第5讲卫星通信系统.ppt

第五讲第五讲 卫星通信系统卫星通信系统5.1 卫星通信的发展历程及主要特点卫星通信的发展历程及主要特点5.2 卫星通信的系统组成卫星通信的系统组成5.3 卫星通信的频段选取卫星通信的频段选取5.4 卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式5.1 卫星通信的发展历程及主要特点卫星通信的发展历程及主要特点 宇宙通信宇宙通信:为了将人类活动领域扩大到地球大气层以外为了将人类活动领域扩大到地球大气层以外,满满足宇宙航行中信息传递的需要而进行的通信分为以下三类：足宇宙航行中信息传递的需要而进行的通信分为以下三类： 1、地球站与宇宙站间通信、地球站与宇宙站间通信 2、宇宙站间的通信、宇宙站间的通信 3、通过宇宙站的转发或发射进行地球站之间的通信、通过宇宙站的转发或发射进行地球站之间的通信 ——卫星通信卫星通信 卫星中继信道的构成卫星中继信道的构成 应用应用——ü传输电视信号传输电视信号ü远距离话音传输远距离话音传输ü组建专用网组建专用网卫星通信按轨道高度进行分类卫星通信按轨道高度进行分类—— ①① 高轨道卫星（高轨道卫星（hmax>20000km，运行周期，运行周期>12小时）小时） ②② 中轨道卫星（中轨道卫星（5000km

广播卫星业务：发射机输出功率大，输出信号的频谱宽卫星通信按轨道类型进行分类卫星通信按轨道类型进行分类——  这张图表使我们对卫星绕地球运行的时间有一个大致的概念这张图表使我们对卫星绕地球运行的时间有一个大致的概念低轨道卫星绕地球转速超过普通民航客机速度的低轨道卫星绕地球转速超过普通民航客机速度的30倍，它们的运倍，它们的运行轨道距离地球大约在行轨道距离地球大约在80公里公里~1700公里之间，绕地球一周仅需公里之间，绕地球一周仅需要要88分钟左右目前活跃卫星中大约一半是低轨卫星，通常用于分钟左右目前活跃卫星中大约一半是低轨卫星，通常用于侦察、侦察、地球观测和摄像制图地球观测和摄像制图 地球同步轨道（地球同步轨道（GEO）的卫星离地距离几乎都一样，都在距）的卫星离地距离几乎都一样，都在距离地球离地球35860公里的高空，绕地一周时间是公里的高空，绕地一周时间是24小时所以，从地小时所以，从地球上看，这些卫星几乎是静止不动的同步球上看，这些卫星几乎是静止不动的同步卫星的用途包括天气卫星的用途包括天气预报预报、通讯和广播通讯和广播一、卫星通信的发展历程一、卫星通信的发展历程一、卫星通信的发展历程一、卫星通信的发展历程 最早提出通信设想的是英国空军雷达军官阿瑟最早提出通信设想的是英国空军雷达军官阿瑟.克拉克，克拉克，于于1945.10在《无线电世界》发表《地球外的中继站》一文提在《无线电世界》发表《地球外的中继站》一文提出，地球赤道三颗同步卫星可实现全球通信。

出，地球赤道三颗同步卫星可实现全球通信 卫星通信大致经历了以下几个阶段：卫星通信大致经历了以下几个阶段： 1、卫星通信的实验阶段（、卫星通信的实验阶段（1946-1964））（（1）无源卫星通信实验：利用月球，无源气球卫星等作为）无源卫星通信实验：利用月球，无源气球卫星等作为 中继站，进行、电视信号的传输实验，使用价值不大中继站，进行、电视信号的传输实验，使用价值不大（（2）有源卫星通信实验：）有源卫星通信实验：ü 低轨道卫星：低轨道卫星：1957年，前苏联发射了人类历史上第一枚人造卫星，斯普特尼年，前苏联发射了人类历史上第一枚人造卫星，斯普特尼克号（克号（ 伴侣号）；伴侣号）；1958.12，美国，美国“score”卫星，轨道高度为卫星，轨道高度为110~920km，卫星转播了艾森豪威尔将军的圣诞祝词卫星飞到甲站上空时先将甲站，卫星转播了艾森豪威尔将军的圣诞祝词卫星飞到甲站上空时先将甲站发出的信息（、电报）录音，待卫星飞到乙站时，将录音转发给乙站发出的信息（、电报）录音，待卫星飞到乙站时，将录音转发给乙站ü 中、高轨道卫星：中、高轨道卫星：1962.6，，NASA将卫星送入将卫星送入1060~4500km轨道，上轨道，上行行/下行频率为下行频率为6G/4G，用于美、英、法、德、日之间的电报、通信及，用于美、英、法、德、日之间的电报、通信及业务。

业务ü 同步轨道卫星：同步轨道卫星：1963.7，，1964.8，美国，美国NASA先后发射先后发射5颗颗“辛康姆辛康姆”卫星，只有三颗进入静止同步轨道，实现了世界上第一批实验性静止卫星卫星，只有三颗进入静止同步轨道，实现了世界上第一批实验性静止卫星通信业务，并于通信业务，并于1964年向美国转播东京举行的奥林匹克运动会实况年向美国转播东京举行的奥林匹克运动会实况 2、卫星通信的使用和提高阶段、卫星通信的使用和提高阶段 1965.4，西方国家财团组成的，西方国家财团组成的“国际卫星通信组织国际卫星通信组织”将第将第一代国际通信卫星一代国际通信卫星——IS-I（晨鸟）射入大西洋上空，正式承（晨鸟）射入大西洋上空，正式承担欧美陆地间商业通信和国际通信业务在此两周后苏联发射担欧美陆地间商业通信和国际通信业务在此两周后苏联发射第一颗非同步通信卫星第一颗非同步通信卫星“闪电闪电”-1，对原苏联北方、西伯利，对原苏联北方、西伯利亚、中亚提供电视、及业务亚、中亚提供电视、及业务 IS-I 1965年年 C波段波段 2个转发器个转发器 有效带宽为有效带宽为50M IS-VI 1985年年 C、、ku波段波段 5个转发器个转发器 有效带宽为有效带宽为2.4G 至今，全球共发射卫星至今，全球共发射卫星6000多颗，卫星对地球人的日常多颗，卫星对地球人的日常生活越来越重要，比如娱乐、保安、通信和导航等等。

最关键生活越来越重要，比如娱乐、保安、通信和导航等等最关键的是，它们为人类提供了从太空俯瞰和研究地球的平台的是，它们为人类提供了从太空俯瞰和研究地球的平台  美国当之无愧是第一卫星大国目前美国当之无愧是第一卫星大国目前957枚处于运营工作枚处于运营工作状态的卫星中，有状态的卫星中，有423枚属于美国俄罗斯位居第二中国近年枚属于美国俄罗斯位居第二中国近年来在太空的地位也有显著增强来在太空的地位也有显著增强 从全球来看，至少从全球来看，至少115个国家至少拥有一枚卫星的部分股个国家至少拥有一枚卫星的部分股权全世界权全世界44个国家有不超过个国家有不超过3个合作伙伴的卫星项目的共同所个合作伙伴的卫星项目的共同所有权这些合资开发的卫星项目称为合作卫星美国，台湾，有权这些合资开发的卫星项目称为合作卫星美国，台湾，日本和法国是合作项目中的最大股东日本和法国是合作项目中的最大股东 多国卫星指超过多国卫星指超过3个国际股东共同拥有的卫星个国际股东共同拥有的卫星 前苏联发射卫星的高峰时段在前苏联发射卫星的高峰时段在20世纪七、八十年代，是它世纪七、八十年代，是它发展太空军事项目的鼎盛时期。

