《卫星移动通信原理与应用》大学技能学习丛书.pdf


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文档列表 文档介绍
第一章卫星移动通信概述
卫星通信基本概念
卫星通信的定义及特点
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波,在两个或多个地
球站之间进行的通信。由于作为中继站的卫星处于外层空间,这就使卫星通信方式不同
于其他地面无线电通信方式,而属于宇宙无线电通信的范畴。通信卫星按其结构可分为
无源卫星和有源卫星。按其运转轨道可分为运动卫星(非同步卫星)和静止卫星(同步卫
星)。目前,在通信中应用最广泛的是有源静止卫星。所谓静止卫星就是发射到赤道上空
附近圆形轨道上的卫星,它运行的方向与地球自转的方向相同,绕地球一周的
时间,即公转周期恰好是,和地球的自转周期相等,从地球上看去,如同静止一般。由
静止卫星作中继站组成的通信系统称为静止卫星通信系统或称同步卫星通信系统。图
为一个简单的卫星通信系统。
由图可知,地球站通过定向天线向通信卫星发射的无线电信号,首先被卫星
的转发器接收,经过卫星转发放大和变换后,再由卫星天线转发到地球站,当地球站
接收到信号后,就完成了从站到站的信息传递过程。从地球站发射信号到通信卫星
所经过的通信路径称为上行线路。同样,地球站也可以向地球站发射信号来传递信
息。
图是静止卫星与地球相对位置的示意图。从卫星向地球引两条切线,切线夹角
为。两切点间弧线距离为,可见在这个卫星电波波束覆盖区内的地球站
都能通过该卫星来实现通信。若以的等间隔在静止卫星轨道上配置三颗卫星,则地
球表面除了两极区未被卫星波束覆盖外,其他区域都在覆盖范围之内,而且其中部分区域
为两个静止卫星波束的重叠地区,因此借助于在重叠区内地球站的中继(称之谓跳跃),可
以实现在不同卫星覆盖区内地球站之间的通信。由此可见,只要三颗等间隔配置静止卫
星就可以实现全球通信,这一特点是任何其他通信方式所不具备的。目前国际卫星通信
和绝大多数国家的国内卫星通信大都采用静止卫星通信系统。例如,国际卫星通信组织
负责建立的世界卫星通信系统( ,简称,就是利用静止卫星来实现全球通
信的。静止卫星所处的位置分别在太平洋、印度洋和大西洋上空。它们构成的全球通信
网承担着的国际通信业务和全部国际电视转播。我国的“东方红”通信卫星也是静
止通信卫星。
与其他通信手段相比,卫星通信的主要优点是:
通信距离远,且费用和通信距离无关;
工作频段宽,通信容量大,适用于多种业务传输;
图简单的卫星通信示意图
图静止卫星配置几何关系
通信线路稳定可靠,通信质量高;
以广播方式工作,具有大面积覆盖能力,可以实现多址通信和信道的按需分配,因
而通信灵活机动;
可以自发自收进行监测。
静止卫星通信也存在某些不足:
两极地区为通信盲区,高纬度地区通信效果不佳;
卫星发射和控制技术比较复杂;
)存在日凌中断现象;
有较大的信号延迟和回波干扰;
卫星通信需要有高可靠、长寿命的通信卫星;
卫星通信要求地球站有大功率发射机、高灵敏度接收机和高增益天线。
总而言之,卫星通信有优点,也存在一些缺点。这些缺点与优点相比是次要的,而且
有的缺点随着卫星通信技术的发展,已经得到或正在得到解决。
还需指出,在整个卫星通信系统中,需要设立跟踪遥测及指令系统对卫星进行跟踪测
量,控制其准确进入静止轨道上的指定位置,并对在轨卫星的轨道、位置及姿态进行监视
和校正。同时,为了保证通信卫星的正常运行和工作,还要有监控管理系统对在轨卫星的
通信性能及参数进行业务开通前的监测和业务开通后的例行监测和控制。因此,一个完
整的卫星通信系统由空间分系统、地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理分系统四大部
分构成。
卫星通信系统的组成
一个卫星通信系统是由空间分系统、通信地球站群、跟踪遥测及指令系统和监控管理
分系统四大部分组成,如图所示。其中有的直接用来进行通信,有的用来保障通信的
进行。
图卫星通信系统的基本组成
空间分系统
空间分系统即通信卫星,通信卫星内的主体是通信装置,另外还有星体的遥测指令、
控制系统和能源装置等。
通信卫星主要是起无线电中继站的作用。它是靠星上通信装置中的转发器和天线来
完成的。一个卫星的通信装置可以包括一个或多个转发器。每个转发器能接收和转发多
个地球站的信号。显然,当每个转发器所能提供的功率和带宽一定时,转发器越多,卫星
的通信容量就越大。
地球站群
地球站群一般包括中央站(或中心站)和若干个普通地球站。中央站除具有普通地球
站的通信功能外,还负责通信系统中的业务调度与管理,对普通地球站进行监测控制以及
业务转接等。
地球站具有收、发信功能,用户通过它们接入卫星线路,进行通信。地球站有大有小,
业务形式

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  • 时间2017-09-02