卫星通信导论（第5版） 课件 第5-11章 星载和地球站设备- 深空通信

第5章星载和地球站设备1提要（一）HPA和LNA（二）星载转发器（三）通信地球站设备（四）其它类型的地球站（五）MSS移动终端和信关站2卫星通信系统框图3图4-1星载和地球站设备4一、HPA和LNA高功率放大器（HPA）行波管放大器（TWTA）速调管放大器（KPA）固态功率放大器（SSPA）5图4-2不同频段三种放大器的输出功率6高功率放大器输出功率带宽功放管TWTA中50~800W水冷:10kw较宽C波段：500MHzKu和Ka波段:1000MHz真空管KPA大1KW以上较窄50-100MHz真空管SSPA小3-10W介于TWTA和KPA之间砷化镓场效应半导体管三种放大器的性能比较7低噪声放大器（LNA）参量放大器致冷砷化镓场效应放大器常温砷化镓场效应放大器(GaAsFET)8图4-3三种LNA的内部噪声性能9LNA前端的接法LNA模块只包含低噪声放大器宽带低噪声下变频模块：LNA模块除了低噪声放大器以外，还包含宽带下变频器，带宽约500MHz窄带低噪声下变频模块：LNA模块除了低噪声放大器以外，还包含窄带下变频器，带宽约70MHz10二、星载转发器星载转发器由输入设备、调制设备、本振设备、放大设备和发射设备组成，可以转发两地或多地的电报、电话、数据、传真、电视、广播等多类业务。转发器接收来自地面的无线电波，经过放大后，变换频率再向地面发射，相当于一个微波中继站。11星上处理功能波束间、载波间交换，如射频交换、中频交换或基带交换调制方式的变换，如上行PSK，下行DPSK多址方式的变换，如上行FDMA，下行TDMA速率变换，如将低速上行信道变换成高速的下行信道星上再生，如星上解调/再调制，解码/再编码等存储转发和基带处理，如信令处理、路由选择、信息压缩和重新组帧星上智能网控星间链路抗干扰保护，如自适应天线调零，可控点波束，转发器放大特性的智能控制12转发器的数量越多，卫星的通信能力就越大。星载转发器少于12个，功率小于1000瓦的通信卫星称为小容量卫星；有24个转发器，功率在1000~3000瓦之间的卫星称为中容量通信卫星；有48个转发器，功率在3000~7000瓦之间的卫星称为大容量通信卫星；转发器多于48个，功率在7000瓦以上的称为超大容量通信卫星。目前最大的通信卫星平台上可装150个转发器。东方红三号有24个C波段转发器，6个电视和18个通信传输信道，可传输6套彩色电视节目和15000路电话或电报、传真、数据信号，工作寿命为8年。13弯管式转发器（透明转发器）结构简单性能可靠适用于卫星有效载荷和电源功率严重受限的情况数字处理转发器载波处理转发器比特流处理转发器全基带处理转发器14（一）弯管式转发器（透明转发器）图4-4

星载微波转发器功能图15图4-5弯管式转发器方框图16（二）转发器的EIRP和G/TEIRP和G/T是转发器射频部分最重要的两个指标，除了决定于HPA输出功率和LNA的等效噪声温度以外，还与星载天线的增益相关。天线增益G与半功率波束宽度

0.5的关系可以近似表示为G=27000/(0.5)2

对任意形状服务区的覆盖总希望天线对该区域提供大的增益，为此采用若干点波束的组合来对覆盖区赋形。17全球波束天线波束的半功率宽度约等于17.4°，覆盖卫星对地球的整个视区一般由圆锥喇叭天线加上45°的反射板组成点波束天线覆盖面积小，一般为圆形，半功率波束宽度为几度天线通常为前馈抛物面天线，馈源为喇叭赋形波束天线可通过修改反射器形状来实现也可利用多个馈源从不同方向经反射器反射产生多波束的组合181920图4-8

对覆盖区赋形21卫星多波束天线的典型方框图22波束宽度与天线直径的关系23（三）星载天线喇叭型天线抛物面反射型天线相控阵列天线24喇叭天线形状似喇叭，如圆锥形、角锥形辐射效率高天线方向性强

25图4-6中心馈源和偏置馈源的抛物面反射天线抛物面反射型天线26图4-7中心馈源的阻挡效应27（四）数字处理转发器具有处理和交换的功能数字处理转发器分类载波处理转发器比特流处理转发器全基带处理转发器

28三种数字处理转发器比较载波处理转发器以载波为单位直接对射频信号进行处理具有星上载波交换能力比特流处理转发器增加了解调和再调制功能可能包括译码和重编码设备、解扩设备等全基带处理转发器具有星上再生能力具有基带信号处理和交换能力解调、译码、存储、交换、重组帧、重编码和重调制等。29SS-TDMA转发器的组成星上交换的TDMA转发器30图4-10交换矩阵示意图31

通路时段上行下行波束波束上行下行波束波束上行下行波束波束上行下行波束波束T112213443T213223144T314233241T411243342表4.1交换矩阵示意图32INTELSATVI卫星的覆盖图和采用微波交换矩阵的SS-TDMA星上交换示意图SWZ33图4-9解调—再调制转发器结构解调再调制转发器34星载路由器图4-11星载中频路由转发器35图4-12提供波束形成的转发器36三、通信地球站设备射频部分中频与基带处理部分地面接口与陆地链路陆地链路的选择地面接口37

图4-15地球站主要单元设备38天线卡塞格伦天线高功率放大器HPA波导耦合合路器滤波器型合路器低噪声放大器LNA上、下变频器（一）地球站射频部分39图4-16卡塞格伦天线原理图40（二）中频与基带处理部分

具有调制/解调、编/解码等功能

调制/解调是在IF载波上进行具有复用的功能

41图4-18地球站与交换局、用户设备间的陆地链路陆地链路的设置和选择42图4-19微波和光纤两种陆地链路所需投资的比较43地面接口图4-20三种地面接口的示意图44（四）其他类型的地球站TT&C地球站TV上行站和广播中心TV单收站45TT&C地球站46（1）TT&C地球站射频基带处理部分指令子系统测距子系统遥测子系统地面接口单元：用于与SCC接口47（2）SCC卫星运行的神经中枢轨道控制监视卫星的上行和下行链路的通信传输通道48TV单收站DTH系统的家用单收站单个接收机地面有线TV系统的“电缆前端”TVRO多个接收机49图4-23

TVRO天线直径与卫星EIRP的关系50图4-22具有卫星前端的地面有线电视系统51图4-24有线电视网前端的TVRO52（五）MSS移动终端和信关站移动终端车（船）载台手持机项目平均发射功率(W)天线增益(dBi)G/T(dB/K)Iridium0.41.0-23Globalstar0.52.5-22表4-2Iridium和Globalstar系统手持机主要参数