当时它发射了大量寿命较短的发展太空军事项目的鼎盛时期当时它发射了大量寿命较短的导航和通讯卫星导航和通讯卫星 美国的发射高峰时段在美国的发射高峰时段在1998年这是因为部署三个通讯卫年这是因为部署三个通讯卫星网络（全球星，铱，星网络（全球星，铱，ORBCOMM）导致商业性发射需求大增导致商业性发射需求大增这些网络中许多卫星是通过美国的载体发射的，有的是几枚卫这些网络中许多卫星是通过美国的载体发射的，有的是几枚卫星同时发射星同时发射 大致而言，卫星发射高峰是由卫星用途的改变造成的上大致而言，卫星发射高峰是由卫星用途的改变造成的上世纪世纪70年代通讯卫星数量大增，年代通讯卫星数量大增，90年代开始导航卫星数量大增，年代开始导航卫星数量大增，而本世纪第一个十年，民用和地球观测卫星数量有所增加而本世纪第一个十年，民用和地球观测卫星数量有所增加 上图中灰色区域显示的是，从上图中灰色区域显示的是，从1957年至年至2010年，先后发射年，先后发射进入太空而今天已经闲置的不活跃卫星数量；橙色区域显示的进入太空而今天已经闲置的不活跃卫星数量；橙色区域显示的是现在仍然活跃的卫星数量。

是现在仍然活跃的卫星数量 灰色区域代表了灰色区域代表了5428枚卫星许多废弃的卫星现在成了环枚卫星许多废弃的卫星现在成了环绕地球运行的太空垃圾据绕地球运行的太空垃圾据 NASA 的估计，现在在地球轨道上的估计，现在在地球轨道上大约有大约有19000颗直径超过颗直径超过10厘米的物件厘米的物件 如今仍在轨道上运作的最老卫星是如今仍在轨道上运作的最老卫星是Amsat奥斯卡七这枚奥斯卡七这枚低轨道卫星低轨道卫星1974年年11月月15日从美国加利福尼亚州的范登堡空军日从美国加利福尼亚州的范登堡空军基地（范登堡空军基地）发射，主要用于业余电台广播信号传基地（范登堡空军基地）发射，主要用于业余电台广播信号传递 通过美国、俄国、中国和其它国家运营的卫星（不包括合通过美国、俄国、中国和其它国家运营的卫星（不包括合作卫星和多国卫星）可以看出，卫星的用途受到不同地区政治作卫星和多国卫星）可以看出，卫星的用途受到不同地区政治和经济因素的影响，而且许多卫星还具备多种用途和经济因素的影响，而且许多卫星还具备多种用途 商业卫星由公司或财团拥有，资金来源包括投资者和私人商业卫星由公司或财团拥有，资金来源包括投资者和私人团体，它们的用途包括电讯和广播电视。

军用卫星经常用于侦团体，它们的用途包括电讯和广播电视军用卫星经常用于侦察察、、导航和通讯政府卫星主要用于气象和科学考察等等民用导航和通讯政府卫星主要用于气象和科学考察等等民用卫星的用户包括学术研究机构和业余广播卫星的用户包括学术研究机构和业余广播 大约三分之二的活跃卫星用于通信目的导航、军事侦察、大约三分之二的活跃卫星用于通信目的导航、军事侦察、地球观测、航物理和地球科学研究等大致各占卫星总数的地球观测、航物理和地球科学研究等大致各占卫星总数的5%~7%卫星通信的业务种类卫星通信的业务种类 ü 卫星固定业务（卫星固定业务（FSS）：基本特点是地球站固定不动，具体）：基本特点是地球站固定不动，具体业务包括话音、图象和数据等，一般采用同步轨道通信卫星业务包括话音、图象和数据等，一般采用同步轨道通信卫星ü 卫星移动业务卫星移动业务(MSS)：指舰船、飞机、车辆等移动站利用通：指舰船、飞机、车辆等移动站利用通信卫星进行的通信业务，提供移动业务的通信卫星可以是静止信卫星进行的通信业务，提供移动业务的通信卫星可以是静止卫星，也可以是低轨道及中高轨道的卫星卫星，也可以是低轨道及中高轨道的卫星。

ü 卫星广播业务（卫星广播业务（BSS）：广播业务包括电视广播、语言广播）：广播业务包括电视广播、语言广播以及数字信息广播，目前的电视转播尤其以电视直播到户最为以及数字信息广播，目前的电视转播尤其以电视直播到户最为红火，这种业务也称为直播卫星（红火，这种业务也称为直播卫星（DBS）业务，在欧洲被称为）业务，在欧洲被称为直播到户（直播到户（DTH）业务ü 卫星导航业务：包括卫星全球定位业务卫星导航业务：包括卫星全球定位业务ü 卫星气象业务等卫星气象业务等二、卫星通信的主要特点二、卫星通信的主要特点二、卫星通信的主要特点二、卫星通信的主要特点1、远：卫星通信的距离远、远：卫星通信的距离远同步通信卫星可以同步通信卫星可以“看看”到地球最大跨度达一万八千多公里到地球最大跨度达一万八千多公里在这个覆盖区内的任意两点都可以通过卫星进行通信，在这个覆盖区内的任意两点都可以通过卫星进行通信，微波通信一般是微波通信一般是50公里左右设一个中继站，一颗同步通信卫公里左右设一个中继站，一颗同步通信卫星的覆盖距离相当于三百多个微波中继站星的覆盖距离相当于三百多个微波中继站2、多：通信路数多、容量大、多：通信路数多、容量大 一颗现代通信卫星，可携带几个到几十个转发器，可提一颗现代通信卫星，可携带几个到几十个转发器，可提供十几路电视和成千上万路。

供十几路电视和成千上万路 3、好：通信质量好、可靠性高、好：通信质量好、可靠性高 卫星通信的传输环节少，不受地理条件和气象的影响，卫星通信的传输环节少，不受地理条件和气象的影响，可获得较高质量的通信信号可获得较高质量的通信信号 4、活：运用灵活、适应性强、活：运用灵活、适应性强 它不仅可以实现陆地上任意两点间的通信，而且能实现它不仅可以实现陆地上任意两点间的通信，而且能实现船与船，船与岸上、空中与陆地之间的通信，它可以结成一船与船，船与岸上、空中与陆地之间的通信，它可以结成一个多方向、多点的立体通信网个多方向、多点的立体通信网 5、省：成本低、省：成本低 在同样容量、同样距离下，卫星通信和其他的通信设备相在同样容量、同样距离下，卫星通信和其他的通信设备相比较，所耗的资金少，卫星通信系统的造价并不随通信距离的比较，所耗的资金少，卫星通信系统的造价并不随通信距离的增加而提高，随着设计和工艺的成熟，成本还在降低增加而提高，随着设计和工艺的成熟，成本还在降低 6、缺点、缺点ý寿命短，一般寿命短，一般7--10年；年；ý发射与控制非常复杂；发射与控制非常复杂；ý对地球两极形成盲区（可改善？）；对地球两极形成盲区（可改善？）；ý发现日凌或太阳黑子暴动或星蚀时，会造成通信中断，发现日凌或太阳黑子暴动或星蚀时，会造成通信中断，（（03.12，出现于我国的东北与新疆）；，出现于我国的东北与新疆）；ý有较大的传输时延和回波干扰。

