定衛星、廣播衛星、LMDS）Ka頻段——26.5-40GHz（固定衛星、星際鏈路、衛星成像、LMDS）主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的分類VSAT系統移動衛星通信系統幾個主要的衛星通信系統VSAT衛星通信什么是VSAT衛星通信？

VSAT全稱是VerySmallApertureTerminal，可以理解為小站。它的特點就是一個小字。由于小站具有靈活、簡單、方便、成本低等特點，很多企業、政府部門把它作為系統內的專用通信網。現在VSAT系統的傳輸速率較初期大為提高，除了數據外，還傳輸各種多媒體信息。包括衛星電視接收小站在內，VAST應用得越來越廣泛。圖2-1VSAT實物圖圖2-2VSAT實物圖VSAT衛星通信VSAT通信小站的數量

Comsys在1999年發布的VSAT研究報告指出，VSAT銷售量的增長，已經使許多大公司采用VSAT技術作為他們網絡中的核心部件。1997年全球訂購5.5萬個星形TDMAVSAT終端1998年為8萬個連續3年增長率超過27%至1999年，全球共有50萬VSAT終端VSAT衛星通信VSAT通信業務的應用范圍

語音通信

數據通信高速互聯網廣播電視

電子商務

證券交易

VSAT衛星通信網的組成

VSAT通信的應用技術利用Ku波段，VSAT終端的數據傳輸速率達到2Mbps以上

Ka波段的開發，使VSAT帶寬大大增加

數據通信協議逐漸規范，采用TCP/IP，與Internet互聯采用多波束天線，節省星上資源，增加下行功率與B-ISDN結合，實現衛星多媒體通信采用VSAT實現移動通信業務VSAT與ATMATMATM是CCITT(ITU的前身)在1990年確定的B-ISDN的傳輸和交換模式。它吸收了電路交換和分組交換的優點，將數據、圖像、語音等信息分解成定長的數據塊，并在各個數據塊前面加上信頭，構成信元，以信元多路復用方式進行發送。當信元空閑時，就可以插入數據發送。插入的位置無周期性，所以成為異步傳輸模式。ATM是信息高速公路的核心技術，ATM到達用戶端的傳輸帶寬為155.2Mbps。壓縮后數字化電視的傳輸速率為34Mbps，HDTV信號速率為140Mbps，這些ATM是完全可以傳送的。VSAT和ATM結合，是信息高速公路必不可少的組成部分。VSAT與ATMVSAT-ATM的優點衛星的加入，使ATM業務覆蓋全球任何地方衛星通信按需求分配帶寬的能力更強在不同地方建立ATM網時，衛星通信可以提供十分靈活的網絡配置和容量分配利用衛星通信的廣播特性，可以建立ATM網的多點對多點應用擴容簡單，只需簡單的在用戶處建立ATM地面站VSAT衛星通信星上處理技術

隨著衛星通信帶寬不斷增加，為降低地面設備的復雜度和用戶終端設備成本，把一些處理技術轉移到衛星上進行，這是衛星通信發展的方向。比特再生：改善信道質量3-10db多波束天線：提高EIRP，增加系統容量，簡化終端前向糾錯：8db編碼增益功率放大器矩陣組：動態功率匹配，減少功率消耗自主基帶切換：增加系統靈活性，系統吞吐量提高3倍自適應編譯碼：提高信道可靠性VSAT衛星通信多址接入方式

語音：TDMAFDMACDMASDMA:采用多波束天線，每個波束覆蓋一定區域。空分多址不單獨采用，一般結合TDMA

數據：純ALOHA

時隙ALOHA

預約ALOHA

主要內容衛星通信的基本概念衛星通信系統的分類VSAT系統移動衛星通信系統幾個主要的衛星通信系統衛星移動通信系統衛星移動通信系統主要用來覆蓋那些地面蜂窩系統因為成本問題而覆蓋不到的偏遠地方，將是未來個人通信網的重要組成部分。它通過與地面PSTN和蜂窩網結合，實現全球覆蓋全球漫游。圖1―4衛星通信線路組成框圖衛星移動通信系統衛星移動通信的特點要求較高衛星EIRP：相對固定衛星系統，衛星移動系統的地面站天線口徑小，功率低；同時它采用單路單載波工作方式，易受噪聲影響，為抑制噪聲，要求衛星有較高發射功率信道復雜：萊斯衰落信道、非線性信道、多普勒頻移、陰影衰落

噪聲影響：

宇宙射線、電離層影響、雨、霧等衛星移動通信系統移動衛星通信系統參數

EIRP（等效全向輻射功率）定義為地球站或衛星天線發送功率和天線增益的乘積：EIRP=P*G

噪聲溫度T品質因數（G/T）

在衛星通信系統中，噪聲溫度的高低嚴重影響信號的接收，在G里面去掉噪聲溫度的影響后，反映了接收系統的實際質量水平衛星移動通信系統關鍵技術衛星通信體制網絡結構入網方案頻率選擇數字技術關鍵技術多波束天線關鍵技術SS-TDMA（這里以3波束系統為例）關鍵技術SS-TDMA（這里以3波束系統為例）幾個主要的商用系統大LEO系統Iridium

采用66顆衛星運行在765km的6個極地、近地、近圓軌道，每個軌道分布11顆。每顆衛星展開硅電池9.28平方米，可輸出500瓦功率。采用L頻段提供衛星至地面用戶的鏈路，采用Ka頻段提供星際鏈路和衛星到地面關口和控制中心的鏈路。每顆衛星與同軌道上的相鄰衛星間有2條星際鏈路，與不同軌道上的衛星間有4條星際鏈路。

系統具有空間交換能力，并具有路有分配功能。用戶可以用手提電話直接通過衛星通信，而無需通過地面網絡轉接。真正的全球通信系統。幾個主要的商用系統大LEO系統GlobalStar采用48顆衛星，分布在8個圓形軌道，每個軌道平均分布6顆衛星。軌道高度1389km。

全球星系統和銥星在結構設計和技術上都不同。全球星屬于不單獨組網系統，作用是保證全球范圍內的移動用戶隨時通過該系統接入地面網。它與地面公共網聯合組網，作為地面蜂窩網的延伸，成本比銥星低。幾個主要的商用系統

MEO系統Odysse