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卫星通信系统


•DVB-S
DVB也称数字视频广播,是欧洲ETSI(欧洲电信标准)所定 义的,它是一种基于信源编码为MPEG-2的数字广播技术。 DVB数据广播技术规范在设计上可让运营商经卫星、有线 或地面链路下载软件、经广播频道提供Internet业务(全 部链路使用IP)、提供交互式电视等等。 DVB-S是DVB标准在卫星通信方面的一个标准,目前已获 得广泛应用。 DVB与IP技术的结合也是DVB技术发展的趋势。
(3)卫星通信在中国的特殊地位
•地域辽阔 •960万平方公里 •东西北跨度达5000公里以上 •地形复杂,山区占31%,高原26%,丘陵10%,平原仅占 31% •人口众多 •15亿人口 •8亿农村人口 •15%行政村无电话
(3)卫星通信在中国的特殊地位
• 经济增长迅速 • 西部和农村经济发展尤为重要 • 特殊行业发展需求 • 卫星通信的应用机遇极其广泛,从公网至专网,从 天上至地面,从海洋, 至大漠之中, 及高山之巅,遍 及每个角落及各行各业,诸如,银行、保险、证券、 期货、石化、水利、电力、煤炭、铁路、交通、通 信、民航、航天、天文、烟草、气象、地震、工矿、 农林、教育、科研、卫生、环保、新闻、经贸、计 委、公安、安全、国防,…… 等等,乃至家庭与个 人,几乎无所不及。尤其在一些特殊行业需求更大。
•太阳干扰
由于地球绕太阳公转及地球本身自转,每年春分和秋分前 后,在静止卫星星下点进入当地中午前后的一段时间里, 卫星处于太阳与地球之间;地球站天线在对准卫星的同 时,可能也会对准太阳。这时强大的太阳噪声使通信无法 进行,这种现象通常称为日凌中断,也叫太阳干扰。 太阳干扰造成的卫星通信中断每年发生两次,每次延续约 6天,每天出现中断的最长时间与地球站天线口径、工作 频率有关。例如, 10 m天线在 4 GHz工作时,太阳干扰 期间一天中出现太阳干扰的最长时间约为 3 min。
•极化
辐射电磁波的极化是迎着电磁波的传播方向,观察 瞬间电场矢量端点所描绘的轨迹曲线。分为线极化 和圆极化。 线极化:E、H电场总是在同一个几何方向里变化。 可分为垂直极化(V 极化)和水平极化(H 极化)。
•极化
圆极化:E、H电场总是在同一个几何方向里变化。 可分为:右旋圆极化和左旋圆极化。
•极化
(4)卫星通信的发展
•截止2000年底 •全球有300颗同步通信卫星提供60%的洲际通信和100%国 际电视传播 •全球在轨转发器近5000个 •正在建造的转发器近1800个 •1997年世界卫星市场营业额达 512亿美圆 •2007年预计达1900亿美元 •未来十年全球将发射近1600颗卫星 2000‾2010年将发射362颗同步通信卫星
•复用方式
FDMA复用方式设备较简单,在大容量线路工 作时效率较高,但存在多载波之间的交调、 转发器利用率低和频率分配不灵活的缺点。 TDMA(时分复用多址方式):把转发器的 工作时间分割成周期性的互不重叠的时隙 (每个时隙也称为分帧,一个周期则称为一 帧)分配给各站使用。 TDMA方式能充分利用卫星功率且无交调, 能充分利用转发器的频带,不会产生弱信号 受抑制问题,便于大小站兼容;但该方式必 须要有精确的同步,以保证各突发到达转发 器的时间不发生重叠,并保证接收站能正确 识别站址和迅速建立同步。
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极化隔离:指某一信号在本极化信道内产生的主极 化分量与在另一极化信道内产生的交叉极化分量之 比。极化隔离主要指天线馈源系统而言,其指标要 求是大于30dB。 线极化:交叉极化隔离度(极化鉴别率) 圆极化:轴比。
•调制方式
所谓调制,就是为了使信号特性与信道特性相匹 配,调制方式的选择是由系统的信道特性决定的。 数字卫星通信系统中所采用的调制解调技术一般要 求是具有较高的功率利用率和频带利用率。功率利 用率是为了达到一定的比特差错率所需要的比特能 量与噪声功率谱密度之比(Eb/No);频带利用率 是指1Hz的系统带宽所能传输的信息速率。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。 卫星通信的特性决定了其调制技术主要采用功率利 用率高的调制。卫星通信经常使用使用的数字调制 方式是BPSK、QPSK、8PSK等。 QPSK(正交移相键控、四相移相键控)是最常用的 卫星调制方式
高功率放大器 (HPA) 上变频器(U/C) IFL IFL 调 制 解 调 子 系 统 中 继 传 输 子 系 统
馈 源 子 系 统 天线驱动 单元
低噪声放大器 (LNA)
地系统 空调 子系统
卫星通信系统的组成
卫星通信的基本工作流程 在卫星通信系统中传输的信号,如由地面传来的 电话、数据、电视、广播等信号,首先在地球站 上以适当的方式进行调制、变频、放大,再通过 天线发向卫星。卫星接收到地球站发来信号后, 经变频、放大后再发回地面,由另一个地球站用 天线接收下来,再经放大、变频以及适当的解调 还原成原信号 。
卫星通信系统 基本介绍
2006年元月