53信关站网络（用户）管理功能与地面公用网互连的功能交换功能（对透明转发器而言）54第6章VSAT通信网55提要一、VSAT的概念、特点及其应用二、VSAT卫星通信网络的主要设备三、VSAT卫星通信网结构四、VSAT数据网和VSAT电话网56一、VSAT的概念、特点及其应用（一）VSAT的定义VSAT：早期称为微型站、小型数据站或甚小孔径终端。到80年代中期，人们习惯称为VSAT终端或VSAT系统（网络）。VSAT系统中小站设备的天线口径通常为0.3-2.4m，由主站应用管理软件监测和控制小型地球站。57（二）VSAT的特点VSAT系统可支持多种业务类型：数据、话音、图象等VSAT系统可工作在C波段或Ku波段VSAT终端天线小、设计结构紧密、功耗小、成本低、安装方便、对环境要求低VSAT网络组网灵活、独立性强，其网络结构、技术性能、设备特性和网络管理都可以根据用户的要求进行设计和调整可以与计算机、ISDN联网58（三）VSAT卫星通信网的特点1、与地面通信网相比较，VSAT卫星通信网具有以下特点：覆盖范围大，通信成本与距离无关可对所有地点提供相同的业务种类和服务质量灵活性好，多种业务可以在一个网内并存可扩容性好，扩容成本低独立性好，是用户拥有的专用网互操作性好，采用不同标准的用户可以跨越不同的地面网而在同一个VSAT网内进行通信传播时延大592、与传统卫星通信网相比较，VSAT卫星通信网具有以下特点：面向用户而不是面向网络小口径天线，天线口径0.3-2.4m智能化功能强，可无人操作低功率的发射机，一般几瓦以下集成化程度高，VSAT从外表看只分为天线、室内单元（IDU）和室外单元（ODU）三个部分VSAT站很多，但各站的业务量较小一般用作专用网，而不用作公用网60（四）VSAT系统分类国际上按照不同的多址方式、调制方式、传输速率和传输业务，将VSAT系统分为五类。61VSATVSAT(SS)USATTSATTVSAT天线直径（m）1.2-1.80.6-1.20.3-0.51.2-3.51.8-2.4频段Ku/CCKuKu/CKu/C出站速率(Kbps)56-5129.6-325656-1544入站速率(Kbps)16-1281.2-9.62.456-1544多址方式（入境）ALOHAS-ALOHAR-ALOHADA-TDMACDMACDMAPA多址方式（出境）TDMACDMACDMAPAPA62VSATVSAT(SS)USATTSATTVSAT调制方式BPSK/QPSKDSFH/DSQPSKFM有无枢纽站无/有有有无有支持的协议SDLC、X.25、BSC、ASYNC网络运行共用/专用共用/专用共用/专用专用共用/专用

第1类是工作在Ku频段的高速双向交互型VSAT，采用不扩频相移键控调制和自适应带宽接入协议；第2类采用直扩技术，可提供单向或双向数据业务；第3类是目前最小的双向数据通信地球站，称做特小地球站，采用混合扩频调制和多址技术；第4类以T1或低于T1的速率用来双向传输话音、数据和图象的综合业务，不需要中枢站；第5类是接收电视用的，也用来接收广播质量的话音和高速数据。

63（五）VSAT其它分类方法1）VSAT网根据业务性质可分为三类：以数据通信为主的网，这种网除数据通信外，还能提供传真及少量的话音业务。以话音通信为主的网，这种网主要是供公用网和专用网话音信号的传输和交换，同时也能提供交互型的数据业务。以电视接收为主的网，接收的图像和伴音信号可作为有线电视的信号源通过电缆分配网传送到用户家中。642）根据不同的安装方式可分为固定式、墙挂式、可搬移式、背负式、手提式、车载式、机载式、船载式等。3）按业务类型可分为小数据站、小通信站和TVRO

等。4）按业务性质可分为固定业务的VSAT和移动业务的VSAT两种。5）按收发方式可分为单收站和双向站。

65（六）VSAT的主要业务种类和典型应用除了个别宽带业务外，VSAT卫星通信网几乎可支持所有现有业务，包括话音、数据、传真、LAN互连、会议电话、可视电话、低速图像、可视电话会议、采用FR接口的动态图像和电视、数字音乐等。VSAT网可对各种业务分别采用广播（点→多点）、收集（多点→点）、点—点双向交互、点—多点双向交互等多种传递方式，充分说明了VSAT的灵活性。66业务应用1.广播和分配业务

数据数据库、气象、新闻、仓库管理、遥控、金融、商业、远地印刷品传递、报表、零售等图像传真（Fax）音频单向新闻广播、标题音乐、广告和空中交通管制电视

a）TVRO（电视单收）接收文娱节目b）BTV（商业电视）教育、培训和下行信息业务2.收集和监控业务

数据新闻、气象、监测、管线状态图像图表资料和凝固图像视频高压缩监视图像3.双向交互型业务(星形拓扑)

数据信用卡核对、金融事务处理、销售点数据库业务、集中库存控制、CAD/CAM、预订系统、资料检索等双向交互型业务（点对点）

数据CPU-CPU、DTE-CPU、LAN互连、电子邮件、用户电报等话音稀路由话音和应急话音通信电视压缩图像电视会议67国际VSAT应用卫星VSAT通信技术是在八十年代中期发展起来的新技术在欧美地面通信极为发达的国家中，VSAT网络也以其独具的优势，迅速占领各类集团公司专用网的市场VSAT通信的典型应用方面包括：销售管理、信贷核查确认、电子定货、债务处理、电子数据交换；电视会议、电视培训及商店广告、背景音乐以及其它信息产业等68国内VSAT应用商品零售业、汽车工业及金融服务业占整个VSAT市场的75％以上，其它行业包括交通运输业、能源工业、制造工业、旅游业等大型企业、专业用户和边远地区纷纷建立VSAT网络目前我国已建VSAT系统，除了电信部门的国家公用VSAT通信网和部队的军用VSAT通信网之外，在其它领域的应用主要有：银行、证券、国家专业部门、零售业、INTERNET接入、企业联网、偏远地区电话、国际VSAT专线等69二、VSAT卫星通信网的主要设备VSAT系统的主站设备RF终端基带处理部分网管设备VSAT系统的小站设备小口径天线室外单元室内单元70图5-3VSAT系统主站和小站设备框图71VSAT小站框图72VSAT系统主站与小站的比较主站发射功率大于小站主站的天线尺寸比小站大得多主站的软件部分应实现用户接口与卫星空间链路之间必要的协议转换；小站的接口设备完成输入信号和协议的转换73三、VSAT卫星通信网结构VSAT星形网络(Starnetwork)VSAT网状网络(Fullmeshnetwork)VSAT混合型网络(Hybridarchitecture)74图5-1卫星VSAT星形网的组成和路径75图5-2卫星VSAT网状网的组成和路径76VSAT星形网络点到多点的单向广播VSAT系统。由主站向远端VSAT小站传输数据、图象、新闻电视或商业电视等业务，而不需要VSAT小站向主站回传业务信息。点到多点的双向通信VSAT网络。以主站为中心，与各个远端VSAT小站构成星形通信网。主站既可以向全网广播公共信息，也可以分别与各个VSAT小站以“单跳”方式建立各自的双向通信业务联系。并且主站可作为中枢站以“两跳”方式沟通任意两个VSAT小站之间的通信链路。信道分配可以采用预分配方式，也可以采用按需分配方式。按需分配为集中控制方式。星形网是以传输数据业务为主的系统，它以数据包的分组交换为基础。77VSAT网状网络网络不需要主站，各小站之间可以任意建立通信链路。网状网是以话音通信为主的系统，一般采用按需分配方式来提高信道的利用率。网状网的信道多址方式可以采用频分多址即单路单载波(SCPC)方式，也可以采用时分多址信道分配为分散式控制。适合于话务量较大，各远端站之间通信业务较多的情况。在这种网络结构中，任何两站之间的通信不会出现“两跳”问题。78VSAT混合型网络星形网与网状网的混合体网络比较大，传输业务范围比较广，适合于既有话音业务又有数据业务的情形。网络采用混合的控制方式，即系统的信道分配，设备性能的监控、计费等由主站来完成（集中控制），而各VSAT站之间的话音业务是直接进行通信，采用分散控制方式。79VSAT系统与其它电信网络联合组网利用VSAT系统组建卫星广域网将VSAT系统接入ISDN网络VSAT系统与地面蜂窝移动通信相结合的通信网络国际VSAT卫星通信网络80（一）VSAT数据网网络体系结构多址协议链路传输延时对用户接入协议的影响四、VSAT数据网和VSAT电话网81网络体系结构

