卫星通信概论.doc

卫星通信概论主要内容: ?卫星通信的基本概念?卫星通信系统的分类? VSAT 系统?移动卫星通信系统?几个主要的卫星通信系统一、卫星通信的基本概念 1 、卫星通信的定义卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电信号, 在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信工作在微波频段。 2、简史? 1945 年,英国《 Extra-Terrestrial Relays 》一文中提出利用 3颗静止卫星覆盖全球的设想。? 1945 年到 1964 年间,曾经先后利用月球、气球、铜针偶极子带作为中继,进行电话电视传输试验? 1957 年,前苏联发射了第 1颗 LEO 卫星- Sputnic (美苏太空竞赛的导火索) ? 1962 年,美国第 1 次发射了真正实用通信卫星( Telstar/MEO ) ? 1965 年,第 1 颗商业通信卫星( INTELSAT-1 )进入静止轨道? 1990-2000 年,引入卫星直接广播语言( DAB )业务? 2000-2005 年,引入宽带个人通信; Ka 频段系统得到迅速;多个 LEO 和 MEO 卫星系统投入运行 3、发展?早期卫星通信系统采用 C 波段和 S 波段的静止轨道卫星通信, 后来在 K 波段通信采用 VSAT ( Very Small Aperture Terminals ) 系统,可以覆盖到原来通信网络覆盖不到的区域。另外,出现了许多全球移动卫星通信系统,利用许多颗中低轨道卫星,提供全球的移动通信服务。?早期的卫星通信要求昂贵笨重的终端,因此限制了它的普及和可用性。静止轨道卫星处于高轨道,传输时延大,不能满足语音业务对时延的高要求。后来的中低轨道移动卫星通信系统虽然时延相对减小,但由于卫星运动速度很高,带来的多普勒频移很大,严重影响系统性能。随着射频技术的改进,在提高性能、减小体积和重量的同时降低了终端的成本。技术的进步也更好的解决了多普勒频移带来的影响。 4 、卫星通信的普及要求: ?低成本:通信费用和终端费用?方便:手持电话,漫游,切换?可靠:低掉线率,高连接率?高质量通信:可接受的时延,语音质量 5、铱系统的失败? 66 颗低轨卫星( 轨道高度 780km) 组成的铱星座是运行过一段时间的商业移动卫星通信系统,该系统最引人注目的成绩是在 1997 年 5 月至 1998 年 5 月的 1 年多时间中完成了整个卫星星座的发射,曾成为世界上第一个投人使用的大低轨系统。到 2000 年 3月 17 日一直苦苦支持的铱公司终于半途夭折,宣告破产。?该系统发射成功后反映出的先进之处在于: 应用了星上处理与星间链路技术, 相当于把地面蜂窝网倒置于空中; 解决了卫星网与地面蜂窝网之间、以及蜂窝网之间的跨协议漫游,从而实现了通信终端手机化、个人通信全球化, 证明了 LEO 可以用于全球个人通信。铱系统全球覆盖全球漫游的优势是显而易见的, 然而, 铱系统固有的问题决定了它失败的命运: ?高成本: 系统成本 47 亿美元; 铱手机 Eurasia 公司卖 8000 美元/部, 公司卖 5132 美元/部; 通话费数美元/ 分钟。漫游费用?不方便: 终端笨重, 美国 Motorola 双模为 454g , 日本单模双模均为 400g ;而 GSM < 100 g ?不可靠:铱系统掉线率高,通信率 80% ,掉话率 15% ?质量低:数据传输率低,只有 ,远低于 GSM 系统?其它问题:目标客户定位错误,手机交货逾期,来自其它廉价陆地移动通信系统的竞争二、卫星通信系统的分类 1 、分三大类静止轨道卫星( Geostationary Earth Orbit : GEO ): ?与地球上某一点保持相对静止?赤道延伸平面: 36000km 优点: ?经济,三颗卫星,覆盖全球缺点: ?长距离造成大信号衰减和大传播时延( 500ms 以上) 中轨道卫星( Medium Earth Orbit : MEO ) ?高度在 5000 - 12000km 左右?为了覆盖整个地球需要 10 颗左右卫星 GPS :为美国空军系统运作,用作全球定位。?早期为 12 个卫星星座,在 1978 ~ 1985 年间发射; ?新的 GPS 系统,在 1989 ~ 1994 年间发射;为 24 颗小卫星星座系统,分 6 个轨道平面覆盖全球低轨道卫星( Low Earth Orbit : LEO ) ?高度在 500 - 900km ?提供全球移动电话和数据服务;也可用于地面摄影和侦察优点: ?信号衰减小,时延小?卫星重量轻,结构简单缺点: ?为了覆盖整个地球需要大量卫星,系统复杂 2 、主要应用领域?互接长途电话业务: 国内公众卫星通信网的干线已有 37 个大型 C 波段地球站,运行着 3万 5 千条双向电路(