一、卫星通信的基本概念 二、卫星通信系统的基本组成 三、相关的几个术语
一、基本概念
卫星通信系统简介 卫星通信的特点 卫星通信在中国的特殊地位 卫星通信的发展
(1)卫星通信系统简介
卫星通信,简单地说,就是地球上(包括地面、 水面、和低层大气中)的无线电通信站之间利用 人造卫星作为中继站而进行的通信。 静止通信卫星是指卫星的轨道是圆形且在赤道平 面上,卫星离地面35786.6公里,其飞行的方向 和角速度与地球的自转相同,从地面上任一点看 去,卫星是“静止”不动的。这种对地静止的同 步卫星简称为静止卫星。 通信卫星居高临下,所发射的电波能将地球表面 40%的地域覆盖。因此,三颗等间隔分布在大西 洋、太平洋和印度洋上空的通信卫星,其电波几 乎能将整个地球覆盖起来。正是基于这样的一个 原理,只需三颗通信卫星,便能实现全球通信。
•频段
L频段
950 MHz—1450 MHz (950 MHz—1750 MHz)
中频(IF)
50MHz—90 MHz (100 MHz—180 MHZ)
•频段
频段的换算
C与L频段
上行:L频率=上行C频率-4900 MHz 下行:L频率=|下行C频率-变频器本振|(C频段通常为 5150 MHz)
•VSAT
VSAT也称甚小口径天线卫星地球站通信系统,主要由主 站和VSAT小站按照星形、网状或混合方式组建而成。 VSAT小站的主要特征是天线孔径小,设备结构紧凑,全 固态化,功耗小,成本低,覆盖范围广,对环境要求不 高,安装组网灵活方便,网络结构、性能指标、设备特性 和管理等,都可以按照用户的需求来进行设计 。 VSAT主要应用于金融、期货即时交易、行情信息传输; 交通、能源管理系统;远程医疗及会议电视;气象/地震 的数据采集预报;信用卡验证、旅馆预定、订票及零售点 业务;临时应急通信;跨地域专网和专线;卫星寻呼联网 等。
(2)卫星通信的特点
覆盖区域大,通信距离远,三颗同步卫星可以覆盖全球 频带宽、容量大,可用带宽达3000MHz左右 机动性好,不受地理条件限制 通信可靠性高,质量好,性能稳定 通信费用与距离无关 有多址能力,且组网灵活 可实现区域及全球个人移动通信 可开展电话、FAX、会议电视、电视与声广播、数据广播、因特 网等宽带多媒体业务通信业务
•复用方式
SDMA(空分复用多址方式):卫星天线有多 个窄波束(或点波束),它们分别指向不同 的区域地球站,利用波束在空间指向的差异 来区分不同的地球站。 SDMA方式是目前所有通信卫星均采用的一种 技术。 ALOHA方式 :ALOHA是一种为交互计算机 传输而设计的按需分配时分多址方式,是一 种无规则的时分多址,或叫随机多址方式。 ALOHA方式主要特点是全网不需要定时和同 步,但传输效率较低。目前主要运用于VSAT 通信网。
(1)卫星通信系统简介
(1)卫星通信系统简介
卫星通信是20世纪的一项重大成果。它的 出现一下子便把地球“缩小”了。当然, 这里所说的"缩小",不是一个地球体积大小 的概念,而是说,由于有了卫星通信,横 在人们之间的时间和空间间隔一下子变小 了,使人有"天涯咫尺"的感觉。今天,我们 不仅可以通过卫星电路,拨几个数便能与 远在大洋彼岸的亲朋好友建立联系,而且 还能通过卫星转播的电视纵览世界风云, 一睹在世界任何一个地点举行的体育比赛 的盛况。
二、卫星通信系统的组成
1.
空间段 地面段
2.
卫星通信系统的组成
1、空间段 卫星平台
跟踪、遥测和指令系统(TT&C)
卫星通信系统的组成
1、空间段 公用舱(由电源、姿态控制、轨道控制、热控、 指令和遥测功能等子系统构成) 有效载荷(转发器)
卫星通信系统的组成
1、空间段 卫星波束覆盖图
卫星通信系统的组成 2、地面段
L与IF频段
L频率=变频器本振频率-IF频率 或 L频率=变频器本振频率+IF频率 上述值存在频谱反转的对应关系
•频段
频段的换算
例1:主站出境频率为:6205 MHz 则小站接收频率应为: C频率:6205-2225=3980 MHz
L频率:5150-3980=1170 MHz
•频段
频段的换算
例2:小站测试单载波频率为:5914 MHz 则小站发射频率应为: L频率:5914-4900=1014 MHz 主站接收频率应为: C频率:5914-2225=3689 MHz IF频率:70+(3689-3700)=59 MHz 3700为下变频器的中心频率 L频率:1130-59=1071 MHz (反转)或 1130+59=1189 MHz 1130为变频器的本振
•复用方式
多址联接是卫星通信的一个基本特点,也是卫星通 信的一个最主要优势。 多址联接是指多个地球站通过共同的卫星,同时建 立各自的信道,从而实现各地球站相互之间通信的 一种方式。采用多址方式,大大提高了卫星通信线 路的利用率和通信联接的灵活性。 卫星通信中常用的多址联接方式有: FDMA(频分复用多址方式):在一固定带宽 内,将其划分为多段,分别分配给多个地球 站使用,每个地球站占用一个相对固定的带 宽,各载波的射频频率不同,发送的时间虽 然可以重合,但各载波占用的频带是彼此严 格分开的。
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