卫星通信体制PPT学习教案

1、会计学1 卫星通信体制卫星通信体制 第1页/共50页 第2页/共50页 在在卫星通信发展的早期，卫星转发器一般是功率卫星通信发展的早期，卫星转发器一般是功率 受限，同时所需的通信容量（一般指电话、电视的路受限，同时所需的通信容量（一般指电话、电视的路 数）不是很大，所以模拟信号的传输都是采用调频数）不是很大，所以模拟信号的传输都是采用调频 FM方式。这种调制方式一方面传输质量较好，能得方式。这种调制方式一方面传输质量较好，能得 到较高的信噪比，另一方面能充分利用地面微波中继到较高的信噪比，另一方面能充分利用地面微波中继 的成熟技术。在这种系统中，一般采用的成熟技术。在这种系统中，一般采用预加重

2、技术预加重技术、 门限扩展技术门限扩展技术和和语音压缩编码技术语音压缩编码技术来改善系统性能。来改善系统性能。 主要体制有两种：主要体制有两种： FDM/FM/FDMA CSSB（压扩单边带）压扩单边带）/AM/FDMA 概述概述 第3页/共50页 在模拟卫星通信系统中，一般采用在模拟卫星通信系统中，一般采用门限扩展技术门限扩展技术来来 降低鉴频器的门限电平，例如：采用门限扩展解调器（降低鉴频器的门限电平，例如：采用门限扩展解调器（ 锁相环解调器、频率负反馈解调器等）。由于锁相环解调器、频率负反馈解调器等）。由于接收机鉴接收机鉴 频器的输出信噪比与调制指数（频偏与调制频率之比值频器的输出信噪比

3、与调制指数（频偏与调制频率之比值 ）的平方成正比）的平方成正比，因此排列在基带低频处的话路与排列，因此排列在基带低频处的话路与排列 在基带高频处的话路的信噪比不同，在基带高频处的话路的信噪比不同，调制频率高则输出调制频率高则输出 信噪比就低信噪比就低。为了保证输出信噪比均匀，还采用了。为了保证输出信噪比均匀，还采用了预加预加 重技术重技术：在调频时先将多路话音信号通过预加重网络，：在调频时先将多路话音信号通过预加重网络， 使排列在低频处的话路调制指数降低，排列在高频处的使排列在低频处的话路调制指数降低，排列在高频处的 话路调制指数上升话路调制指数上升，结果使得解调后的各电话通路的信，结果使得解

4、调后的各电话通路的信 噪比趋向一致。解调后的基带信号再通过去加重网络，噪比趋向一致。解调后的基带信号再通过去加重网络， 使各路信号电平一致。使各路信号电平一致。 第4页/共50页 目前，随着航天技术的发展，已能发射具有较大输目前，随着航天技术的发展，已能发射具有较大输 出功率的卫星，并且用户对通信容量的要求日益增长，出功率的卫星，并且用户对通信容量的要求日益增长， 所以频带宽度的问题已成为主要矛盾，人们采用压扩单所以频带宽度的问题已成为主要矛盾，人们采用压扩单 边带（边带（CSSB）调制来传输电话信号，这种方式占频带较）调制来传输电话信号，这种方式占频带较 窄，可以提高通信容量。窄，可以提高通

5、信容量。CSSB/AM/FDMA体制尽管要体制尽管要 求较大的输出功率，但当它和固态功率放大器求较大的输出功率，但当它和固态功率放大器SSPA或线或线 性行波管一同使用时，能使一个常规带宽为性行波管一同使用时，能使一个常规带宽为36MHz的转的转 发器容纳约发器容纳约7000条单向话路，比条单向话路，比FM方式有显著增加。方式有显著增加。 所以，所以，FMD/FM/FDMA方式是功率利用率较高（方式是功率利用率较高（ 与与AM方式相比）且频带利用率尚可（与方式相比）且频带利用率尚可（与PM方式相比）方式相比） 的调制方式；的调制方式；CSSB/AM/FDMA方式是频带较高但功率方式是频带较高但

