卫星通信复习

卫星通信的相关基本概念及基本特点基本概念:卫星通信是指采用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信属于宇宙无线电通信中的第三种方式，是地面微波中继通信的进展，是微波中继通信的一种特别方式。基本特点：1.掩盖范围大、通信距离远、服务范围宽：例如一颗静止卫星掩盖全球表面的42%,最大通信距离可达18000km；2,具有多址联接力量；3,可用频段宽、容量大；4.网络路由简捷；5.卫星通信质量好，牢靠性高；6.网络建设速度快：除建站外，无需地面施工；7,成本与距离无关；8.系统匀称服务，易引入新业务：统一的业务供应商，利于系统为各地区供应匀称的服务；9.机动敏捷，不受地理条件限制；静止卫星的相关概念如满意条件、掩盖参数等满意条件:1.卫星的运行轨道在赤道平面内；2.卫星运行的轨道外形为圆形轨道；3卫星距地面的高度约为35786.6km；4卫星运行的方向与地球自转的方向相同，即自西向东；5卫星绕地球运行一周的时间恰好是24h,和地球的自转周期相等。掩盖参数：一颗卫星对地球表面的掩盖区域面积达到全球表面的42.4%,因此只需设置彼此间隔为120。的三颗卫星。大气汲取损耗的基本内容大气对电波有汲取作用,从而造成大气汲取损耗。（汲取电波的大气成分：电子，氧分子，水汽）水汽、氧分子对电波的汲取衰减起主要作用L大气汲取损耗与使用频段关系1-5GHZ：大气损耗小，5-lOGHz：大气损耗开头增加，30-50GHZ：大气损耗急剧增加（无线电窗口:0.30.3--10GHzl0GHz）.大气汲取损耗与地球站天线仰角相关天线仰角大，则电波穿过大气层距离减小，大气损耗小；天线仰角应大于5。.大气损耗大与坏天气有关开普特三定律开普勒第肯定律:卫星运动的轨道一般是1个椭圆，1个椭圆有2个焦点，双体系统的质量中心称为质心，它始终处在其中1个焦点上。质心与地球中心是重合的，及地球中心始终位于该椭圆的一个焦点上。开普勒其次定律：卫星与地心的连线在相同时间内扫过的面积相等。开普勒第三定律：卫星绕地球公转周期的平方与椭圆半长轴（a）的立方成正比T2/a3=K摄动的相关概念，产生缘由，克服方法等。在地球卫星轨道上运行的卫星主要受到地球的引力，还要受到其他一些较次要因素的影响，使卫星实际的运行轨道渐渐偏离开普勒定律规定的抱负轨道，这就是所谓的摄动。产生缘由：1.地球非球形即扁圆度的影响：地球赤道的半径大于两极，为非抱负的圆球体;地球表面起伏不平。2,太阳和月亮引力的影响：主要针对高轨道卫星3,地球高空大气层阻力的影响：主要针对地轨道卫星4.太阳辐射压力的影响：针对表面积大的卫星克服方法：1.采纳卫星位置稳定技术：安装喷射推动技术2,地球站自动跟踪卫星技术同步静止卫星的放射技术的相关内容•将卫星射入静止轨道的某一特定位置的技术比较困难和简单。•为节约燃料和成本，静止卫星需用多级火箭和远地点发动机•卫星需经几次轨道的变换，才能完全进入同步轨道。霍曼变轨技术：初始轨道——转移轨道——漂移轨道——静止轨道卫星姿势掌握的相关内容L姿势掌握的目的：保持卫星天线波束指向地球中心或某掩盖区中心；使卫星太阳能电池表面始终朝向太阳。2,姿势掌握的方法：自旋稳定掌握——采纳陀螺的定轴性原理；三轴稳定掌握——通过过质心的三个轴确定（更优：精度高，节约燃料，发电功率大，星体结构设计外形不受限制）；滚动轴：卫星轨道的切线方向；俯仰轴：卫星轨道平面的垂线方向；偏航轴：卫星轨道的法线方向（指向地心）。3,姿势测量的方法:借助各种传感器：地球传感器，太阳传感器等。地球站的组成单元对于不同的通信体制，地球站的组成也不相同。主要由：天线分系统、放射机分系统、接收机分系统、跟踪伺服设施分系统、信道终端设施分系统和电源分系统等六个分系统组成。信道终端设施分系统：它的主要作用是将用户终端送来的信息加以处理成为基带信号，再对基带信号进行中频调制成为中频（70MHz）信号。同时对接收的中频已调信号进行解调以及进行与发端相反的处理，输出基带信号送往用户终端。跟踪伺服设施分系统：其主要作用是用来校正地球站天线的方位和仰角，以便使天线能对准卫星。