通信工程師初級考試衛(wèi)星通信系統(tǒng)

13.4 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信是當今通信領域中的一個重要組成部分，是現(xiàn)代通信技術、算機技術結合的重要成果。近30年來，衛(wèi)星通信在國際通信、國內通信、視等領域得到了廣泛的應用。本節(jié)主要介紹衛(wèi)星通信的基本概念、特點、VSAT網。

　　13.4.1 衛(wèi)星通信概述

1.衛(wèi)星通信的基本概念

衛(wèi)星通信是指地球上的無線電通信站之間利用空中的人造地球衛(wèi)星做微波中繼站進行的通信，通信衛(wèi)星就是用于通信的人造同步地球衛(wèi)星。通信衛(wèi)星中裝有微波轉發(fā)設備，它接收衛(wèi)星地面站發(fā)射上去的微弱信號，經變頻與放大等信號變換后轉發(fā)給另一個地面站。從而實現(xiàn)衛(wèi)星通信。

一顆同步通信衛(wèi)星天線輻射的微波信號大約能榭蓋地球上三分之一的區(qū)域，三顆地球同步通信衛(wèi)星天線輻射的微波信號可以覆蓋地球上所有的衛(wèi)星地球站，很容易地實現(xiàn)全球通信。同步通信衛(wèi)星位于地球赤道上空35800km髙的圓形軌道上且其運行方向和速度與地球自轉的方向和速度完全一致，因而同步通信衛(wèi)星相對地球來說是靜止不動的。

通信衛(wèi)星與衛(wèi)星地球站之間相距遙遠，兩者的接收信號度十分微弱，要實現(xiàn)有效的衛(wèi)星通信，必須利用先進的空間電子技術、信號傳輸時延控制技術、衛(wèi)星姿態(tài)的控制技術等技術。

由于電磁波在空間的傳播損耗很大，需要采用高增益的天線、大功率發(fā)射機、低噪聲接收機和高靈敏度的調制解調器等設備。并且空中的電子環(huán)境復雜多變，通信系統(tǒng)必須克服高低溫差大、宇宙輻射強等不利因素，衛(wèi)星設備必須采用特制的、能適應空間環(huán)境的材料，由于衛(wèi)星造價高，高可靠度設計是十分必要的。

由于衛(wèi)星通信信號傳播路徑的影響，信號傳輸存在明顯的時延，對于一些實時性要求較嚴格的業(yè)務來說，必須采取措施解決時延帶來的影響。

空間的環(huán)境復雜多變，衛(wèi)星軌道可能出現(xiàn)漂移，姿態(tài)可能偏轉，由于衛(wèi)星離地遠，衛(wèi)星輕微漂移和姿態(tài)的偏轉可能造成地面接收信號的很大變化，衛(wèi)星的精確姿態(tài)控制是衛(wèi)星通信中必須解決的問題。

2.衛(wèi)星通信的特點

衛(wèi)星通信與其他通信方式相比，有如下特點和優(yōu)勢。

①通信距離遠，建站成本與通信距離無關。衛(wèi)星通信目前仍是遠距離遠洋通信的主要手段。

②組網靈活，以廣播方式工作，便于實現(xiàn)多址連接。在衛(wèi)星所覆蓋的通信區(qū)域內，所有的地球站都可以利用衛(wèi)星作為中繼站進行相互間的通信?？梢院苋菀讓崿F(xiàn)一點到多點的多址聯(lián)接，即多址通信。

③通信容量大，能傳送的業(yè)務類型多。衛(wèi)星通信工作在米波至毫米波范圍內，可用帶寬在575MHz以上，加上多種頻分復用技術及電磁波極化技術，大大提髙了衛(wèi)星通信的通信容量。

④通信線路質量穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的宇宙空間傳播，而宇宙空間可以看作是均勻介質，電波傳播比較穩(wěn)定，且不受地形、地物的影響，傳輸質量穩(wěn)定可靠。

⑤機動性好。衛(wèi)星通信不僅用于大型地球站之間的遠距離通信，而且還可用于車載、船載、地面小型終端、個人終端以及飛機提供通信，能迅速組網，在短時間內將通信延伸至新的區(qū)域。

盡管衛(wèi)星通信具有很大的優(yōu)越性，但也存在著某些不足。

①兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，高緯度地區(qū)通信效果不好。

②衛(wèi)星的發(fā)射、測控技術比較復雜。

③存在日凌中斷和星蝕現(xiàn)象。在每年春分和秋分前后數日，太陽、衛(wèi)星和地球在同一直線上，因太陽千擾太強，每天會造成幾分鐘通信間斷稱為日凌中斷。而當衛(wèi)星進入地球陰影區(qū)曰，造成衛(wèi)星日蝕，稱為星蝕，這種情況也會對通信造成影響。

④抗千擾性能差。任何一個地面站，發(fā)射功率的強度和信息質量都可造成對其他地球站的影響。人為因素可以使轉發(fā)器功放達到飽和而中斷通信。

⑤保密性能差。衛(wèi)星通信具有廣播特性，不利于信息傳輸的保密性。衛(wèi)星通信的保密只有依靠信息自身的加密。

⑥通信時延長。地球站一衛(wèi)星一地球站的傳播時延高達270ms。

3.衛(wèi)星通信的工作頻段

衛(wèi)星通信工作頻段的選擇是一個十分重要的問題，它直接影響到整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信容量、質量、可靠性、設備的復雜程度和成本的高低，并且還將影響到與其他通信系統(tǒng)的協(xié)調。

目前考慮到各種傳輸因素的影響，衛(wèi)星通信工作頻段選擇如表13-4所示。

衛(wèi)星通信在現(xiàn)有技術的基礎上，其工作頻段選擇在1-10GHz范圍內最佳。而最理想的工作頻率在6.0/4.0GHZ附近，該頻段帶寬較寬，便于利用較成熟的微波中繼通信技術，而且由于工作頻率較高，天線尺寸也較小。H前固定業(yè)務使用的頻段多為C波段和Ku波段。

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