例有较大的传输时延和回波干扰例A、、B两地距离两地距离40000km时，则双向时延为时，则双向时延为0.54S，有明显感觉有明显感觉5.2 卫星通信的系统组成卫星通信的系统组成 卫卫星星通通信信系系统统完完成成信信号号的的转转发发，，主主要要由由发发端端地地面面站站、、收收端地面站、上行线、下行线和通信卫星等五大部分端地面站、上行线、下行线和通信卫星等五大部分来完成 当当甲甲地地一一些些用用户户要要与与乙乙地地的的某某些些用用户户通通话话时时, 甲甲地地首首先先要要把把本本站站的的信信号号组组成成基基带带信信号号, 经经过过调调制制器器变变换换为为中中频频信信号号(70 MHz), 再再经经上上变变频频变变为为微微波波信信号号, 经经高高功功率率放放大大后后, 由由天天线线发发向向卫卫星星(上上行行线线)卫卫星星收收到到地地面面站站的的上上行行信信号号，，经经放放大大处处理理, 变换为下行的微波信号变换为下行的微波信号 静止卫星的配置静止卫星的配置 目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫星通目前国际卫星通信组织负责建立的国际卫星通信系统（信系统（INTELSAT），简称），简称IS，就是利用静止卫，就是利用静止卫星来实现全球通信的。

三颗同步卫星分别位于太平星来实现全球通信的三颗同步卫星分别位于太平洋、印度洋和大西洋上空，它们构成的全球通信网洋、印度洋和大西洋上空，它们构成的全球通信网承担着大约承担着大约80%的国际通信业务和全部国际电视转的国际通信业务和全部国际电视转播业务卫星通信示意图卫星通信示意图š5.2.1 卫星通信的系统组成Ê一、系统组成 通常，卫星通信系统按功能来分，是由地球站、通常，卫星通信系统按功能来分，是由地球站、通信卫星、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统通信卫星、跟踪遥测及指令系统和监控管理系统4大大部分组成的，如下页图所示部分组成的，如下页图所示卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 其中的遥测及指令系统的任务是对卫星上的运其中的遥测及指令系统的任务是对卫星上的运行数据及指标进行跟踪测量，并对卫星在轨道上的行数据及指标进行跟踪测量，并对卫星在轨道上的位置及姿态进行监视与控制位置及姿态进行监视与控制 监控管理系统的功能并不直接用于通信，而是监控管理系统的功能并不直接用于通信，而是在通信业务开通前和开通后对卫星通信的性能及参在通信业务开通前和开通后对卫星通信的性能及参数进行监测和管理。

数进行监测和管理Ê二、线路组成 两个地球站通过卫星进行通信的线路组成如下两个地球站通过卫星进行通信的线路组成如下页图所示，是由发端地球站，上、下行无线传输路页图所示，是由发端地球站，上、下行无线传输路径和收端地球站组成的径和收端地球站组成的卫星通信线路的组成卫星通信线路的组成ý5.2.2 地球站的组成及其工作原理š一、对地球站的技术要求 发送的信号应是宽频带、稳定、大功率，能接收发送的信号应是宽频带、稳定、大功率，能接收由卫星转发器转发来的微弱信号由卫星转发器转发来的微弱信号 可以传输多路、电报、，以及高速数据、可以传输多路、电报、，以及高速数据、电视等多种业务的信号电视等多种业务的信号 性能稳定、可靠，维护、使用方便性能稳定、可靠，维护、使用方便 建设成本和维护费用不应太高建设成本和维护费用不应太高š二、地球站的组成 对于不同用途的系统，地球站的组成也就不同对于不同用途的系统，地球站的组成也就不同下页图所示的为国际卫星通信频分多址方式下页图所示的为国际卫星通信频分多址方式A型标型标准地球站的组成方框图，主要由天线分系统、发射准地球站的组成方框图，主要由天线分系统、发射机分系统、接收机分系统、信道控制分系统、信道机分系统、接收机分系统、信道控制分系统、信道终端设备分系统和电源分系统终端设备分系统和电源分系统6个分系统组成。

个分系统组成地球站的总体方框图地球站的总体方框图由市内送来的信号和电视信号，首先进入信道终端由市内送来的信号和电视信号，首先进入信道终端设备分系统，分别通过该分系统的多路通道或电视通道设备分系统，分别通过该分系统的多路通道或电视通道到达发射机系统到达发射机系统电视信号包括图像信号和伴音信号图像信号经过电视电视信号包括图像信号和伴音信号图像信号经过电视通道的视频处理单元和调制器，成为通道的视频处理单元和调制器，成为70MHz的中频调频波，的中频调频波，再经过中频放大、上变频以及功率放大，然后送往天线再经过中频放大、上变频以及功率放大，然后送往天线伴音信号有时要利用多路的通道进行传送由于伴伴音信号有时要利用多路的通道进行传送由于伴音信号的带宽大于话音信号的带宽很多，即一路电视伴音信音信号的带宽大于话音信号的带宽很多，即一路电视伴音信号往往要占用多路通道中的号往往要占用多路通道中的3个话路电视伴音信号与多个话路电视伴音信号与多路信号、指令信号和勤务信号等一起送入复用设备，组路信号、指令信号和勤务信号等一起送入复用设备，组成基带信号再依次经过调制、中频放大、上变频以及功率成基带信号。

再依次经过调制、中频放大、上变频以及功率放大后送往天线电视图像信号与信号分别在各自的通放大后送往天线电视图像信号与信号分别在各自的通道内传送，直到进入定向耦合器后才合为一路道内传送，直到进入定向耦合器后才合为一路接收信号时，过程与上述相反并且在接收分离装置中接收信号时，过程与上述相反并且在接收分离装置中把电视图像信号与多路信号分开，分别经不同的通道解把电视图像信号与多路信号分开，分别经不同的通道解调后送往终端设备调后送往终端设备ý5.2.3 通信卫星的组成及其工作原理 下页图给出了通信卫星各系统的组成方框图，下页图给出了通信卫星各系统的组成方框图，由通信分系统、控制分系统、遥测与指令分系统、由通信分系统、控制分系统、遥测与指令分系统、电源分系统和温控分系统电源分系统和温控分系统5个部分组成个部分组成通通信信卫卫星星的的组组成成一、通信分系统的转发器一、通信分系统的转发器 通信分系统分为转发器和卫星天线两大部分其中每一通信分系统分为转发器和卫星天线两大部分其中每一个空间转发器都是一套高灵敏度及宽频带的收、发信设备个空间转发器都是一套高灵敏度及宽频带的收、发信设备。

它的主要作用是对需要转发的输入信号进行接收、放大、变它的主要作用是对需要转发的输入信号进行接收、放大、变频并再次发射转发器的上行频率和下行频率应取不同的数频并再次发射转发器的上行频率和下行频率应取不同的数值，以使两者互相隔离、减小干扰值，以使两者互相隔离、减小干扰 转发器可以分为如下三种类型转发器可以分为如下三种类型——Ê1、单变频转发器 单变频转发器是目前用得较多的转发器在这种转发器单变频转发器是目前用得较多的转发器在这种转发器中，先用低噪声放大器对接收到的上行频率的输入信号进行中，先用低噪声放大器对接收到的上行频率的输入信号进行放大，然后变换成下行频率，再经功率放大后通过天线发射放大，然后变换成下行频率，再经功率放大后通过天线发射回地面由于转发器一直在微波频率上工作，所以又叫微波回地面由于转发器一直在微波频率上工作，所以又叫微波式频率变换转发器，其射频带宽可达式频率变换转发器，其射频带宽可达500MHz转发器的输转发器的输入、输出特性是线性的，入、输出特性是线性的，允许允许多载波工作，适用于多址联接多载波工作，适用于多址联接的大容量卫星通信系统的大容量卫星通信系统，如，如IS- III ，，IS-IV 和和IS-V 等。