VSAT数据网通常以主站为中心，通过卫星与各小站连成星形网。每个小站支持一组用户终端或LAN，主站与主计算机或数据处理中心、信息库相连。在较大规模的网络中，可能存在多个主站，各主站之间由卫星链路相连接。

图5-6VSAT数据网的物理组成和协议结构82多址协议

VSAT数据网中传输的数据业务大致可以分为三类（1）事务处理的交互式或查询/响应短信息，（2）电子邮件，（3）长数据报文。ALOHA：适合于报文较短和小站速率较低的情况TDMA：适合于地球站业务量较大、数据传输速率较高的系统。该协议与报文长度无关。DAMA/TDMA：可控按需分配多址方案，用户首先在短的预约申请时隙内以竞争的方式发出预约申请信号，使多址碰撞只发生在预约层。一旦预约成功，系统按用户的优先等级和业务类型将预约时隙分配给各用户终端，并通过公用信道进行广播，于是各用户终端将在所预约的时隙上进行无碰撞的传输。适合于报文较长、能容忍较长时延的业务。83链路传输延时对用户接入协议的影响采用协议仿真或称为协议“欺骗”的策略来解决卫星链路长延时问题，具体做法是在VSAT卫星站设置一个延时补偿单元（SDU），在通信过程中两用户终端之间的握手信号由本地SDU提供应答（并暂存用户端来的数据），从而避免了这些需要往返传输的握手信号通过长延时的卫星链路传输的问题，消除了因终端长时间等待应答而不能正常发送数据的影响，同时也减轻了卫星链路传送握手信号的负担。84（二）VSAT电话网需要采用网状结构多址方式宜采用SCPC、CDMA、TDMA，DAMA方式，而不宜采用ALOHA方式85图5-12呼叫建立过程86图5-13话终拆线过程87第7章卫星移动通信系统内容提要一、卫星移动通信系统二、卫星移动通信系统的特点三、星座与星间链路四、典型卫星移动通信系统一、卫星移动通信系统卫星移动通信系统的概念卫星移动通信系统是指提供卫星移动业务(MSS)的通信系统，其典型特征是利用卫星作中继站向用户提供移动业务。卫星移动通信是传统的固定卫星通信与移动通信交叉结合的产物，从表现形式看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个利用卫星作为中继站的移动通信系统。卫星移动通信系统的组成空间段：卫星母体及星载设备地面段：卫星测控中心及相应的卫星测控网络、网络控制中心以及各类关口站用户段：由各种用户终端组成，可以是手持机、便携机、机（车、舰）载台卫星移动通信系统的网络结构星形结构网状结构混合结构GEOLEO/MEOHEO优点配置简单宽波束覆盖星地间时间恒定空间段控制系统简单传播时延固定传播时延短链路增益高发射容易支持手持式终端可覆盖全球仰角高系统设计灵活缺点链路功率受限话音、ARQ分组数据传播时延大高纬地区仰角低，不能覆盖极地需大量卫星星上处理复杂卫星寿命短大量切换多普勒频移大链路增益比MEO低星上天线大多普勒频移大因周期性穿越VanAllen带而使卫星寿命缩短各种星座的移动卫星通信系统比较用户链路馈电链路应用系统频段（GHz）传输方向频段（GHz）传输方向2.4835~2.5001.610~1.62135下行上行5.091~5.2506.875~7.055上行下行Globalstar1.62135~1.6265上、下行29.1~29.419.3~19.623.18~23.38上行下行星间Iridium2.583~2.5001.610~1.6215下行上行29.1~29.419.3~19.6上行下行OdysseyS频段C频段ICO若干大LEO和MEO系统的用户业务和馈送链路频段二、卫星移动通信系统的特点与固定业务的卫星通信系统相比，卫星移动通信系统在技术上有以下特点：卫星功率有限与移动台天线增益低之间的矛盾十分突出系统在非高斯信道中工作，电波传播情况复杂，多径效应、阴影遮蔽、多普勒频移等不可避免众多用户共享有限的卫星资源（频率与功率）移动台要求高度的机动性，故小型化具有十分重要的意义三、星座与星间链路（一）星座设计（二）太阳同步轨道（三）极轨道星座（四）倾斜轨道星座（五）星间链路（一）星座设计星座覆盖的定义最佳星座星座设计参数星座设计方法星座设计软件星座的覆盖覆盖的定义：根据地面用户终端的最小仰角定义覆盖区域地面上处于卫星天线波束半功率角度范围以内的区域为覆盖区域。卫星星座的覆盖要求由星座所要完成的任务决定，根据不同的任务确定不同的覆盖方式。最佳星座选取最佳的轨道倾角和升节点的位置。轨道高度尽可能低卫星数量尽可能少最小仰角尽可能大对指定区域进行全天候的持续性覆盖星座设计参数圆轨道的星座设计参数包括：星座的卫星数量卫星轨道平面数量卫星轨道平面的倾角不同轨道平面的相对间隔同一轨道平面内卫星的相对相位相邻轨道平面卫星的相对相位每颗卫星的轨道高度（或轨道周期）星座设计方法圆极轨道全球覆盖卫星星座轨道平面倾角为90度对高纬度地区形成多重覆盖倾斜圆轨道卫星星座：Walker星座i:T/P/F(0≤F≤P-1)对某纬度带均匀覆盖持续覆盖某区域的星座静止轨道卫星星座中轨卫星星座特殊卫星星座设计赤道轨道卫星星座的设计椭圆轨道卫星星座的设计星座设计软件STK/Coverage覆盖分析模块