FDMA方式，TDMA方式，CDMA方式,SDMA方式的基本内容多址联接：多个地球站可以通过同一颗卫星，同时建立各自的信道，从而实现各地球站相互间的通信称为多址联接。多路复用：将来自不同信息源的各路信息，按某种方式合并成一个多路信号，然后通过同一个信道传送给接收端。接收端再从该多路信号中按相应方式分别出各路信号，分送给不同的用户或终端。相同点：（1）两者都可以分为：频分、时分、码分和空分。（2）理论基础都是信号的正交分割原理。（3）都包含有多个信号的复合、传输和分别这三个过程。区分：多址联接是指多个电台或通信站放射的信号在射频信道上的复用，以达到各台、站之间同一时间、同一方向的用户间的多边通信；多路复用是指一个电台或通信站内的多路低频信号在群频信道（即基带信道）上的复用，以达到两个台、站之间双边点对点的通信。（前者多对多，通过射频信道；后者单对单，通过基带信道）频分多址FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess/Address）是一种常见的多址方式，是卫星通信系统中普遍采纳的一种多址技术。它采用各个发送端放射信号的不同频率，将它们在发送端组合起来，在同一个信道中传送，而接收端则依据各发送信号的频率不同，把它们分别开来。为了使信道中各信号互不干扰，其信号频谱排列必需互不重叠，且应留有爱护频带。时分多址TDMA（TimeDivisionMultipleAccess/Address）依靠极其微小的时差，把信道划分为若干不相重叠的时隙，再把每个时隙安排给各个用户（即地球站）专用，在收端就可依据发送各个用户信号的不同时间挨次来分别接收不同用户的信号。每个时隙称为分帧，一个周期称为一帧。TDMA是数字数据通信中的基本技术，我们国家的GSM900就是采纳这一体制。码分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）技术是靠编码的不同来区分各个用户的。它将各用户信号用一组两两正交的序列编码来调制，使得调制后的信号可以同时在同一个信道载频上传输而互不干扰。在接收端，采用编码的正交性，使得只有具有完全相同的地址码的接收机才能正确解调恢复出原始信号。空分多址SDMA（SpaceDivisionMultipleAccess）是指在卫星上安装多个天线，这些天线的波束分别指向地球表面上的不同区域，使各区的地球站所放射的电波不会在空间消失重叠，这样即使同时、同频率工作，不同区域的地球站信号之间也不会形成干扰。即采用天线波束的方向性来分割不同区域的地球站的电波，使同一频率能复用，从而容纳更多的用户。当然，这一多址方式对天线波束指向的精确 性要求是极高的。卫星上装有转换开关设施，某区域某站的上行信号，经上行波束送到卫星转发器，卫星上转换开关设施将其转换到另一区域的下行波束，传送到此区域的某站。空分多址（SDMA）一般都要与频分多址（FDMA）或时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）结合起来使用，从而形成混合多址的形式。SCPC的基本概念、信道安排，传输参数（详见P99）频分多址的基础上又进展了单路单载波（SCPC）方式。它在每一载波上只传送一路话路信号或相当于一路话路的数据或电报，并且通过''语音激活〃技术使转发器容量提高2・5倍。1个36MHz带宽的转发器可以支配800条话路，每路载波信道占用带宽为38kHz,相邻载波信道间隔为45kHz。适合''通信站址多但各站之间通信容量小、总通信业务量又不太大〃的卫星系统。转发器带宽：36MHz・800个信道，间隔：45KHz•第400和401号信道留空：导频与相邻信道间隔67.5KHz；爱护导频不受干扰•导频：对各地球站的工作频率进行严格的AFC校正；基准站（或各站）轮番担当导频发送SPADE的基本概念及频率配置（详见P99）SPADE（SCPCPCMAcessDAMAEquipment每载波单路-脉码调制-多址联接-按申请安排设施）是一种按需安排的SCPC系统。