等Ê2、双变频转发器 双变频转发器先把接收的信号变为中频，经放大限幅后变频双变频转发器先把接收的信号变为中频，经放大限幅后变频成下行频率，再功放、发射所以这种转发器也叫做中频式频成下行频率，再功放、发射所以这种转发器也叫做中频式频率变换转发器，它的特点是中频增益较高，电路工作稳定；但率变换转发器，它的特点是中频增益较高，电路工作稳定；但是中频带宽窄，不适合多载波工作这种转发器只适用于转发是中频带宽窄，不适合多载波工作这种转发器只适用于转发单一载波的业务量小的通信卫星，如单一载波的业务量小的通信卫星，如IS-I ，，IS-II 等Ê3、处理转发器 处理转发器除了转发信号外，主要还具有处理信号的功处理转发器除了转发信号外，主要还具有处理信号的功能这种转发器与双变频转发器相似，不同的是在两级变频能这种转发器与双变频转发器相似，不同的是在两级变频器之间增加了解调、信号处理和调制三个单元也就是说，器之间增加了解调、信号处理和调制三个单元也就是说，这种转发器在第一次变频之后，要对信号解调、信号处理，这种转发器在第一次变频之后，要对信号解调、信号处理，然后重新调制、变频以及功放后再发射回地球。

然后重新调制、变频以及功放后再发射回地球 卫星上的信号处理大体包括三种类型：一种是对数字信卫星上的信号处理大体包括三种类型：一种是对数字信号进行判决和再生，使噪声不积累；另一种是在多个卫星天号进行判决和再生，使噪声不积累；另一种是在多个卫星天线波束之间进行信号交换与处理；第三种是对信号进行更复线波束之间进行信号交换与处理；第三种是对信号进行更复杂的交换、变换和处理杂的交换、变换和处理卫卫星星转转发发器器组组成成的的方方框框图图二、遥测指令分系统 地球上的控制站经常不断地需要了解卫星内部设备的工作地球上的控制站经常不断地需要了解卫星内部设备的工作情况，有时要通过遥测指令信号控制卫星上设备产生一定的动情况，有时要通过遥测指令信号控制卫星上设备产生一定的动作如当某部件发生故障时，能够自动地换接备用部件等如当某部件发生故障时，能够自动地换接备用部件等这些功能都是通过卫星上的遥测指令系统来完成的，以保证卫星些功能都是通过卫星上的遥测指令系统来完成的，以保证卫星通信正常进行通信正常进行 为了使地球站天线便于对卫星进行跟踪，要由卫星向地球为了使地球站天线便于对卫星进行跟踪，要由卫星向地球站发射一个信标信号。

信标信号可以由卫星产生，也可以由某站发射一个信标信号信标信号可以由卫星产生，也可以由某个地球站发射，经过卫星变换频率后再向地球发射在实际使个地球站发射，经过卫星变换频率后再向地球发射在实际使用中，一般都使遥测信号和信标信号结合在一起，即把遥测信用中，一般都使遥测信号和信标信号结合在一起，即把遥测信号调制到信标信号上号调制到信标信号上遥测指令分系统可分成遥测和遥控指令两个部分遥测指令分系统可分成遥测和遥控指令两个部分 （（1）遥测部分）遥测部分 遥测部分用来了解卫星上各种设备的情况，例如表示某些遥测部分用来了解卫星上各种设备的情况，例如表示某些部件的电流、电压和温度等信号，传感器的信息，指令证实信部件的电流、电压和温度等信号，传感器的信息，指令证实信号以及反映控制用气体压力的信号等上述各种数据都必须随号以及反映控制用气体压力的信号等上述各种数据都必须随时通过遥测部分送往地球站监测中心发送过程与处理多路信时通过遥测部分送往地球站监测中心发送过程与处理多路信号的步骤相似号的步骤相似 （（2）遥控指令部分）遥控指令部分 对卫星进行位置和姿态控制的各喷射推进器的点火与否，对卫星进行位置和姿态控制的各喷射推进器的点火与否，行波管高压电源的开、关，己发生故障的部件与备用部件的转行波管高压电源的开、关，己发生故障的部件与备用部件的转换以及其他需要由地面对卫星某些设备的控制等，上述这些动换以及其他需要由地面对卫星某些设备的控制等，上述这些动作都要由遥控指令部分来进行。

指令信号由地球站上的控制站作都要由遥控指令部分来进行指令信号由地球站上的控制站发射到卫星，在卫星转发器中北分离出来，经过检波、译码后发射到卫星，在卫星转发器中北分离出来，经过检波、译码后再送到控制设备再送到控制设备三、控制分系统 控制分系统由各种可控的调整装置，如各种喷气推进器、控制分系统由各种可控的调整装置，如各种喷气推进器、各种驱动装置和各种转换开关等组成在地面遥控指令站的各种驱动装置和各种转换开关等组成在地面遥控指令站的指令控制下，对卫星的姿态、轨道位置、各分系统的工作状指令控制下，对卫星的姿态、轨道位置、各分系统的工作状态和主、备用设备的切换等进行控制和调整控制分系统是态和主、备用设备的切换等进行控制和调整控制分系统是一个执行机构，即执行遥测指令分系统的指令的机构一个执行机构，即执行遥测指令分系统的指令的机构通通信信卫卫星星的的组组成成四、电源分系统 卫星上的电源除要求体积小、重量轻、效率高和可靠性卫星上的电源除要求体积小、重量轻、效率高和可靠性高之外，还要求电源能在长时间内保持足够的输出高之外，还要求电源能在长时间内保持足够的输出1、太阳能电池 太阳能电池由光电器件组成，其中最常用的是硅太阳能太阳能电池由光电器件组成，其中最常用的是硅太阳能电池。

电池2、化学电池 为了使通信卫星在星蚀期间也能工作，一般常用可以充、为了使通信卫星在星蚀期间也能工作，一般常用可以充、放电的化学电池作为二次电池与太阳能电池并用最多采用放电的化学电池作为二次电池与太阳能电池并用最多采用的是镍镉蓄电池为防止蓄电池因过放电引起温度变化从而的是镍镉蓄电池为防止蓄电池因过放电引起温度变化从而导致电压变化，蓄电池也需要采用温度控制和稳压器等设备导致电压变化，蓄电池也需要采用温度控制和稳压器等设备五、温控分系统 在通信卫星里，会因为行波管功率放大器和电源系统等部在通信卫星里，会因为行波管功率放大器和电源系统等部分产生热而升温当卫星受太阳照射时和环绕到地球的背面时，分产生热而升温当卫星受太阳照射时和环绕到地球的背面时，两者的温度差别很大而且变化极为频繁而卫星上的通信设备，两者的温度差别很大而且变化极为频繁而卫星上的通信设备，尤其是本振设备要求温度恒定，否则会影响卫星发射的射频频尤其是本振设备要求温度恒定，否则会影响卫星发射的射频频率的稳定性，从而影响通信质量温控分系统就是为控制卫星率的稳定性，从而影响通信质量温控分系统就是为控制卫星里的温度而装置的。

里的温度而装置的 控制卫星的温度可以采用涂层、绝热和吸热等消极的温度控制卫星的温度可以采用涂层、绝热和吸热等消极的温度控制方法，也可以利用双金属簧片应力的变化来开关隔栅，利控制方法，也可以利用双金属簧片应力的变化来开关隔栅，利用热敏元件来开关加热器或制冷器，即积极的温度控制方法用热敏元件来开关加热器或制冷器，即积极的温度控制方法 卫星的温度通过温度传感器反映给卫星的遥测指令分系统，卫星的温度通过温度传感器反映给卫星的遥测指令分系统，由其编码成遥测信号，发给地面的卫星控制中心控制中心在由其编码成遥测信号，发给地面的卫星控制中心控制中心在必要时发出控制卫星温度的指令信号，以恢复或保持预订的温必要时发出控制卫星温度的指令信号，以恢复或保持预订的温度ý5.2.4 静止卫星的运行轨道与观察参数一、静止卫星的发射 要使卫星进入运行轨道，必须依靠运载火箭要要使卫星进入运行轨道，必须依靠运载火箭要想使卫星绕地球运转，还必须使卫星的初始速度大于想使卫星绕地球运转，还必须使卫星的初始速度大于8km/s但单级火箭的速度只能达到但单级火箭的速度只能达到2.5km/s，因此，，因此，发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭。