STK/Coverage用于对卫星、地面站、车辆、导弹、飞机、船舶进行全面的覆盖性能分析。

STK/Coverage可以分析各种覆盖问题，如一颗失灵的卫星对整个星座覆盖情况产生的影响，何处区域因当地地形的影响造成卫星通信阻塞，何时何地出现覆盖间隙，何时出现多个卫星同时可见一个对象的机会。

GlobalStar工作组利用STK进行星座设计，包括地面站可见时间，覆盖分析，链路预算等等。GlobalStar利用STK星座设计（二）太阳同步轨道地球非球形引起的卫星轨道面的旋转问题，视轨道倾角i

不同的取值范围而有所不同：当0

i<90o时，轨道面西退（从地球上看），即轨道面的旋转方向与地球自转方向相反；当90o<i

180o时，轨道面东进，即轨道面的旋转方向与地球自转方向相同；当i=90o时，轨道面不旋转。

轨道面旋转的“退”或“进”，统称为轨道面的“进动”。“进动”用轨道升交点（经度为

）的变化来表示。轨道面的“进动”速度d/dt除与i有关外，还与轨道的半长轴a和偏心率e有关。对于圆形轨道（e=0），若选择大于90°的适当i和a（e=0时，a即为轨道高度h），可以使轨道的向东进动(角)速度与地球绕太阳公转的平均角速度（每天平均0.9856°）同步，则称该轨道为“太阳同步轨道”，也就是说，太阳同步轨道的轨道面每年（共365.25天）向东进动360°，即

0.9856×365.25=360(度)

由于太阳同步轨道的i>90°，所以它是逆行轨道。太阳同步轨道

►轨道平面与太阳间几乎固定的几何关系表征在：轨道平面与黄道面的交线与地心-日心连线的夹角保持固定的一个角度θ ►这种固定的空间几何关系使得太阳同步轨道的卫星总是在相同的本地时（LST）经过某一区域的上空太阳同步轨道

►圆太阳同步轨道的轨道高度和轨道倾角之间的制约关系

►根据上式可知：

①由于cosi的取值始终为负，因此倾角i的取值范围为(90º,180º]，所以太阳同步轨道一定是逆行轨道；

②由|cosi

|=4.773×10-15×(h+Re)3.5≤1，可知圆轨道太阳同步轨道的高度是受限的，最高高度为5974.9km。

太阳同步轨道星座

►太阳同步轨道也能够用于实现卫星移动通信系统，如由288颗卫星构成的Teledesic系统

图7-8太阳同步轨道倾角与高度的关系（三）极轨道星座

极轨道:卫星轨道平面倾角为90°时，轨道通过地球南、北极。极轨道星座对高纬度地区可形成多重覆盖，当其卫星轨道高度和最小覆盖仰角确定之后，即可大致估算所需的轨道数目和每个轨道面上卫星的数目。极轨道星座的卫星分布特性

由于极轨道星座的特殊轨道结构（90º倾角，所有轨道面交于南北极点），星座中的卫星在天球上的分布是不均匀的：卫星在赤道平面上最稀疏，相互间的间隔距离最大；在两极处最密集，相互间的间隔距离最小。 因此，在考虑极轨道星座对全球的覆盖时，只需考虑对赤道实现连续覆盖；在考虑对球冠区域的覆盖时，只需考虑对球冠的最低纬度圈实现连续覆盖。(四）倾斜轨道星座

倾斜轨道星座的卫星可以比较“均匀”地覆盖服务区，常采用Walker星座。全球星系统和奥德赛（Odyssey）系统都采用了Walker星座。星座参数有四个，表示为i:T/P/F

其中：i为轨道平面倾角

T是星座中总的卫星数目

P为轨道平面的数目

F是相位因子倾斜圆轨道星座的基本特性

►多个倾角和高度相同的轨道平面

►各轨道平面具有相同数量的卫星

►各轨道平面内卫星在面内均匀分布

►各轨道平面的右旋升交点在参考平面内均匀分布

►相邻轨道相邻卫星间存在确定的相位关系倾斜圆轨道星座

WalkerDelta星座Ballard玫瑰（Rosette）星座Delta星座

►Delta星座使用相邻轨道面内，相邻卫星的初始相位差来确定星座中各卫星的相对空间位置关系

►相邻轨道面相邻卫星相位差Delta星座标识法

Walker采用3个参数来描述Delta星座：T/P/F。

►

T代表星座的卫星总数；

►

P代表星座的轨道面数量；

►

F称为相位因子，

►Delta星座按下式确定相邻轨道相邻卫星的初始相位差玫瑰星座

►Rosette星座中，卫星的初始相位与其所在轨道面的右旋升交点赤经（或经度值）成一定的比例关系

►Ballard使用3个不变的方向角和一个时变的相位角来确定卫星在运行天球面上的瞬时位置玫瑰星座标识法

Ballard采用3个参数来描述玫瑰星座:(N,P,m) ►N代表星座的卫星总数；

►P代表星座的轨道面数量；

►m称为协因子，确定了卫星在轨道面内的初始相位。

►协因子m是一个非常重要的玫瑰星座参数，它不仅影响卫星初始时刻在运行天球上的分布，也影响卫星组成的图案在天球上的旋进速度。协因子m的特性

►协因子m可以是整数也可以是不可约分数；

►如果m是0到N－1的整数，表示星座中每一个轨道平面上只有一颗卫星；

►如果协因子m为不可约分数，则一定以S为分母，表示星座中每一个轨道平面上有S颗卫星。

共地面轨迹星座的特性

►包含多个轨道高度和倾角相同轨道面；

►每轨道面一颗卫星；

►所有卫星沿不变的地面轨迹运行；

►适合于实现区域覆盖卫星通信系统。（五）星间链路在卫星之间建立星间通信链路（激光链路或毫米波链路），每颗卫星将成为空间网的一个节点，使通信信号能不依赖于地面通信网络进行传输，提高传输的效率和系统的独立性，对于组建全球通信网将是十分方便和灵活的。星间链路特性

►仰角的时变特性

天线的动态指向特性

►方位角的时变特性

天线的动态指向特性

►星间距离的时变特性

功率的动态控制特性相同轨道高度卫星间的星间链路

►同一轨道平面内的轨内星间链路：同一轨道面内的两颗卫星能够基本保持不变的相对位置，轨内星际链路的星间距离、方位角和仰角变化很小，建立相对容易

►不同轨道平面之间的轨间星间链路：由于不同轨道面内两颗卫星存在着相对运动，轨间星际链路的方位角、仰角和星间距离一般随时间而变化，建立相对比较困难星间链路的仰角和距离计算►根据右图所示的几何关系容易推出

