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1、胡慶教授第8章衛(wèi)星通信系統(tǒng)及傳輸信道特性1內(nèi)容提要衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念及應(yīng)用衛(wèi)星通信系統(tǒng)工作原理衛(wèi)星通信傳輸線路特性2圖8-1衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意圖3圖8-2靜止衛(wèi)星配置的幾何關(guān)系圖48.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本概念及應(yīng)用衛(wèi)星通信具有覆蓋面積大、受地理條件限制少、通信頻帶寬等特點，因此成為現(xiàn)代信息傳輸方式不可缺少的一種手段。衛(wèi)星通信應(yīng)用非常廣泛，幾乎可應(yīng)用于所有公用和專用通信中遠距離的中繼傳輸中。58.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本組成圖8-3衛(wèi)星通信系統(tǒng)基本組成6衛(wèi)星通信的頻段分配衛(wèi)星通信的使用頻段雖然也屬于微波頻段（300MHz～300GHz）
2、，但由于衛(wèi)星通信電波傳播的中繼距離遠，既受到對流層中的氧、雨、霧的吸收和散射衰減影響，又受到宇宙噪聲的影響，如圖8-4和圖8-5所示。從電波傳播機理和傳播損耗來看，300MHz以下的電波不能穿過電離層，而10GHz以上的電波受大氣層的云、水蒸氣及雨的影響而造成的衰減較大。因此，衛(wèi)星通信所使用的工作頻段，應(yīng)選擇在微波波段的0.3～10GHz為宜。8.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述78.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述圖8-4大氣吸收損耗與頻率關(guān)系圖8-5宇宙噪聲與頻率的關(guān)系88.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述名稱頻率范圍/GHz下行/上行載波頻率/GHz①單向帶寬/MHzUHF
3、波段0.3～10.2/0.4500～800L波段1～21.5/1.6S波段2～42.5/2.6C波段4～84/6500～700X波段8～127/8Ku波段12～1812/14或11/14500～1000Ka波段27～4020/30高達3500表8-1目前常用的衛(wèi)星通信頻段9衛(wèi)星通信的特點（1）通信距離遠，且通信成本與通信距離無關(guān)由圖8-2可見，利用一顆靜止衛(wèi)星進行通信，其最大通信距離可達18000km。而地球站的建站費用和維護費用并不因地球站之間的距離遠近，地理環(huán)境惡劣而有所變化。（2）覆蓋面積大，可進行多址通信由于靜止衛(wèi)星離地面很高，衛(wèi)星天線波束的
4、覆蓋區(qū)域很大，因而只要在衛(wèi)星天線波束覆蓋的區(qū)域內(nèi)，都可設(shè)置地球站，共用同一顆衛(wèi)星在這些地球站間進行雙邊或多邊通信，或者說多址通信；亦可同時在多處接收，能經(jīng)濟地實現(xiàn)廣播，便于實現(xiàn)多方向多地點的多址連接，組網(wǎng)靈活。8.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述10（3）通信頻帶寬，傳輸容量大由于衛(wèi)星通信可用頻段從150MHz～30GHz，并且開始開發(fā)Q、V波段(30～50GHz)。因而可用頻帶寬、傳輸容量大，目前，衛(wèi)星通信的傳輸帶寬可達500MHz，適應(yīng)的通信業(yè)務(wù)類型多。（4）通信機動靈活不受地理條件的限制，只要設(shè)置地球站電路即可開通（開通電路迅速）。衛(wèi)星通信不僅能作為大型
5、固定地球站之間的遠距離通信而且還可以用于安裝在移動中的汽車、飛機、船舶等地球站間進行的通信，甚至能直接為個人終端提供通信服務(wù)。8.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述11（5）通信質(zhì)量好由于衛(wèi)星通信的無線電波主要是在大氣層以上的宇宙空間中傳播，因而不易受自然條件干擾和陸地災(zāi)害的影響，可靠性高。衛(wèi)星通信的不足之處在于：（1）信號傳輸時延大衛(wèi)星通常位于距離地面幾百千米、幾千千米甚至上萬千米的高空，雙向傳輸時時延可能達到秒級，對于實時交互性應(yīng)用會帶來明顯的中斷感。8.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述12（2）外界干擾或噪聲較多雖然衛(wèi)星鏈路質(zhì)量相對較好，但由于其依然是無線鏈路，而且
6、一般來說通信距離非常遠，顯然受到的外界干擾和噪聲也很多，主要包括宇宙噪聲、自然噪聲、太陽噪聲等自然噪聲，也包括系統(tǒng)本身各組成部分噪聲、其他系統(tǒng)干擾、人為噪聲等，因此在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，對于噪聲和干擾的消除或抑制依然是需要非常重視的。（3）控制較為復(fù)雜由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)中所有鏈路均是無線鏈路，而且衛(wèi)星的位置還可能處于不斷變化中，因此控制系統(tǒng)也較為復(fù)雜。8.1.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡述138.1.2衛(wèi)星通信的應(yīng)用衛(wèi)星在數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)中的應(yīng)用圖8-6局域/城域網(wǎng)互聯(lián)中的衛(wèi)星14衛(wèi)星在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用三類移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)：第一類是低軌道（LEO）移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如
7、美國Motorola公司提出的“銥（Iridiun）”系統(tǒng)和美國LoralQualcomm公司提出的“全球星”（Globalstar）系統(tǒng)；第二類是中軌道和（MEO）移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如全球個人衛(wèi)星通信公司（ICO）提出的國際個人衛(wèi)星通信系統(tǒng)；第三類是靜止軌道（GEO）移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如加拿大TMI與美國AMSC合作開發(fā)的北美MSAT系統(tǒng)以及亞洲蜂窩系統(tǒng)（Aees）。8.1.2衛(wèi)星通信的應(yīng)用158.1.2衛(wèi)星通信的應(yīng)用圖8-7Iridium衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的基本組成168.1.2衛(wèi)星通信的應(yīng)用圖8-8Globalstar系統(tǒng)結(jié)構(gòu)17衛(wèi)星在視頻廣播業(yè)
8、務(wù)傳輸中的應(yīng)用目前，世界上運行的GEO衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中，有三分之二是用于電視和視頻廣播的。利用衛(wèi)星廣播系統(tǒng)傳送數(shù)