捆发射静止卫星必须采用带有捆绑技术的三级火箭捆绑技术就是把几支小火箭捆在大火箭的第一级上，用绑技术就是把几支小火箭捆在大火箭的第一级上，用以提高发射的飞行速度，卫星装在第三级火箭的前端以提高发射的飞行速度，卫星装在第三级火箭的前端发发射射卫卫星星的的三三级级火火箭箭示示意意图图二、发射二、发射过程过程 1、进入初始轨道、进入初始轨道 开始发射后，依次点燃三级火箭的一、二级火箭，把卫星开始发射后，依次点燃三级火箭的一、二级火箭，把卫星送到初始轨道初始轨道是一个离地球表面高度为送到初始轨道初始轨道是一个离地球表面高度为100多公里多公里或几百公里的与赤道平面有预定夹角的倾斜圆形轨道或几百公里的与赤道平面有预定夹角的倾斜圆形轨道 2、进入转移轨道、进入转移轨道 卫星在初始轨道上只飞行一小段，当卫星快要到达初始卫星在初始轨道上只飞行一小段，当卫星快要到达初始轨道与赤道平面的交点时，要点燃第三级火箭，以使卫星脱轨道与赤道平面的交点时，要点燃第三级火箭，以使卫星脱离初始轨道而进入转移轨道转移轨道是一个倾斜的椭圆轨离初始轨道而进入转移轨道转移轨道是一个倾斜的椭圆轨道，其近地点就是初始轨道与赤道平面的交点，转移轨道、道，其近地点就是初始轨道与赤道平面的交点，转移轨道、赤道平面和初始轨道同时都交于这点。

转移轨道与赤道平面赤道平面和初始轨道同时都交于这点转移轨道与赤道平面的另一个交点就是远地点的另一个交点就是远地点3、进入漂移轨道、进入漂移轨道 卫星在转移轨道上运行了几圈，完成了上述各项准备工作卫星在转移轨道上运行了几圈，完成了上述各项准备工作后，当再次到达远地点时，就要启动远地点发动机，使卫星进后，当再次到达远地点时，就要启动远地点发动机，使卫星进入漂移轨道漂移轨道是位赤道平面附近的、圆形的、接近静入漂移轨道漂移轨道是位赤道平面附近的、圆形的、接近静止轨道的一个轨道卫星在漂移轨道上要运行几天止轨道的一个轨道卫星在漂移轨道上要运行几天时间时间 4、进入静止轨道、进入静止轨道 卫星在漂移轨道上运行时，离静止卫星定点位置是很近的卫星在漂移轨道上运行时，离静止卫星定点位置是很近的可以利用卫星上的小推进喷嘴进行位置误差修正，以使卫星精可以利用卫星上的小推进喷嘴进行位置误差修正，以使卫星精确地定点于静止轨道上的预定位置确地定点于静止轨道上的预定位置 在上述的发射过程中，当各级火箭的燃料燃烧完在上述的发射过程中，当各级火箭的燃料燃烧完了以后，就要把该级火箭的壳体扔掉，以减轻下一级了以后，就要把该级火箭的壳体扔掉，以减轻下一级火箭的负荷。

扔掉壳体的反作用力和减轻负荷都能使火箭的负荷扔掉壳体的反作用力和减轻负荷都能使卫星得到更大的加速动力卫星得到更大的加速动力静静止止卫卫星星的的发发射射过过程程三、通信卫星的姿态控制 卫星上装有通信用的定向天线，要求定向天线的波束应卫星上装有通信用的定向天线，要求定向天线的波束应指向地球中心或某覆盖区的中心指向地球中心或某覆盖区的中心 1、角度惯性控制、角度惯性控制 角度惯性控制也叫自旋稳定法，是早期静止卫星常用的角度惯性控制也叫自旋稳定法，是早期静止卫星常用的姿态控制方法采用自旋稳定法的卫星，如姿态控制方法采用自旋稳定法的卫星，如IS-Ⅲ，，IS-Ⅳ等，等，卫星的天线要安装在一个消旋平台上卫星的天线要安装在一个消旋平台上 2、三轴稳定法、三轴稳定法 三轴稳定法是指卫星的姿态是由稳定穿过卫星重心的三三轴稳定法是指卫星的姿态是由稳定穿过卫星重心的三个轴来保证的这三个轴分别在卫星轨道的切线、法线和轨个轴来保证的这三个轴分别在卫星轨道的切线、法线和轨道平面的垂线等三个方向上，分别对应叫做滚动轴、偏航轴道平面的垂线等三个方向上，分别对应叫做滚动轴、偏航轴和俯仰轴。

三轴可以采用喷气、惯性飞轮或电机等来直接分和俯仰轴三轴可以采用喷气、惯性飞轮或电机等来直接分别控制每个轴保持稳定别控制每个轴保持稳定三三轴轴稳稳定定法法示示意意图图5.3 卫星通信频段的选取卫星通信频段的选取 卫星通信中工作频率的选择是一个十分重卫星通信中工作频率的选择是一个十分重要的问题它直接影响到整个卫星通信系统的要的问题它直接影响到整个卫星通信系统的容量、可靠性、设备的复杂程度和整个系统成容量、可靠性、设备的复杂程度和整个系统成本的高低一般地说，卫星通信工作频段的选本的高低一般地说，卫星通信工作频段的选择应该根据需要与可能相结合的原则，着重考择应该根据需要与可能相结合的原则，着重考虑下列因素虑下列因素——ü 电波对电离层的穿透性大，传播损耗应尽可能地小；电波对电离层的穿透性大，传播损耗应尽可能地小；ü 天线接收系统的外界干扰噪声要小；天线接收系统的外界干扰噪声要小；ü 应该具有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量；应该具有较宽的可用频带，尽可能增大通信容量；ü 合理地使用无线电频谱，防止各种宇宙通信业务之间以及合理地使用无线电频谱，防止各种宇宙通信业务之间以及与其它地面通信业务之间产生相互干扰；与其它地面通信业务之间产生相互干扰；ü 电子技术与器件的发展情况与现有通信技术相结合。

电子技术与器件的发展情况与现有通信技术相结合5.3.1 信号衰减因素信号衰减因素 一、大气层对电磁波传输的影响一、大气层对电磁波传输的影响 当电磁波在地球与卫星之间传播，穿过大气层时会受到电当电磁波在地球与卫星之间传播，穿过大气层时会受到电离层中自由电子和离子的吸收，还会受到对流层中的氧、水气、离层中自由电子和离子的吸收，还会受到对流层中的氧、水气、雨、雪、雾的吸收和散射，并产生一定的衰减，这种衰减的大雨、雪、雾的吸收和散射，并产生一定的衰减，这种衰减的大小与工作频率、天线的仰角以及气候条件密切相关小与工作频率、天线的仰角以及气候条件密切相关  由上图可以看出，在由上图可以看出，在0.5GHz以下时，自由电子和离子以下时，自由电子和离子（电离层）的吸收起主要作用，而且频率越低衰减越大当频（电离层）的吸收起主要作用，而且频率越低衰减越大当频率高于率高于0.5GHz以后，其影响便很小了，此时可以忽略不计以后，其影响便很小了，此时可以忽略不计 水汽分子在水汽分子在22GHz左右发生谐振吸收而形成一个吸收衰减左右发生谐振吸收而形成一个吸收衰减峰。

