數字微波與衛星通信系統微波是指頻率在300MHz至300GHz范圍內的電磁波。數字微波通信是指利用微波攜帶數字信息，通過電波空間，同時傳送若干相互無關信息，并進行再生中繼的通信方式。6.1數字微波通信系統

微波通信系統的構成中繼傳輸方式地面微波接力通信系統工作在4

6GHz，它通過地面多座中繼站在兩地之間建立通信鏈路，相鄰中繼站的距離為視距（約50Km）。數字微波系統組成市內電話局用戶終端市內電話局用戶終端微波中繼站微波收發信設備調制解調設備時分復用設備調制解調設備時分復用設備甲地乙地微波收發信設備數字微波通信的特點1.頻帶寬干擾小2.中繼傳輸組網靈活3.抗干擾性強4.保密性好5.便于組成數字通信網

數字微波系統實例發信設備的組成發信本振變容管調頻自動電平控制濾波器單向器發信混頻分路濾波輸出功放微波功放中放公務信號中頻信號收信設備的組成

中頻輸出微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大主中放自適應均衡合成微波濾波收信混頻前置中放抑鏡濾波低噪聲放大檢出控制器本振移相來自上天線來自下天線6.2衛星通信系統

1.概述

2.衛星通信系統的組成

3.衛星通信的多址連接方式

4.通信衛星

5.衛星地面站

6.衛星通信的新技術

7.典型商用衛星通信系統

1.衛星通信系統概述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，在多個地球站之間進行的通信。由于作為中繼站的衛星離地面很高，所以經過一次中繼轉接之后即可進行長距離的通信。用于實現通信目的的這種人造地球衛星被稱為通信衛星。衛星通信是宇宙通信形式之一，采用的是微波頻段。衛星通信示意圖衛星通信的基本概念通信衛星地面站A

地面站B

衛星通信系統的優點通信距離遠覆蓋面積大，可以進行多址通信通信頻帶寬、容量大性能穩定可靠衛星通信的頻段選擇早期的同步通信衛星使用的工作頻段主要是C波段（4/6GHz），因為當時同一波段的微波接力通信技術已比較成熟，開發費用低，并且該波段處于地球的無線電窗口范圍內，大氣層吸收很小。隨著通信技術的發展和通信業務的增加，新的波段不斷被開發，目前Ku波段（11/14GHz）已大量應用于民用衛星通信和衛星廣播業務，20/30GHz頻段也已投入使用。自由空間的傳播損耗由于衛星通信用的無線電波主要是在大氣層以外的宇宙空間內傳播，而宇宙空間是接近真空狀態的，并且由于在目前所使用的頻段范圍內，與自由空間的傳播衰耗相比，大氣層的衰減損耗很小，所以基本上可以認為，電波是在均勻媒介的自由空間內傳播，信道的特性較穩定。因此，從信道性質來說,一般都認為是恒參信道。衛星傳輸信號處理技術

能量擴散技術2)預加重3)加權2.衛星通信系統的組成地面站監控管理系統測控系統通信衛星衛星通信系統的組成3.衛星通信的多址連接方式所謂多址連接方式，就是許多個地面站通過共同的通信衛星來實現覆蓋區域內的相互連接，而無需中間轉接。這就要求各個地面站發向其它地面站的信號之間必須有區別。頻分多址方式頻分多址（FDMA）是根據各地面站發射的信號頻率不同，按照頻率的高低，順序排列在衛星的頻帶里，各地面站的信號頻譜要排列得互相不重疊。也就是說，按照頻率不同來區分是哪個站址。FDMA的分類

1.每載波多路MCPC-FDMA方式2.每載波單路SCPC-FDMA方式3.星上交換SS-FDMAFDMA的分類SCPC系統的頻率配置FDMA的分類SS-FDMA衛星轉發器方框圖時分多址方式時分多址（TDMA）是將通過衛星轉發器的信號在時間上分成“幀”來進行多址劃分的，在一幀內又劃分成若干個時隙，將這些時隙分配給地面站，只允許各地面站在所規定的時隙內發射信號。時分多址方式TDMA系統模型時分多址方式TDMA技術有如下優點。