星间链路的方位角计算

►方位角的度量以卫星运动方向为基准，沿顺时针方向旋转到卫星连线方向。

星间链路性能随轨道高度的变化星间链路性能随轨道倾角的变化

不同轨道高度卫星间的星间链路

►卫星的仰角满足关系式

►可见：轨道高度较高的卫星将始终有负的仰角值，而高度较低的卫星的仰角则可正可负五、典型卫星移动通信系统（一）铱系统(Iridium)（二）全球星系统(Globalstar)（三）亚洲蜂窝系统(ACeS)（四）Thuraya系统（一）铱系统系统构成网络结构多址技术应用和业务与GSM系统的比较图1铱系统的系统框图表5用户链路、馈电链路和星间链路的参数Iridium系统的用户“铱”自身的用户，是指使用铱用户终端(ISU）的用户，用户直接访问“铱”卫星，主要是地面网络尚没有覆盖到的地区的用户。PSTN／PDN用户，包括家庭用户在内的地面公共交换网和分组数据网用户可通过关口站进入“铱”卫星网。GSM用户，“铱”系统与GSM系统兼容，通过“铱”系统可为全世界的各个GSM蜂窝网提供全球漫游。其他地面蜂窝网用户，通过使用“铱连网单元”(IIU)，“铱”系统可提供铱蜂窝漫游业务。IIU可将不同的蜂窝标准进行变换。Iridium系统的用户和业务“铱”系统可以提供以下业务：全双工2400或4800b/s的数字电话，采用间断传输，即在话音间隙无信号发射数据业务，速率2400b/s，含传真传呼业务，文字型全球传呼业务及双向短消息业务。无线电定位（RDSS）业务，可在手机上显示用户当时所处的经纬度（误差小于1.6公里）慢扫图象及无线电调度Iridium和GSM系统的比较

“铱”系统是以GSM数字式地面蜂窝系统技术为基础的，在网络构成、基本体制、呼叫处理等方面有许多共同的地方。有人把“铱”系统说成是“倒置”的GSM，也就是说，其基础结构在天上，基站处理在星上完成，“铱”系统与GSM网技术上是兼容的，甚至关口站交换设备也是相同的。（二）全球星系统系统构成频率计划多址技术系统容量主要特点提供的业务图5“全球星”系统的总体结构图6“全球星”天线波束的排列图案

L波段接收多波束天线S波段发射多波束天线表6Globalstar主要参数

Globalstar的主要特点完全与地面PSTN和PLMN综合采用码分多址技术采用路径分集技术和功率控制技术软切换技术Globalstar系统提供的业务话音和数据业务，能直接接到PSTN无线电定位业务（定位和位置消息）话音和数据业务，能直接连接各种专用网传呼和消息。通过GLOBALSTAR可获得目前移动电话用户能获得的任何具体通信业务，例如电话、数据和传真亚洲蜂窝卫星通信系统ACeS ►ACeS系统的第一颗卫星Garuda-1于2000年2月发射，定位于东经123º上空

►Garuda-1卫星由美国LockheedMartin公司制造，使用该公司的A2100AX卫星共用舱

►Garuda-1卫星的星载伞装赋形天线直径为12米，具有140个点波束，在地面产生140个宏小区，覆盖亚洲24个国家和地区，覆盖面积超过2850万平方公里，覆盖区人口超过30亿（三）亚洲蜂窝系统（ACeS）Garuda-1卫星的覆盖特性ACeS的地面设备

信关站天线Ericsson手持机ACeS通信链路

►用户链路使用L频段：上行1626.5-1660.5MHz，下行1525.0-1559.0MHz；上行用户信道带宽50kHz，采用GMSK调制方式和FDD/TDMA/FDMA多址接入方式

►馈电链路采用C频段，上行6.425-6.725GHz，下行3.400-3.700GHz；上行用户信道带宽200KHz，采用OQPSK调制方式和FDD/TDMA/FDMA多址接入方式（四）Thuraya系统Thuraya系统

►Thuraya公司1997年在阿联酋创立，是一个私营股份制公司，目前共有21个股东，主要是一些国家的主要电信业务提供商和国际投资机构，系统的总投资为11亿美元

►Thuraya系统提供区域性的卫星移动通信业务，支持包括语音、传真、短消息、数据传输和GPS定位服务

►Thuraya系统的空间段计划由3颗地球同步轨道卫星组成，每颗卫星均装配高功率多点波束天线和移动通信有效载荷

Thuraya系统空间段

►卫星Thuraya-1和Thuraya-2已分别于2000年10月21和2003年6月发射入轨，分别定位于东经28.5º和44º，轨道倾角为6.3º ►Thuraya系统目前的覆盖区域包括欧洲决大部分地区、中东、北部和中部非洲、西亚、中亚和南亚的共110个国家和地区，覆盖区人口数超过23亿Thuraya系统卫星

►Thuraya-1卫星装配有TRW公司新型的直径为12.25米的L频段孔径收发天线，结合波音公司的星上数字信号处理器，形成动态相控阵天线，产生250-300个在轨可重定向的点波束来形成覆盖区域内的宏小区

►极限情况下，Thuraya-1卫星可以将总功率的20%分配给单个的点波束，产生热点（hotspot）波束

►Thuraya-2由美国波音公司制造，采用和Thuraya-1相同的技术，但比Thuraya-1增加了10%的星上电能储备和40%的通信容量，使得Thuraya-2有更长的使用寿命和更大的系统容量

Thuraya系统通信体制

►Thuraya系统采用FDD/TDMA/FDMA接入方式，采用QPSK调制技术，系统阻塞率低于2％

►用户链路采用L频段，上行频带1626.5-1660.5MHz，下行1525.0-1559.0MHz ►馈电链路采用C频段，上行6425.0-6725.0MHz，下行3400.0-3625.0MHz