6、功率 要求较大的调制方式。要求较大的调制方式。 第5页/共50页 数字卫星通信中对所采用的调制解调技数字卫星通信中对所采用的调制解调技 术的一般要求是：具有较高的功率利用率和术的一般要求是：具有较高的功率利用率和 频带利用率。通常一种调制技术不能同时达频带利用率。通常一种调制技术不能同时达 到最高的功率利用率和频带利用率，而需要到最高的功率利用率和频带利用率，而需要 根据实际要求进行折衷。根据实际要求进行折衷。 当前，卫星通信主要是工作在功率受限当前，卫星通信主要是工作在功率受限 的情况下，所以，数字调制技术的选择主要的情况下，所以，数字调制技术的选择主要 是采用功率利用率高的调制方式。是采用

7、功率利用率高的调制方式。 第6页/共50页 卫星通信使用的数字调制方式，最基本的也卫星通信使用的数字调制方式，最基本的也 是是ASK、FSK和和PSK方式。方式。 选择数字调制方式要考虑以下因素：选择数字调制方式要考虑以下因素： 1、设计目的：、设计目的： （1）、主要从功率利用率高的角度出发（功率）、主要从功率利用率高的角度出发（功率 有效）：如二、四进制调制（有效）：如二、四进制调制（2DPSK、QDPSK 等）等） （2）.主要从频带利用率高的角度出发（频谱有主要从频带利用率高的角度出发（频谱有 效）：效）： 如多进制调制方式（如多进制调制方式（8PSK、MQAM等）等） 第7页/共50

8、页 2、通信体制：、通信体制： （1）、非恒包络调制：）、非恒包络调制： 在采用在采用FDMA体制的数字卫星通信系统中体制的数字卫星通信系统中 ，由于转发器是多载波工作（要求系统的非线，由于转发器是多载波工作（要求系统的非线 性影响小），行波管的输入输出特性工作在准性影响小），行波管的输入输出特性工作在准 线性部分，允许非恒包络调制，但实际上由于线性部分，允许非恒包络调制，但实际上由于 还是有交调干扰的存在，因而限制了非恒包络还是有交调干扰的存在，因而限制了非恒包络 调制方式，大多采用调制方式，大多采用FSK、PSK等恒包络调制方等恒包络调制方 式。式。 第8页/共50页 （2）、恒包络调制：

9、）、恒包络调制： 在采用在采用TDMA体制的数字卫星通信系统中体制的数字卫星通信系统中 ，因为转，因为转 发器是单载波工作（不会受到交制裁干扰的影响），所发器是单载波工作（不会受到交制裁干扰的影响），所 以为了有效的利用卫星的功率而使行波管输入输出特性以为了有效的利用卫星的功率而使行波管输入输出特性 在饱和点附近，因此应采用恒定包络的调制方式。如在饱和点附近，因此应采用恒定包络的调制方式。如FSK 、PSK、QPSK、MSK、CPFSK、MPSK等恒包络的调制等恒包络的调制 。 （3）信道特性：）信道特性： 由于电波主要是在自由空间传播（只有部分穿过大由于电波主要是在自由空间传播（只有部分穿过

10、大 气层）信道参数比较稳定，信道的主要干扰就是加性高气层）信道参数比较稳定，信道的主要干扰就是加性高 斯白噪声，所以是恒参信道。在恒参信道中，采用斯白噪声，所以是恒参信道。在恒参信道中，采用PSK方方 式可获得最佳接收性能，且能有效的利用卫星频带。式可获得最佳接收性能，且能有效的利用卫星频带。 第9页/共50页 第10页/共50页 第11页/共50页 第12页/共50页 多路复用 单路制-SCPC 群路制MCPC（模拟：FDM；数字：TDM） 调制解调BPSK、QPSK、OQPSK等 编码方式主要采用波形编码，常用的是 64kb/s的PCM和32kb/s的ADPCM 第13页/共50页 第14

