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第6章数字微波与卫星通信系统
数字微波系统实例
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第6章数字微波与卫星通信系统
发信设备的组成
•中 放 •中频 •信号
•发 信
•混 频
•单 向 器
•滤 波 器
•微 波
•功 放
•输出 •功放
•分 路
•滤 波
•发信
•本振
•自动电
平控制
•变容 管调频
•公务信号
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第6章数字微波与卫星通信系统
第6章数字微波与卫星通信系统
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•微波通信系统的构成
第6章数字微波与卫星通信系统
中继传输方式
• 地面微波接力通信系统工作在46GHz，它 通过地面多座中继站在两地之间建立通信链路， 相邻中继站的距离为视距（约50Km）。
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第6章数字微波与卫星通信系统
数字微波系统组成
•时 分复
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第6章数字微波与卫星通信系统
FDMA的分类
• 1. 每 载 波 多 路 MCPC-FDMA 方 式 • 2.每载波单路SCPC-FDMA方式 • 3. 星上交换SS-FDMA
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第6章数字微波与卫星通信系统
FDMA的分类
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•SCPC系统的频率配置
第6章数字微波与卫星通信系统
卫星通信系统的组成
第6章数字微波与卫星通信系统
3. 卫星通信的多址连接方式
• 所谓多址连接方式，就是许多个地 面站通过共同的通信卫星来实现覆盖区 域内的相互连接，而无需中间转接。这 就要求各个地面站发向其它地面站的信 号之间必须有区别。
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第6章数字微波与卫星通信系统
频分多址方式
• 频分多址（FDMA）是根据各地 面站发射的信号频率不同，按照频 率的高低，顺序排列在卫星的频带 里，各地面站的信号频谱要排列得 互相不重叠。也就是说，按照频率 不同来区分是哪个站址。
扩频）；经卫星信道传输后，在接收端以本地
产生的已知的地址码为参考，根据相关性的差
异对收到的所有信号进行鉴别，从中将地址码
与本地地址码完全一致的宽带信号还原为窄带
而选出，其它与本地地址码无关的信号则仍保
持或扩展为宽带信号而滤去。
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第6章数字微波与卫星通信系统
4. 通信卫星
• 通信卫 星是卫星通信 系统的重要组 成部分。
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第6章数字微波与卫星通信系统
自由空间的传播损耗
• 由于卫星通信用的无线电波主要是在 大气层以外的宇宙空间内传播，而宇宙空 间是接近真空状态的，并且由于在目前所 使用的频段范围内，与自由空间的传播衰 耗相比，大气层的衰减损耗很小，所以基 本上可以认为，电波是在均匀媒介的自由 空间内传播，信道的特性较稳定。因此， 从信道性质来说,一般都认为是恒参信道。
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第6章数字微波与卫星通信系统
5. 卫星地面站
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第6章数字微波与卫星通信系统
地面站的组成
•市内电 话
•终端 •系统
•发射 •系统
•控制 •系统
•天线系统
•馈电 •设备
•电源 •系统
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•接收 •系统
•跟踪 •设备
第6章数字微波与卫星通信系统
地面站发射系统的组成
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第6章数字微波与卫星通信系统
通信系统
• 在通信卫星的各组成系统中，真正起 到卫星通信中继站作用的是通信系统，也叫 转发器。
•前 放
•变 频 器
•中 放
•限 幅 器
•变 频
•高
器放
•倍频 器
•本 振
•倍频器
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第6章数字微波与卫星通信系统
电源系统
• 通信卫星的电源一般同时采用太阳 能电池和化学电池（或原子能电池）。 通常太阳能电池作为常用电源使用，当 卫星进入地球阴影区(或者说卫星日蚀) 时，使用化学电池供电。
•
• （2）要求采用突发解调器（系统中各站在规定的时
•
• （3）模拟信号需转换成数字信号才能在网络中传输。
• （4）初期的投资较大，系统实现复杂。
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第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
•TDMA帧结构 •
• TDMA系统的帧结构主要包括同步 分帧（也称为基准分帧）（RB）和数据 （业务）分帧（DB）。
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第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
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•TDMA系统帧结构
第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