第8章卫星宽带通信系统

目录一、概述二、卫星宽带通信系统结构三、卫星TCP技术四、卫星IP技术五、国外卫星宽带通信系统参考文献ZhiliSun.SatelliteNetworkingPrincipleandProtocols.JohnWiley&Sons,Ltd.,2005陈振国等.卫星通信系统与技术.北京：北京邮电大学出版社，2003DOUGLASE.COMER著，林瑶等译.用TCP/IP进行网际互连.北京：电子工业出版社，1998Chotikapong,Y.;Sun,Z.EvaluationofApplicationPerformanceforTCP/IPviaSatelliteLinks.SatelliteServicesandtheInternet,IEESeminaron17Feb.2000,Page(s):4/1–4/4.一、概述随着人类社会对信息需求的不断增长，对Internet网络依赖性的不断提高，Internet业务和宽带综合业务已经逐步取代传统的低速话音和数据通信，成为通信网络中的主要业务Internet业务和宽带综合业务也自然地成为了卫星通信当前迅速发展的应用领域卫星宽带通信系统的特点及功能特点传输速率高，如吉莱特（Gilat）公司与微软等合作推出的利用双向VSAT实现的Internet接入服务，能提供下行40Mb/s，上行153.6Kb/s的数据速率（但个人用户只能获得下行400Kb/s、上行56～100Kb/s的速率）为了独立于地面网络，多数卫星宽带通信系统使用微波或激光星间链路实现卫星互连，构成空间骨干传输网络由于卫星链路的传输损耗大，在高速传输情况下，要求用户使用具有较大口径的天线。因此，短时间内卫星宽带系统将无法支持手持终端移动中的高速通信。功能为用户或用户群提供Internet骨干网的高速接入作为骨干传输网络，连接不同地理区域的Internet网络运营商西欧卫星转发器（36MHz）数目的供求情况

转发器需求业务19951997199920042009传统语音和数据177223298204163Internet中继0017.1147200Internet接入00.49.913143电视和视频5275285859641207二、卫星宽带通信系统结构交互式卫星宽带Internet接入系统结构非对称卫星宽带接入系统结构

卫星宽带骨干传输系统结构

三、卫星TCP技术几个概念：（1）往返延时RTT发送端从开始发送数据到它收到来自接收端的应答，所需时间为信息传输的往返延时。（2）连接容量（或带宽延时乘积）发送端在接收到返回的应答信息之前所能发送的最大数据量，它受到接收窗口(接收窗口为带宽延时乘积)的限制。连接容量=带宽

RTT（3）长粗管道对于给定的最大窗口尺寸(带宽延时乘积)

，大的往返延时将限制连接带宽(即传输速率)，通常把带宽延时乘积较大的数据连接称为“长粗管道”。TCP协议特点

►面向连接的、端对端、进程对进程的可靠传输协议，为用户提供字节流传输服务

►基于不可靠的IP服务来提供可靠的数据传输，采用了端对端流量控制、拥塞控制和差错控制机制来保证服务的可靠性

►使用滑动窗口协议来实现端对端流量控制

►使用慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法来完成拥塞控制

►使用确认信息包、定时器和重传机制来实现差错控制（一）TCP概述1、滑动窗口协议

►接收端公告窗口即是发送滑动窗口，是接收端通告发送端的窗口大小数值

2、拥塞控制机制

►TCP拥塞控制策略是在20世纪80年代后期由VanJacobson提出

►TCP的拥塞控制机制随TCP协议版本的不同而不同，在目前常见的TCP-Reno中，拥塞控制机制由慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传和快速恢复算法构成图7-6慢启动-拥塞避免算法中CWND变化示意图

3、慢启动/拥塞避免机制例题1

按照图7-6所示的慢启动－拥塞避免算法，假设TCP在一条往返延时为100ms的移动卫星链路上传输一个400KB的文件。如果TCP发送的报文段大小为1KB，则：（1）发送完该文件需要用多少RTT？（2）此次传输的有效吞吐量是多少？解：（1）传输完400KB大小的文件，需要用RTT数为24

（2）此次传输的有效吞吐量为：（400×8）/（24×0.1）=133.3(Kbps)例题2

假设TCP在卫星通信链路上实现一个扩展：允许窗口大小远大于64KB。假设你正用这个扩展TCP在一条往返延时为100ms的1Gbps移动卫星链路上传送一个10MB的文件，而且TCP接收窗口为1MB。如果TCP发送的报文段大小为1KB，在网络无拥塞、无分组丢失的情况下：（1）当慢启动打开发送窗口达到1MB时，用了多少RTT？（2）发送该文件用了多少RTT？（3）如果发送文件的时间由所需的RTT的数量与链路延迟的乘积给出，这次传输的有效吞吐量是多少？链路带宽的利用率是多少？

解：（1）当慢启动打开发送窗口达到1MB时，所需RTT数量为：（2）按照慢启动/拥塞避免算法，发送该文件所需要的RTT数量为：35

（3）这次传输的有效吞吐量为：

10/（35*0.1）=2.857(MB/s)

链路带宽的利用率为：（2.857*8）/1000=2.2856%TCP在卫星通信系统种存在什么样的问题？？（二）TCP在卫星通信系统种存在的问题1、卫星通信链路传播延时较大2、卫星通信链路信息传输的误码率较高，造成数据丢失，而这种可能被协议解释为由拥塞所引起的3、卫星网络的带宽延时乘积大4、卫星链路的非对称性1、长延时对TCP协议性能的影响

►在新的TCP连接建立后，收发双方都不清楚传输网络的业务负载情况，因此使用慢启动来逐步探测传输链路的有效带宽

►对1个TCP连接，传输速率b约为

►在TCP使用每报文段确认时传输比特速率达到B所需的时间

►在TCP使用延时确认时，传输比特速率达到B所需的时间 式中，l为报文段的平均长度（比特数） ►假设发送的数据报文段的平均长度为1KB，则在不同的速率B和不同的确认方式下，TCP协议的慢启动过程持续时间如下表轨道类型tSS（s）每报文段确认延迟确认B=1MbpsB=10MbpsB=155MbpsB=1MbpsB=10MbpsB=155Mbps低轨0.180.350.550.280.560.90中轨1.492.323.312.373.795.48静止轨道3.915.737.916.299.4113.13RTT取值：GEO－550ms，MEO－250ms，LEO-50ms；延迟确认：每收到2个报文段确认一次。2、高差错率对TCP协议性能的影响

►地面有线传输网的差错率很低，典型的误码率值低于10-10，而卫星链路的误码率通常在10-2～10-6之间（无纠错编码时）

►传输差错从三个方面影响了TCP的吞吐率性能：

1）因出错而丢失的报文段必须被重传，因此增加了网络资源的消耗；

2）TCP发送端始终将报文段的丢失理解为网络拥塞，因而降低其传输速率，使得网络资源的利用率急剧下降；

3）反向链路上的确认包丢失将会导致已经接收到的报文段的超时重传，进一步降低协议的吞吐率性能。

►卫星链路的差错具有突发性，而快速重传和快速恢复算法通常不能处理单个窗口内的多个错误，因此TCP协议的拥塞避免机制将严重限制窗口的增长

3、带宽延时积对TCP协议性能的影响

►一个TCP连接中，链路的最大有效带宽与连接的往返程时间RTT之积称为带宽延时积BDP ►BDP说明了一个TCP链路在一个RTT内的最大吞吐量BDP（KB）带宽128Kbps244Kbps1Mbps2Mbps45Mbps155Mbps低轨(RTT=50ms)0.81.5256.2512.5281.25968.75中轨(RTT=250ms)47.62531.2562.51406.254843.75静止轨道(RTT=550ms)8.816.77568.75137.53093.7510656.25 ►TCP的流量控制通过连接双方通告自己的窗口大小来实现