氧分子在峰氧分子在60GHz附近发生谐振吸收，形成一个更大的吸附近发生谐振吸收，形成一个更大的吸收衰减峰收衰减峰 天线仰角很小时，电磁波在大气层中的路径越长，造成的天线仰角很小时，电磁波在大气层中的路径越长，造成的衰减也就越大当工作频率高于衰减也就越大当工作频率高于10GHz后，仰角大于后，仰角大于15°时，时，天线仰角相关的衰减因素可以不考虑天线仰角相关的衰减因素可以不考虑二、宇宙噪声与大气噪声对电磁波传输的影响二、宇宙噪声与大气噪声对电磁波传输的影响 工作频率如果选择在工作频率如果选择在0.1GHz以下，宇宙噪声会迅速增加以下，宇宙噪声会迅速增加其中热空宇宙噪声是当接收天线指向银河系中心时天线接收到其中热空宇宙噪声是当接收天线指向银河系中心时天线接收到的宇宙噪声，指向其它方向时接收的噪声为冷空宇宙噪声一的宇宙噪声，指向其它方向时接收的噪声为冷空宇宙噪声一般选择卫星通信工作频率时，考虑减小外界噪声，工作频率不般选择卫星通信工作频率时，考虑减小外界噪声，工作频率不低于低于0.1GHz，通常都选择在，通常都选择在1 GHz以上这时宇宙噪声和人为以上这时宇宙噪声和人为干扰对通信的影响都很小。

不过，大气噪声由于氧和水汽吸收干扰对通信的影响都很小不过，大气噪声由于氧和水汽吸收在在20 GHz以上频段都是很大的，因此从降低接收系统噪声的角以上频段都是很大的，因此从降低接收系统噪声的角度来考虑，工作频段在度来考虑，工作频段在1 GHz~10 GHz是最理想的工作频段是最理想的工作频段所以，在卫星通信发展的初期，人们普遍选用微波所以，在卫星通信发展的初期，人们普遍选用微波C波段（波段（4 GHz~6 GHz） 不过现代卫星通信的发展，人类信息化时代的需求，使现不过现代卫星通信的发展，人类信息化时代的需求，使现有的有的C波段频带资源已经远远不能满足人类信息化社会发展的要波段频带资源已经远远不能满足人类信息化社会发展的要求，因此人们开发了功率更大的通信卫星，同时已经开发并使求，因此人们开发了功率更大的通信卫星，同时已经开发并使用了更高的工作频段如用了更高的工作频段如Ku和和Ka频段较高的工作频率，虽然引频段较高的工作频率，虽然引入了较大的传输损耗，不过大功率通信卫星的使用，完全可以入了较大的传输损耗，不过大功率通信卫星的使用，完全可以补偿这种传输损耗；而高工作频率的使用，极大地增加了卫星补偿这种传输损耗；而高工作频率的使用，极大地增加了卫星通信的可用频段，同时还减小了天线及卫星站的尺寸。

通信的可用频段，同时还减小了天线及卫星站的尺寸三、雨、雾、云对电磁波传输的影响三、雨、雾、云对电磁波传输的影响 选择卫星工作频段时还应考虑大气层中雨、雾、云对电磁选择卫星工作频段时还应考虑大气层中雨、雾、云对电磁波的吸收衰减一般当工作频率高于波的吸收衰减一般当工作频率高于30 GHz时，即使是小雨，时，即使是小雨，引起的衰减也不能忽视当工作频率在引起的衰减也不能忽视当工作频率在10GHz以下时，则必须以下时，则必须考虑中雨以上的影响而对于大雨、暴雨，其引起的衰减很大，考虑中雨以上的影响而对于大雨、暴雨，其引起的衰减很大，设计卫星通信线路时必须给予考虑，一般在设计上应留有一定设计卫星通信线路时必须给予考虑，一般在设计上应留有一定的功率余量，以保证在降雨等情况下，仍能满足传输质量要求的功率余量，以保证在降雨等情况下，仍能满足传输质量要求5.3.2 卫星通信的无线电窗口卫星通信的无线电窗口 在在0.3~10GHz频段，大气吸收衰耗最小，称为频段，大气吸收衰耗最小，称为“无线电窗口无线电窗口” ；在；在30GHz附近，有一个衰减的低附近，有一个衰减的低谷，称为谷，称为“半透明无线电窗口半透明无线电窗口” 。

选择工作频率时，选择工作频率时，应选在这些窗口附近应选在这些窗口附近目前大多数卫星通信都选择了下列频段目前大多数卫星通信都选择了下列频段—— VHF波段波段 400/200MHz L波段波段1.6/1.5GHz C波段波段6.0/4.0GHz X波段波段 8.0/7.0GHz Ku波段波段14/11GHz、、14/12GHz Ka波段波段 30/20GHz 按照世界无线电行政会议和国际电信联盟规定，按照世界无线电行政会议和国际电信联盟规定，C波段卫波段卫星通信上行频率为星通信上行频率为5850~6425MHz，下行频率为，下行频率为3625~4200MHz，频带宽度为，频带宽度为575MHzKu波段上行频率为波段上行频率为12.75~14.8GHz，下行频率为，下行频率为10.7~12.7GHzKa波段上行频波段上行频率为率为27.5~31GHz，下行频率为，下行频率为17.2~21.2GHzKa波段的可波段的可用频带宽度可以增加到用频带宽度可以增加到3.5GHz，是，是C波段带宽的波段带宽的6倍。

倍 考虑到大气、雨、雪、雾的衰减以及宇宙噪声的影响，考虑到大气、雨、雪、雾的衰减以及宇宙噪声的影响，C波段的性能最佳，但容量有限，波段的性能最佳，但容量有限，Ka波段容量最大，但是受到降波段容量最大，但是受到降雨的影响最为严重雨的影响最为严重5.4 卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式 多址技术是指在卫星覆盖区内的多个地球站，通过同一多址技术是指在卫星覆盖区内的多个地球站，通过同一颗卫星的中继建立两址和多址之间的通信技术在卫星移动通颗卫星的中继建立两址和多址之间的通信技术在卫星移动通信系统中，处于同一颗通信卫星波束覆盖下的各地球站和卫星信系统中，处于同一颗通信卫星波束覆盖下的各地球站和卫星移动终端均向处于大气层外的通信卫星发射信号、因而要求卫移动终端均向处于大气层外的通信卫星发射信号、因而要求卫星能够接受这些信号，并技术完成如放大、变频等处理任务和星能够接受这些信号，并技术完成如放大、变频等处理任务和不同波束之间的交换任务，以便随后向地球的某个地区或某些不同波束之间的交换任务，以便随后向地球的某个地区或某些地区进行转发地区进行转发5.4 卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式 此间关键的问题是以何种信号方式，才能便于卫星识别此间关键的问题是以何种信号方式，才能便于卫星识别与区分各地球站或卫星移动通信终端信号；同时，各地球站或与区分各地球站或卫星移动通信终端信号；同时，各地球站或卫星移动通信终端又能从卫星转发的信号中识别出应该接受的卫星移动通信终端又能从卫星转发的信号中识别出应该接受的信号，以免出现多个地球站犹豫同时以相同的方式访问卫星，信号，以免出现多个地球站犹豫同时以相同的方式访问卫星，造成卫星上的信号碰撞，而不能正确接收。