•系统的定时与同步
• 就目前的卫星发射技术而言，如果使 卫星的位置保持在精度±0.1°范围，高度 变化在0.1%以内，那么卫星可在 75km×75km×75km的立体空间内漂移。
第6章数字微波与卫星通信系统
空分多址方式
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•SDMA-SS-TDMA系统原理图 第6章数字微波与卫星通信系统
码分多址方式
• 码分多址方式（CDMA）的原理是：利用
自相关性非常强而互相关性非常弱的周期性码
序列作为地址信息，对被用户信息调制过的已
调波进行再次调制，使其频谱大为展宽（称为
收信设备的组成
•
•
•
•
•
• • •
•中频 •输出
主 中 放
自
衡
适 应
均
前 置 中 放
•
检
合 成
器
出 控
制
•
前 置 中 放
收
抑
低
信 混
镜 滤
大
噪 声
频
波
放
•本 振
•移 相
•
•
•
收
抑
低
信 混
镜 滤
大
噪 声
频
波
放
•
微 波 滤 波 •来自
•上天线
•来自 微 •下天线 波 滤 波
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第6章数字微波与卫星通信系统
收分帧报头中完成基准载波和时钟信号的提取工作。
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第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
分帧同步包括两方面的内容，其一是指 在地球站开始发射数据时，如何使其进入指定 的时隙，而不会对其他分帧构成干扰，这就是 分帧的初始捕获。其二是指如何使进入指定时 隙的分帧信号处于稳定的工作状态，即使该分 帧与其他分帧维持正确的时间关系，不致出现 相互重叠的现象，这就是分帧同步技术。
第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
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•TDMA系统模型
第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
•TDMA技术有如下优点。
• （1）不存在FDMA
• （2
• （3）提高信号传输质量，有利于综合业务的接入。
• （4）使用灵活。
•存在以下不足:
• （1）必须保持各地球站之间的同步，才能让所有用
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第6章数字微波与卫星通信系统
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静止卫星的配置 第6章数字微波与卫星通信系统
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卫星通信示意图
第6章数字微波与卫星通信系统
通信卫星的组成
• 在卫星通信系统中，所有地面站发
出的信号都是经过卫星中继转发到地面接
收站的。为了完成这一转发的任务，卫星
上必须配备转发无线电信号的通信系统与
天线系统。除此之外，为了保证通信卫星
的正常工作，还必须配备控制系统、遥测
系统和电源系统。
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第6章数字微波与卫星通信系统
控制系统
• 控制系统的任务是根据地面指令信 号来控制卫星姿态和位置等。通信卫星 的控制系统包括卫星的位置控制系统和 卫星的姿态控制系统。
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第6章数字微波与卫星通信系统
FDMA的分类
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•SS-FDMA卫星转发器方框图
第6章数字微波与卫星通信系统
时分多址方式
• 时分多址（TDMA）是将通过卫星 转发器的信号在时间上分成“帧”来进 行多址划分的，在一帧内又划分成若干 个时隙，将这些时隙分配给地面站，只 允许各地面站在所规定的时隙内发射信 号。
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第6章数字微波与卫星通信系统
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卫 星 通 信 示 意 图
第6章数字微波与卫星通信系统
卫星通信的基本概念
•通信卫星
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•地面站A
•地面站B
第6章数字微波与卫星通信系统
卫星通信系统的优点
• 通信距离远 • 覆盖面积大，可以进行多址通信 • 通信频带宽、容量大 • 性能稳定可靠
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第6章数字微波与卫星通信系统
卫星传输信号处理技术
1) 能量扩散技术 2) 2) 预加重 3) 3)
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第6章数字微波与卫星通信系统
2. 卫星通信系统的组成
•通信卫 星
•测控 •系统
•地面站
•监控 •管理系统
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第6章数字微波与卫星通信系统
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第6章数字微波与卫星通信系统
卫星通信的频段选择
• 早期的同步通信卫星使用的工作频段主要 是C波段（4/6GHz），因为当时同一波段的微波 接力通信技术已比较成熟，开发费用低，并且 该波段处于地球的无线电窗口范围内，大气层 吸收很小。随着通信技术的发展和通信业务的 增 加 ， 新 的 波 段 不 断 被 开 发 ， 目 前 Ku 波 段 （11/14GHz）已大量应用于民用卫星通信和卫 星广播业务，20/30GHz频段也已投入使用。