►在TCP头部中，窗口大小是一个16位的域段，也就是说窗口的最大值为216=65535字节，即64KB ►发送端在发送报文段的过程中，在未收到已发送报文段的确认信息之前，发送端发送的数据量不应超过该窗口的大小

►卫星系统传输延时较大，为了充分利用带宽资源，必须在接收到确认信息之前发送足够多的数据到网络中，这就需要

TCP连接的窗口足够大4、链路的不对称性对TCP协议性能的影响

►卫星网络中TCP的前向和反向链路在带宽上通常有着很大的不对称性，即前向链路的有效带宽远大于反向链路的带宽

►考虑到大量TCP传输的单向特性（如从网络服务器到远程主机），较慢的反向链路在很大程度上是可以接收的►当反向链路只具有有限带宽时，确认包的聚集和丢失使得确认信号流具有突发特性，带来3种影响：

1）发送的数据流变得更具突发性；

2）降低拥塞窗口CWND的增长速度；

3）快速恢复机制的效率降低

（三）改善卫星TCP性能的方法

►主要的解决技术可以粗略地分为两大类

1、端对端的解决方法：对标准TCP协议中一些基本参数的调整及协议的扩展，改进定时机制，采用更先进的流控和分组丢失恢复算法等

2、基于中间件（middleware）的解决方法：利用性能增强代理将网络中的长延时和高差错率部分与其余部分隔离，通过在长延时和高差错率部分使用专用的协议来增强系统性能

TCP增强技术－增大初始窗口

►慢启动算法中初始窗口很小（仅为1），使慢启动时间较长，RFC2414针对这一情况提出按下式确定初始窗口

►按照这种方法，在每报文段确认时，慢启动算法中所需要的最大接收窗口恢复时间可以缩短为:

其中Wmax为最大允许接收窗口，Winit为初始窗口

1、端对端的解决方法TCP增强技术－字节计数

►字节计数是一种TCP确认计算方式

►在字节计数方式中，拥塞窗口的增加数量是由每个确认所覆盖的先前未确认的字节数目来决定的，而不是由确认的数目决定的

►有两种字节计数的算法：无限字节计数（UBC）和受限字节计数（LBC）。 ►UBC每接收到一个确认就简单的根据确认覆盖的未确认字节数目来增加拥塞窗口，而LBC则限制拥塞窗口的增加为2段

►LBC与UBC相比，防止了大量线性增加的突发数据，从而减少了数据的丢失并提高了传输效率►延迟确认是指接收端不是对每一个收到的报文段进行确认，而是收到第2个完整的报文段时才确认

►在慢启动过程中TCP发送端根据接收到的确认数目来增加拥塞窗口的大小，而延迟确认将接收端发出的确认数目减少了一半，因此拥塞窗口大小增加的速度就减慢了

►在慢启动后才使用延迟确认，这样在TCP连接主动增加拥塞窗口大小时提供了足够多的确认，而在

TCP连接稳定后减少确认数目以节约网络资源 TCP增强技术－慢启动后的

延迟确认DAASS ►选择确认是一种纠正发生多个数据段丢失时的TCP

处理的策略

►使用选择确认，接收端可以告诉发送端所有接收成功的数据段序列号，从而使发送端只重发那些确实丢失的数据段，提高了TCP传输的性能

►在卫星信道中使用SACK比标准的TCP在性能上有很大改进TCP增强技术－选择性确认SACK ►在网络开始拥塞时，显式通告机制将IP包头中1比特ECN域设置为1来通知终端节点。相应地，终端节点减小其传输速率

►发送端可以在重传定时器超时或接收到3个重复确认之前就可以收到显式的拥塞信息，因此，如果一个报文段丢失而没有拥塞指示，则该报文段的丢失就一定是由链路的差错造成的，发送端无需降低其传输速率TCP增强技术－显式拥塞通告ECNTCPVegas：使用传输速率来实现拥塞控制TCPPeach：针对卫星网络的拥塞控制方案：突发启动和高速恢复SCPS-TP：针对标准TCP协议在空间通信系统种存在的问题进行扩展和改进STP：卫星传输协议，提供面向字节流的数据传输服务，其自动重传请求机制使用选择性否定确认其它端对端的解决方法 ►基于中间件解决方案的卫星网络拓扑结构

2、基于中间件的解决方案 ►TCP分裂法将整个通信系统分为卫星段和非卫星段两个部分，在非卫星段中采用标准的地面网络TCP协议，在卫星段采用专用的卫星传输协议

►位于地面的TCP信关站通过地面网络建立和维护与系统的地面节点TCP连接，通过卫星网络建立和维护与远端信关站的连接

►在某些情况下，信关站需要完成不同版本TCP协议的转换

►因为主要的改进都在信关站实现，TCP分裂法无需修改终端用户的TCP协议栈TCP分裂法（TCPSplitting） ►TCP欺骗法中，信关站作为一个欺骗代理，接收源节点的数据报文段并代替目的节点向源节点发送应答信号，使得源节点可以更快地发送数据；同时，它还负责将接收的数据报文段可靠地发送到真正的目的节点

►因为主要的改动都在信关站实现，TCP欺骗法无需修改终端用户的TCP协议栈TCP欺骗法（TCPSpoofing） ►TCP欺骗法中信关站的一种典型结构四、卫星IP技术卫星IPQoS隧道技术卫星星座路由技术卫星网络组播技术 ►从网络层来看基于IP的QoS管理机制，有两种方法：

1）差别服务DS，通过配置优先权域来区分服务质量和服务种类；

2）资源预保留协议RSVP，依靠信令来预保留带宽来满足一定的服务质量。卫星IPQoS ►隧道技术往往用于使分组路由通过异种网络传送到接收方，也常用于在不改变现有Internet的基础上支持新的网络功能隧道（tunneling）技术 ►宽带卫星IP网络可能将隧道技术用在以下几个方面

1）将孤立的地面主机通过卫星接入Internet或是与其他孤立的地面主机或网络相连接；

2）小路由器利用隧道技术将其自身所在的局域网（LAN）通过卫星接入到地面Internet或与其他地面主机/网络相连►一个完全支持IP路由的系统可以很好地支持IP业务，但是却不一定可以很好支持非IP业务，如ATM分组和帧中继分组

►IP和ATM异种网络的互联产生了一系列问题，特别是在IP组播路由和QoS管理方面

►解决在ATM中进行IP组播的一个方案是采用组播地址解析服务器，将IP组播地址映射为ATM服务器地址

►多协议标签交换MPLS已经被证明非常适合于IP-over-ATM

的状况，而且很有可能成为ITU推荐的IP-over-ATM的方案异构网络互联 ►地面网的Internet路由协议，如开放式最短路径优先OSPF和路由信息协议RIP，需要在任何连接拓扑变化时交换全部网络拓扑信息。在低轨卫星系统中，拓扑信息的改变如此之快，不可能做到快速的更新全网信息