（1）不存在FDMA中的互調問題。（2）系統容量大，衛星功率利用率高。（3）提高信號傳輸質量，有利于綜合業務的接入。（4）使用靈活。存在以下不足:

（1）必須保持各地球站之間的同步，才能讓所有用戶實現共享衛星資源的目的。（2）要求采用突發解調器（系統中各站在規定的時隙內以突發的形式發射其已調信號）。（3）模擬信號需轉換成數字信號才能在網絡中傳輸。（4）初期的投資較大，系統實現復雜。時分多址方式TDMA幀結構

TDMA系統的幀結構主要包括同步分幀（也稱為基準分幀）（RB）和數據（業務）分幀（DB）。時分多址方式TDMA系統幀結構時分多址方式系統的定時與同步

就目前的衛星發射技術而言，如果使衛星的位置保持在精度±0.1°范圍，高度變化在0.1%以內，那么衛星可在75km×75km×75km的立體空間內漂移。時分多址方式①TDMA系統定時

通常TDMA幀周期（Tf）是話音取樣周期（125μs）的整數倍，它與頻率為f0的高穩定度（10-11）的時鐘周期一致。②TDMA系統的同步

TDMA系統的同步內容包括載波同步、時鐘同步和分幀同步。其中要求在極短的時間內從各接收分幀報頭中完成基準載波和時鐘信號的提取工作。時分多址方式分幀同步包括兩方面的內容，其一是指在地球站開始發射數據時，如何使其進入指定的時隙，而不會對其他分幀構成干擾，這就是分幀的初始捕獲。其二是指如何使進入指定時隙的分幀信號處于穩定的工作狀態，即使該分幀與其他分幀維持正確的時間關系，不致出現相互重疊的現象，這就是分幀同步技術。空分多址方式空分多址（SDMA）是指在衛星上安裝多個天線，這些天線的波束分別指向地球表面上的不同區域。不同區域的地面站所發射的電波在空間不會互相重疊，即使在同一時間、不同區域的地面站使用相同的頻率來工作，它們之間也不會形成干擾。空分多址方式SDMA-SS-TDMA方式

SDMA-SS-TDMA系統稱為衛星交換TDMA系統，簡稱SS-TDMA。由于在衛星交換TDMA系統中，多采用多波束來實現空分多址（SDMA），這可以改善系統性能，但使處于某波束中的地球站無法與其他波束管轄下的地球站進行直接通信。空分多址方式SDMA-SS-TDMA系統原理圖碼分多址方式碼分多址方式（CDMA）的原理是：利用自相關性非常強而互相關性非常弱的周期性碼序列作為地址信息，對被用戶信息調制過的已調波進行再次調制，使其頻譜大為展寬（稱為擴頻）；經衛星信道傳輸后，在接收端以本地產生的已知的地址碼為參考，根據相關性的差異對收到的所有信號進行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號還原為窄帶而選出，其它與本地地址碼無關的信號則仍保持或擴展為寬帶信號而濾去。4.通信衛星通信衛星是衛星通信系統的重要組成部分。靜止衛星的配置衛星通信示意圖通信衛星的組成在衛星通信系統中，所有地面站發出的信號都是經過衛星中繼轉發到地面接收站的。為了完成這一轉發的任務，衛星上必須配備轉發無線電信號的通信系統與天線系統。除此之外，為了保證通信衛星的正常工作，還必須配備控制系統、遙測系統和電源系統。控制系統控制系統的任務是根據地面指令信號來控制衛星姿態和位置等。通信衛星的控制系統包括衛星的位置控制系統和衛星的姿態控制系統。天線系統通信衛星天線系統包括通信天線和遙測指令天線兩種。它們的特點是：體積小、重量輕、饋電容易，有便于在衛星上組裝的結構以及可靠性高和壽命長等。天線系統衛星天線系統示意圖遙測系統