11、页/共50页 图图 信号的复合与分离模型信号的复合与分离模型 第15页/共50页 第16页/共50页 以及它们的组合方式。以及它们的组合方式。 第17页/共50页 的，那么不同的信号占据不同的，那么不同的信号占据不同 时间段，彼此互不重叠。时间段，彼此互不重叠。 第18页/共50页 而不同的地球站使用不同的码而不同的地球站使用不同的码 型作为地址码，并且这些码型型作为地址码，并且这些码型 相互正交或准正交。相互正交或准正交。 第19页/共50页 除以上四种多址方式外，还有一种卫星除以上四种多址方式外，还有一种卫星 分组数据传输用的多址方式：按照通信协议对分组数据传输用的多址方式：按照通信协议对

12、 多址通信分类。多址通信分类。 对于不同的通信协议，卫星分组通信网对于不同的通信协议，卫星分组通信网 的连接方式分为：固定分配、随机分配、预约的连接方式分为：固定分配、随机分配、预约 分配等连接方式。分配等连接方式。 第20页/共50页 第21页/共50页 第22页/共50页 图图 频分多址方式的原理框图频分多址方式的原理框图 第23页/共50页 n n（4）尽量减少互调的影响。）尽量减少互调的影响。 第24页/共50页 第25页/共50页 第26页/共50页 单路单载波单路单载波SCPC（Single Channel Per Single Channel Per CarrierCarrier

13、）用于站数多而每站业务量较小的）用于站数多而每站业务量较小的 系统。常用的有：系统。常用的有： PCM/SCPC/QPSK/FDMA/PA PCM/SCPC/QPSK/FDMA/DA 其中按需分配的其中按需分配的SCPC又称为又称为SPADE （Single Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment EquipmentDemand Assignment Equipment） 第27页/共50页 单路单载波单路单载波SCPC（Si

14、ngle Channel Per Single Channel Per CarrierCarrier）用于站数多而每站业务量较小的）用于站数多而每站业务量较小的 系统。常用的有：系统。常用的有： PCM/SCPC/QPSK/FDMA/PA PCM/SCPC/QPSK/FDMA/DA 其中按需分配的其中按需分配的SCPC又称为又称为SPADE （Single Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment EquipmentDemand

15、 Assignment Equipment） 第28页/共50页 第29页/共50页 FDM/FM/FDMA： 频分复用调频频分多址，特点：各频分复用调频频分多址，特点：各 站载波频率不同站载波频率不同 SCPC/FDMA： 每载波单路频分多址，调制方式可用每载波单路频分多址，调制方式可用 ：PCM/PSK、FM、M/PSK PCM/TDM/PSK/FDMA： 脉码调制（）时分复用移相键脉码调制（）时分复用移相键 控频分多址控频分多址 第30页/共50页 第31页/共50页 1.频分复用：频分复用： 多路信号搬移到基带不同位置，常用单边带多路信号搬移到基带不同位置，常用单边带 频分复用频分复用

16、 . . 下边带FDM 第32页/共50页 图图 FDM/FM/FDMA方式原理图方式原理图 第33页/共50页 第34页/共50页 第35页/共50页 图图 FDMA设备的基本组成图设备的基本组成图 第36页/共50页 转发器和地球站发射机的高功率行波管放大器转发器和地球站发射机的高功率行波管放大器 (TWTA)是非线性的。是非线性的。 由振幅变化引起非线性输出的振幅变化为由振幅变化引起非线性输出的振幅变化为AM/AM变变 换，引起相位变化为换，引起相位变化为AM/PM变换变换 1)产生交调干扰：产生交调干扰： 产生组合频率，干扰有用信号产生组合频率，干扰有用信号 解决方案：解决方案： A)控制中心频率的间隔，例：载波，把频带分控制中心频率的间隔，例：载波，把频带分 为七份，取、