►星座系统的拓扑结构有其自身的特点和规律：

1）由于星座运行的有规律性，拓扑结构变化可预知；

2）利用回归星座时，空间段呈周期变化；

3）卫星网络节点的数目相对固定。因此，星座系统的路由是极具动态而又易于捕捉前后关系的卫星星座路由技术卫星星座路由策略

►目前常用的路由策略包括：

1）动态虚拟拓扑路由：其基本思想是利用星座拓扑的周期性和可预测性来优化路由；

2）虚拟节点路由：利用星座拓扑变化的规律性来屏蔽卫星的移动性；

3）基于拓扑变化的策略：需要明确知道卫星拓扑的变化。 ►组播（Multicast）协议是目前运用于具有广播能力的网络中的一种IP层协议

►组播技术覆盖了网络的许多领域，包括视频和远程会议、多媒体简报、新闻发布以及远程教育等

►到目前为止组播是基于无连接的，但是随着业务需求的变化，需要在组播应用系统中加入必要的控制来提供QoS，包括安全级别、带宽、延迟、抖动、误码率、成本等服务参数的控制卫星网络组播技术五、国外卫星宽带通信系统概况

系统名称工作频段系统卫星和轨道特征覆盖范围预计系统容量*（Gb/s）星际链路星上交换投资（亿美元）SkyBridgeKu20个轨道平面，4卫星/轨道平面，1469公里轨道，53º倾角

70º215无无40HughesLINK™Ku1个赤道平面，8颗卫星，轨道高度15000公里；2个倾斜轨道平面，7卫星/轨道平面，15000公里轨道，45º倾角全球155光链路卫星交换时分多址＋基带交换26Virgo™Ku15个轨道平面，1卫星/轨道平面，轨道偏心率0.66，远地点高度27300公里，63.4º倾角9个区域性服务区100光链路无26.4AstrolinkKa静止轨道，9颗卫星全球9.6快速包交换40Teledesic*Ka24个轨道平面，12卫星/轨道平面，轨道高度1375公里，倾角84.7º全球13.3快速包交换90SEKa静止轨道，8颗卫星准全球59.5光链路微波交换矩阵23StarLynxQ/V静止轨道和中轨，4＋20南北纬80º≤5.9和≤6.3光链路基带交换29M-starQ/V12个轨道平面，6卫星/轨道平面，轨道高度1350公里，倾角47º南北纬60º约3.6微波链路微波交换矩阵＋卫星交换时分多址64部分卫星宽带通信系统的主要参数

*信关站到用户的容量

系统名称点波束特性波束宽度EIRP(dBW)/前向载波末期功率（W）重量（公斤，无燃料）工作寿命（年）SkyBridge24个双向极化跟踪点波束约28º≤21.4350012508HughesLINK™50固定可选点波束（25个/极化方向）2.5º≤43.99100260012Virgo™28个用户跟踪点波束，4个信关站跟踪点波束2.26º50.510500277812Astrolink64个跳跃波束＋3个固定波束＋1个跟踪波束1º5610500218512Teledesic64个跳跃波束不清楚50640074710SE640-2º（收），0.3º（发）6413500约300015StarLynx40（GEO）＋32（MEO）0.15º和0.6º70.5和5615000350015/12M-star32约1.1º21-29（信关站），33-43（用户）153010048部分卫星宽带通信系统卫星的主要参数

第9章卫星数字电视广播系统电子科技大学主要内容引言卫星数字电视广播系统的组成卫星电视广播系统中的纠错编码卫星数字电视传输标准信源编码与MEPG-2标准条件接收和视频点播数据广播卫星远程教育传输系统9.1引言卫星电视广播技术的发展概况模拟数字DTH(DBS)9.2卫星数字电视广播系统的组成上行站结构9.3卫星广播电视系统中的纠错编码纠错码分组码卷积码卫星广播系统中的纠错码：级联码（RS码＋卷积码）级联码的结构：外码：RS码（标准：（204，188））内码：卷积码（包括：（2，1，7）或打孔卷积码）交织器级联码的性能9.4卫星数字电视传输标准国际卫星数字电视传输标准欧洲：DVB-S(数字电视传播标准DVB的卫星部分)美国：ATSC的卫星直播部分(AdvancedTelevisionSystemsCommittee)DirectTV日本：ISDB(IntegratedServicesDigitalBroadcasting)DVB-S传输标准适用范围：Ku波段（11/12GHz）传输多路标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）的信道编码和调制系统主要内容：发送端的系统结构与信号编码、调制等方式。DVB-S传输标准发送端系统结构DVB-S传输标准信源部分：MPEG2标准信道部分：1.RS+交织＋卷积级联编码

2.升余弦滚降滤波＋QPSK调制DVB-S支持的传输速率带宽（MHz）信息码率（Mb/s）1/2卷积2/3卷积3/4卷积5/6卷积7/8卷积5438.951.858.364.868.03625.934.638.943.245.42719.425.929.232.434.0我国的卫星数字电视传输标准1999年标准：与DVB-S大体一致，两点修改：将频段扩展到C频段增加BPSK调制9.5信源编码与MPEG-2标准信源编码流的复用方式MPEG-2标准ISO/IEC13818,“活动图像及伴音信息的通用编码”编码器流程：MPEG-2标准MPEG-2不同图象质量对应码率名质量等级显示分辩率典型码率（Mb/s)LDTV家用VCD质量约300线1.15SDTV专业广播质量约400线4~5SDTV广播级演播室质量500线以上8~9MPEG-2标准我国DVB-S标准参数类别净码率（Mb/s）实际码率视频55.112音频（4声道）0.5120.544图文电视（22行/帧）0.2050.338数据0.01920.0192节目特定信息码0.0300.030总码率5.76626.0512卫星直播（DBS）中的音频压缩MPEG-1标准DBS系统中的MPEG-2应用与MPEG-1兼容采用子带压缩技术9.6条件接收和视频点播条件接收:确保被授权用户能接收到加权节目视频点播:按用户指令将视频节目各别传送到用户条件接收视频点播TVOD:应观众要求个别播放节目，需要极大的带宽负荷NVOD:在N条信道上反复播放某一节目，用户在最近的时刻接入9.7数据广播基本原理和IPoverDVB将数字化的视/音频、图形、软件包和计算文件等数据信息，通过数字电视广播信道以“推送”方式传送到用户的机顶盒、个人电脑或相关移动设备的新型业务标准：EN303.192,简称DAB-DATA标准，基于MPEG-2.应用类型：数据管道、数据流、多协议封装、数据轮播，对象轮播数据轮播数据轮播：服务器周期性地将数据模块重复循环广播数据轮播规范中，信息数据流被封装为模块（modules），而模块又可分割为数据块（block