解决这个问题所需造成卫星上的信号碰撞，而不能正确接收解决这个问题所需要的技术正是多址技术常用的多址技术有要的技术正是多址技术常用的多址技术有——频分多址频分多址（（FDMA）、时分多址（）、时分多址（TDMA）、空分多址（）、空分多址（SDMA）和码）和码分多址（分多址（CDMA）等5.4.1 信道分配与多址技术信道分配与多址技术5.4.2 频分多频分多址址技术技术5.4.3 时分多址技术时分多址技术5.4.4 随机多址和可控多址访问方式随机多址和可控多址访问方式5.4.1 信道分配与多址技术信道分配与多址技术一、 信道分配方式信道分配方式实际上就是指如何进行信道分配信道分配信道分配方式实际上就是指如何进行信道分配信道分配方式与具体所采用的多址方式有关采用的多址方式不同，其方式与具体所采用的多址方式有关采用的多址方式不同，其信道的内含不同在信道的内含不同在FDMA中，信道分配是指各地球站所占用中，信道分配是指各地球站所占用的转发器的频段；在的转发器的频段；在TDMA方式中，则是指各地球站所占用的方式中，则是指各地球站所占用的时隙；而在时隙；而在CDMA方式中是指各地球站所使用的码型。

方式中是指各地球站所使用的码型1．预分配（PA）方式 预分配（预分配（PA）方式又分为固定预分配（）方式又分为固定预分配（FPA）和）和按时预分配（按时预分配（TPA）方式，具体如下方式，具体如下1）固定预分配方式 固定预分配（固定预分配（FPA）是指按事先规定半永久性地分）是指按事先规定半永久性地分配给每个地球站固定数量的信道，这样各地球站只能各配给每个地球站固定数量的信道，这样各地球站只能各自在特定的信道上完成与其他地球站的通信，其他地球自在特定的信道上完成与其他地球站的通信，其他地球站不得占用站不得占用 在这种分配方式中，由于载频是专用的因而连接在这种分配方式中，由于载频是专用的因而连接设备简单，基本上无需控制设备但是使用不灵活，设备简单，基本上无需控制设备但是使用不灵活，在业务量较低时，在业务量较低时，信道利用率低，信道利用率低，只有在网中各站业只有在网中各站业务繁忙、每个通道大部分时间都工作时，通信效率才务繁忙、每个通道大部分时间都工作时，通信效率才可能高因此，固定预分配仅适于业务量大的线路因此，固定预分配仅适于业务量大的线路。

（2）按时预分配（TPA）方式 根据统计，事先知道了各地球站间业务量随时间的变化规根据统计，事先知道了各地球站间业务量随时间的变化规律，因而在一天内可按约定对信道做几次固定的调整，这种方律，因而在一天内可按约定对信道做几次固定的调整，这种方式就是按时预分配（式就是按时预分配（TPA）方式 此种分配方式虽然通道利用率比固定预分配方式要高，但此种分配方式虽然通道利用率比固定预分配方式要高，但从具体时刻来说，仍然属于固定预分配方式，也仅适用于大容从具体时刻来说，仍然属于固定预分配方式，也仅适用于大容量的通信线路中量的通信线路中2．按需分配方式 按需分配（按需分配（DA）方式是一种分配可变的制度，这）方式是一种分配可变的制度，这个可变是按申请进行信道分配变化的，通话完毕之后，个可变是按申请进行信道分配变化的，通话完毕之后，系统信道又收归公有系统信道又收归公有1）收端可变、发端固定的DA方式（2）收端固定、发端可变的DA方式（3）收、发可变DA方式（1）收端可变、发端固定的DA方式——信道利用率较高（2）收端固定、发端可变的DA方式——容易产生频谱失真与邻道干扰（3）收、发可变DA方式——收发载频临时申请、临时分配，通话结束后全部释放；信道利用率最高，设备最复杂；在卫星移动通信的一个点波束覆盖区域内，可为信道很多的卫星移动终端提供服务 按需分配方式比较灵活，各站之间可以通过协商按需分配方式比较灵活，各站之间可以通过协商进行通道调剂，因而可以用较少的通道为较多的地球进行通道调剂，因而可以用较少的通道为较多的地球站服务，同时还可避免出现忙闲不均的现象，从而提站服务，同时还可避免出现忙闲不均的现象，从而提高通道的利用率。

高通道的利用率 但为了实现按需分配方式，必须在卫星转发器上但为了实现按需分配方式，必须在卫星转发器上单独划出一个频段，专门用作公用信道，各地球站可单独划出一个频段，专门用作公用信道，各地球站可以通过这个公用信道进行申请和完成通道分配工作以通过这个公用信道进行申请和完成通道分配工作3．动态分配 动态分配是系统根据终端申请要求，将系统的频动态分配是系统根据终端申请要求，将系统的频带资源（传输速率）实时地分配给地球站或卫星移动带资源（传输速率）实时地分配给地球站或卫星移动通信终端，从而能高效率地利用转发器的频带通信终端，从而能高效率地利用转发器的频带 动态分配制度主要与动态分配制度主要与TDMA方式结合应用于数字方式结合应用于数字语音及数据传输语音及数据传输4．随机分配 它是指通信中各种终端随机地占用卫星信道的一它是指通信中各种终端随机地占用卫星信道的一种多址分配制度，种多址分配制度，适用于卫星移动通信中的分组通信适用于卫星移动通信中的分组通信方式方式数据通信的间断、不连续性，且数据组的发数据通信的间断、不连续性，且数据组的发送时间随机）送时间随机）二、多址技术 在卫星通信中的信号分割和识别是以载波频率出在卫星通信中的信号分割和识别是以载波频率出现的时间或空间位置为参量实现的，归纳起来可分为现的时间或空间位置为参量实现的，归纳起来可分为频分多址（频分多址（FDMA）、时分多址（）、时分多址（TDMA）、码分多）、码分多址（址（CDMA）和空分多址（）和空分多址（SDMA）。

频分多址访问（频分多址访问（FDMA）方式是卫星通信多址技术中的）方式是卫星通信多址技术中的一种比较简单的多址访问方式在一种比较简单的多址访问方式在FDMA中是以频率来进行分中是以频率来进行分割的，其在时间和空间上无法分开，故此不同的信道占用不同割的，其在时间和空间上无法分开，故此不同的信道占用不同的频段，互不重叠的频段，互不重叠时分多址访问（时分多址访问（TDMA）方式是以时间为参量来进行分）方式是以时间为参量来进行分割的，其频率和空间是无法分开的，那么不同的信号占据不同割的，其频率和空间是无法分开的，那么不同的信号占据不同时间段，彼此互不重叠时间段，彼此互不重叠空分多址访问（空分多址访问（SDMA）方式是以空间作为参量来进行）方式是以空间作为参量来进行分割的，其频率和时间无法分开，因而不同的信道占据不同分割的，其频率和时间无法分开，因而不同的信道占据不同的空间，这样卫星可根据空间位置接收相应覆盖区域中的各的空间，这样卫星可根据空间位置接收相应覆盖区域中的各地球站发送的上行链路信号地球站发送的上行链路信号——不会单独使用！不会单独使用！码分多址访问（码分多址访问（CDMA）方式是以信号的波形、码型）方式是以信号的波形、码型为参量来实现多址访问的，其频率、时间和空间上均无法分为参量来实现多址访问的，其频率、时间和空间上均无法分开，因而不同的地球站使用不同的码型作为地址码，并且这开，因而不同的地球站使用不同的码型作为地址码，并且这些码型相互正交或准正交。