為了保持衛星的正常運轉和通信，需要及時了解衛星內部的各種情況和設備的工作是否正常。在必要時，應該通過遙測信號（即指令信號）去控制衛星上某些設備的動作；另外，當一些部件發生故障時，還需自動將備份件轉換上去等。所有這些工作都是通過衛星上的遙測系統來完成。通信系統在通信衛星的各組成系統中，真正起到衛星通信中繼站作用的是通信系統，也叫轉發器。前放變頻器中放限幅器變頻器高放倍頻器倍頻器本振電源系統

通信衛星的電源一般同時采用太陽能電池和化學電池（或原子能電池）。通常太陽能電池作為常用電源使用，當衛星進入地球陰影區(或者說衛星日蝕)時，使用化學電池供電。5.衛星地面站地面站的組成發射系統接收系統控制系統終端系統電源系統饋電設備跟蹤設備天線系統市內電話

地面站發射系統的組成調制器中頻放大器上變頻器自動功率控制發射波合成行波管放大激勵器大功率放大器傳輸波導基帶信號地面站接收系統的組成饋電設備低噪聲放大器傳輸放大器晶體管放大器接收波分離下變頻器中頻放大器基帶轉換裝置解調器橢圓波導饋線

地球站天線饋線系統的組成天線系統與機房的連接地面站電源系統

一般情況下使用交流市電供電偶然斷電時使用蓄電池供電長期或定期斷電時使用柴油發電機電源機柜與蓄電池問題討論：

衛星通信是數據通信網絡的重要形式，傳統上是作為“通信子網”，即只支持網絡層以下的功能，是數據包傳輸的透明通道。為更有效地提供數據傳輸業務，減少與其他網絡協議的接口轉換，TCP/IP在衛星通信網中的應用已受到關注，談談你在這方面的看法。課后作業：

收集銥星系統資料，思考銥星計劃失敗的原因及帶給我們的啟示。6.衛星通信的新技術近年來衛星通信技術發展很快，為適應各種業務的需求，許多新技術、新系統不斷產生。其中已開始應用的有VSAT系統、低軌道衛星通信系統等。VSAT系統PCPC計算中心PCPC市話局用戶小站

用戶小站

衛星

中心站

VSAT系統的發展目前，VSAT系統主要正在以下幾個方面進行改進：·降低成本和安裝費用·擴大業務范圍·完成多種連接·開發新的網絡系統LEO系統低軌道衛星通信系統，簡稱LEO，由距地面高度500～1500Km左右的眾多衛星組成，運行在多個軌道上，與地球自轉不能保持同步，所以也叫非同步衛星通信系統。LEO系統的特點衰耗小時延短通信質量好容量大發射成本低移動終端小型化LEO系統的原理LEO系統與地面蜂窩移動通信系統的基本原理相似，都采用劃分小區和重復使用頻率的方法進行通信。不同的是LEO系統相當于把基站安裝在天空上，一個衛星就相當于一個基站。由于天線和中繼器等都安裝在衛星上，所以隨著衛星的移動，基站、天線等都是不停地移動著的。7.典型商用衛星通信系統銥系統全球星系統海事衛星通信系統銥系統這是由美國摩托羅拉公司在1988年提出的覆蓋全球的LEO系統，1998年投入使用。原計劃采用77顆衛星，與銥原子的電子數相等，故名。后來銥系統實際采用66顆衛星，環繞6條均勻分布的近極圓軌道運行。相鄰軌道平面上的衛星按相反方向運行。軌道高度約為780km，每個軌道平面分布11顆衛星及1顆備用衛星。全球星系統全球星系統是由美國勞拉公司和高通公司發起的