它将1个转发器的36MHz带宽以45kHz的等间隔划分为800个信道。这些信道以导频为中心，在其两侧对称配置，导频左右2个间隔18.045MHz的信道配对使用构成1条双向线路。通信采纳64kb/sPCM,载波调制用QPSK,每信道带宽为38kHz。需要通信时申请安排信道；两站安排使用的频率成双一一对应；采纳TDMA广播式公用信令信道（CSC）特点：•分散掌握：信道安排不由主站集中掌握，各地球站独立进行分散掌握•使用敏捷：增加或关闭几个地球站，不影响系统工作•适合于稀路由系统缺点：设施简单,成本高；不能充分采用卫星功率，TWTA需加补偿。转发器频率配置：TS-IV卫星，10号转发器（SPADE方式）-上行频率：6.32GHz；下行频率：4.095GHz-36MHz带宽配置：话音通道；公共信令信道；导频频率配置参数-话音通道:L转发器36MHz带宽等间隔配置2,导频为界分凹凸端两大组通道：两地球站通信时占用一对通道3,话音通道数：1号和2号信道闲置不用，以削减干扰，实际使用397条双向话路4.相邻信道频率间隔：45KHz5.各通道双工间隔：18.045MHz,便于PSK解调，地球站每通道只需一个频率源TDMA卫星系统定时的相关概念系统定时的概念1通信站以接收到的基准突发作为时间基准2通信各站距卫星距离不同，时延不断变化3基准站不断跟踪卫星移动引起的时延变化4保证通信站的突发进入指定时隙分组通信的概念和卫星数字传输的特点引入分组通信的缘由:卫星通信的进展，要求卫星能实现多种数据传输业务，采纳分组通信方式可提高卫星信道采用率，提高系统传输数据的业务容量。分组通信的定义：数据通信中，将发送的数据信息进行分组形成多个短信息包,然后在发送传输的通信方式。卫星数据传输的特点（应当是题目中的卫星数字传输）1.随机间断地使用信道：传送的峰值数据速率与平均数据速率比值大2,传送的数据率变化大：低速（300bit/s以下）、中速（600-4800bps）和高速（9600bps以上）3,可实现分组传输4.数据传输卫星网有大量低成本的地球站VSAT的基本概念及基本特点VSAT：早期称为微型站、小型数据站或甚小孔径终端。到80年月中期，人们习惯称为VSAT终端或VSAT系统（网络）。VerySmallApertureTerminal,甚小口径天线智能化小型或微型终端基本特点：.VSAT终端设施简洁、体积小、设计结构紧密、功耗小、成本低、安装便利、对环境要求低.VSAT网络组网敏捷、接续便利3,通信效率高，牢靠性强，通信容量可自适应、能传输综合业务，便于向ISDN过渡4,可与用户终端直接接口，适合场合5•集成化程度高、智能化功能强，可无人操作.网内站多且各站业务量小.具有功能较强的网管系统.独立性强：用户享有对网络的掌握权,互操作性好1,若卫星使用C频段，地球站的天线仰角为90,上行频率为6GHZ,下行频率为4GHz,求上下行自由空间的传播损耗解：星球之间的距离为35786km,由于地球站仰角为90,故上行自由空间的传播损耗为[LJ=92,44+20lg35786+20lg6=199.07db,下行自由空间的传播损耗为[LJ=92.44+20lg35786+20lg4=195.55db2,北京地区某地球站位于北纬39.92,东经116.45,求其对定点于东经138的亚太一号的天线仰角方位角和星战距离：解：0=|138-116.45|=21.55方位角（南偏东）C>a=arctan黑募=31.6（>0南偏东;〈。南偏西）[①/Bl]O=180-Oa=148.4t— cosBlcoscp-0.151仰角中e二arctan尸荏嬴丽=38.74星站总巨离d=42164.6山.023-().302coseicos(p=378910m3.某一卫星接收机组成如下图示,天线的等效噪声温度TA=25k,馈线[Lf]=3db,低噪声放大器等效噪声温度Tep=40K,功率增益[GP]=30db,接收单元的噪声系数[Nfr]=10db,标准室温TO290K,试求：（1）折算到天线输出端心点）的系统噪声温度（2）如把图中低噪声放大器置于天线和馈线之间求折算到天线输出端的系统噪声温度解：（1