些码型相互正交或准正交5.4.2 频分多址技术频分多址技术一、 频分多址技术原理与应用特点1. 工作原理  在以此种方式工作的卫星通信网中，每个地球站向卫星转在以此种方式工作的卫星通信网中，每个地球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载波都具有一定的频带，它们发器发射一个或多个载波，每个载波都具有一定的频带，它们互不重叠地占用卫星转发器的带宽互不重叠地占用卫星转发器的带宽2． FDMA的应用特点 频分多址方式是最基本的多址方式，也是最古老的频分多址方式是最基本的多址方式，也是最古老的多址方式，其最突出的特点是简单、可靠和易于实现多址方式，其最突出的特点是简单、可靠和易于实现 其特点可进一步归纳如下：其特点可进一步归纳如下：（1）解决好卫星的功率和带宽之间的关系2）必须严格控制功率3）设置适当的保护频带4）尽量减少互调的影响二、 FDMA的分类1.每载波多路MCPC-FDMA方式 如如果果按按所所采采用用的的基基带带信信号号类类型型，，MCPC又又可可划划分为分为——FDM-FM-FDMA 与与 TDM-PSK-FDMA两种方式。

两种方式 在在FDM-FM-FDMA方式中，首先基带模拟信号方式中，首先基带模拟信号以频分复用方式复用在一起，然后以调频方式调制到以频分复用方式复用在一起，然后以调频方式调制到一个载波频率上，最后再以一个载波频率上，最后再以FDMA方式发射和接收方式发射和接收 在在TDM-PSK-FDMA方式中，首先将多路数字方式中，首先将多路数字基带信号用时分复用方式复用在一起，然后以基带信号用时分复用方式复用在一起，然后以PSK方方式调制到一个载波上，最后以式调制到一个载波上，最后以FDMA方式发射和接收方式发射和接收 在在MCPC-FDMA方式工作的系统中，要求接收方式工作的系统中，要求接收地球站中的基带滤波器（位于基带解调器中）能够滤地球站中的基带滤波器（位于基带解调器中）能够滤除特定地球站发来的信号当该信号速率发生变化时，除特定地球站发来的信号当该信号速率发生变化时，则要求对此滤波器迅速进行重新调谐，实际上很难做则要求对此滤波器迅速进行重新调谐，实际上很难做到因此，因此，MCPC使用起来不够灵活，但适用于业务使用起来不够灵活，但适用于业务量比较大、通信对象相对固定的点量比较大、通信对象相对固定的点-点或点点或点-多点的干多点的干线通信。

线通信2．每载波单路SCPC-FDMA方式 在在SCPC系统中，每个载波仅传送一路信号，无需进行基系统中，每个载波仅传送一路信号，无需进行基带复用、基带滤波和基带去复用处理带复用、基带滤波和基带去复用处理 由于由于SCPC方式主要应用于业务量较小的、同时通信路数方式主要应用于业务量较小的、同时通信路数最多只有几条甚至一条的地球站，显然采用固定分配载波的最多只有几条甚至一条的地球站，显然采用固定分配载波的MCPC方式会造成频带的浪费因此，方式会造成频带的浪费因此，SCPC的信道分配方式的信道分配方式采用按需分配的方式采用按需分配的方式预分配的预分配的SCPC系统的频率配置系统的频率配置按需分配的按需分配的SCPC系统（系统（SPADE）频率配置）频率配置3． 星上交换SS-FDMASS-FDMA卫星转发器方框图 从上图可以看出，上行链路和下行链路各包含从上图可以看出，上行链路和下行链路各包含3个波束（空个波束（空分频率复用），星上交换功能由一组滤波器和一个由微波二极分频率复用），星上交换功能由一组滤波器和一个由微波二极管门电路组成的交换矩阵完成。

路由选择与频率分配固定）管门电路组成的交换矩阵完成路由选择与频率分配固定）5.4.3 时分多址技术时分多址技术 在在FDMA系统中，多站共用一个卫星转发器，那么系统中，多站共用一个卫星转发器，那么卫星上转发器的功率放大器要同时放大多个地址的载卫星上转发器的功率放大器要同时放大多个地址的载波，即处于多载波工作状态而卫星转发器中的功率波，即处于多载波工作状态而卫星转发器中的功率放大器又是一个非线性器件，容易产生互调干扰，从放大器又是一个非线性器件，容易产生互调干扰，从而影响卫星功率的有效利用所以人们提出了用时隙而影响卫星功率的有效利用所以人们提出了用时隙区分地址的设想，即区分地址的设想，即TDMA一、 时分多址的概念及其应用特点1．TDMA的基本概念 在按时分多址方式工作的系统中，由于分配给各地球站的在按时分多址方式工作的系统中，由于分配给各地球站的是特定的时隙，而不是特定的频带，因而每个地球站必须在分是特定的时隙，而不是特定的频带，因而每个地球站必须在分配给自己的时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号，并经放配给自己的时隙中用相同的载波频率向卫星发射信号，并经放大后沿下行链路重新发回地面。

大后沿下行链路重新发回地面TDMA系统模型2． TDMA技术的应用特点 TDMA技术有如下优点技术有如下优点—— （（1）不存在）不存在FDMA中的互调问题中的互调问题 （（2）系统容量大，卫星功率利用率高系统容量大，卫星功率利用率高 （（3）提高信号传输质量，有利于综合业务的接入提高信号传输质量，有利于综合业务的接入 （（4）使用灵活使用灵活 虽然存在如上优点，但也存在以下不足虽然存在如上优点，但也存在以下不足—— （（1）必须保持各地球站之间的同步，才能让所有用户实现）必须保持各地球站之间的同步，才能让所有用户实现共享卫星资源的目的共享卫星资源的目的 （（2）要求采用突发解调器（系统中各站在规定的时隙内以）要求采用突发解调器（系统中各站在规定的时隙内以突发的形式发射其已调信号）突发的形式发射其已调信号） （（3）模拟信号需转换成数字信号才能在网络中传输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，系统实现复杂初期的投资较大，系统实现复杂二、 SDMA-SS-TDMA方式 SDMA-SS-TDMA系统称为卫星交换系统称为卫星交换TDMA系统，系统，简称简称SS-TDMA。

由于在卫星交换由于在卫星交换TDMA系统中，多采系统中，多采用多波束来实现空分多址（用多波束来实现空分多址（SDMA），这可以改善系统），这可以改善系统性能为使处于某波束中的地球站与其他波束管辖下的性能为使处于某波束中的地球站与其他波束管辖下的地球站进行直接通信，在射频或中频实现不同地球站进行直接通信，在射频或中频实现不同TDMA载载波之间的交换波之间的交换==>多波束卫星 多波束卫星是指具有多波束天线的卫星这种卫星通常使多波束卫星是指具有多波束天线的卫星这种卫星通常使用在两种环境之下其一，将原一个单一业务区分成若干小区，用在两种环境之下其一，将原一个单一业务区分成若干小区，用高增益天线所发射的点波束分别覆盖这些小区，这样可以减用高增益天线所发射的点波束分别覆盖这些小区，这样可以减小地球站天线的尺寸其二，用多个不同的波束分别覆盖彼此小地球站天线的尺寸其二，用多个不同的波束分别覆盖彼此分开的几个业务区域，这样在卫星功率充裕的情况下，可以实分开的几个业务区域，这样在卫星功率充裕的情况下，可以实现对频率的重复利用，从而使卫星转发器容量成倍地增加现对频率的重复利用，从而使卫星转发器容量成倍地增加。

SDMA-SS-TDMA系统原理图三、多载波TDMA 多载波多载波TDMA（（MC-TDMA）方式是指在一个）方式是指在一个TDMA系统中采用多载波，而在每条载波上以系统中采用多载波，而在每条载波上以TDMA方式工作，可以传送相对较低（几十方式工作，可以传送相对较低（几十kbit/s到到20Mbit/s）的信号速率的信号速率。