第五章 數(shù)字傳輸系統(tǒng)11-30

1、 數(shù)字傳輸是以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞信息，采用數(shù)字傳輸是以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞信息，采用 時(shí)分復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)多路通信。早期的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)分復(fù)用方式實(shí)現(xiàn)多路通信。早期的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò) 主要是主要是數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)，現(xiàn)在的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)主，現(xiàn)在的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)主 要是要是光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)和和衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。后來(lái)發(fā)展起來(lái)。后來(lái)發(fā)展起來(lái) 的的SDHSDH系統(tǒng)系統(tǒng)是現(xiàn)代電信傳輸網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)氖乾F(xiàn)代電信傳輸網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)?基本模式，便于各類數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接?；灸Ｊ剑阌诟黝悢?shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。 第第5 5章章 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 微波中繼接力線路微波中繼接力

2、線路微波中繼接力線路微波中繼接力線路 數(shù)字微波通信是利用微波作為載波攜帶通信信息，數(shù)字微波通信是利用微波作為載波攜帶通信信息， 以數(shù)字信號(hào)形式按中繼接力方式在地面上進(jìn)行的無(wú)以數(shù)字信號(hào)形式按中繼接力方式在地面上進(jìn)行的無(wú) 線電通信。線電通信。 5.1 5.1 數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng) 采用中繼傳輸?shù)脑虿捎弥欣^傳輸?shù)脑?對(duì)于地面上的遠(yuǎn)距離微波通信，采用中繼接力對(duì)于地面上的遠(yuǎn)距離微波通信，采用中繼接力 方式的原因主要有兩個(gè)：方式的原因主要有兩個(gè)： 首先是因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)短，接近于光波，是直線首先是因?yàn)槲⒉úㄩL(zhǎng)短，接近于光波，是直線 傳播，具有視距傳播特性，而地球表面是個(gè)曲面，傳播，具有視距傳播

3、特性，而地球表面是個(gè)曲面， 因此，當(dāng)兩地間通信距離超過(guò)一定數(shù)值時(shí)（一般約因此，當(dāng)兩地間通信距離超過(guò)一定數(shù)值時(shí)（一般約 為為50km50km），電磁波傳播將受到地面的阻擋，為了延），電磁波傳播將受到地面的阻擋，為了延 長(zhǎng)通信距離，就需要在通信兩地之間設(shè)立若干個(gè)中長(zhǎng)通信距離，就需要在通信兩地之間設(shè)立若干個(gè)中 繼站，進(jìn)行電磁波轉(zhuǎn)接。繼站，進(jìn)行電磁波轉(zhuǎn)接。 其次是因?yàn)槲⒉▊鞑ビ袚p耗，隨著通信距離的其次是因?yàn)槲⒉▊鞑ビ袚p耗，隨著通信距離的 增加信號(hào)會(huì)衰減，有必要采用中繼接力方式對(duì)信號(hào)增加信號(hào)會(huì)衰減，有必要采用中繼接力方式對(duì)信號(hào) 逐段接收、放大，然后再送給下一段，從而保證信逐段接收、放大，然后再送給下一段

4、，從而保證信 號(hào)的傳輸質(zhì)量。號(hào)的傳輸質(zhì)量。 數(shù)字微波中繼通信線路示意圖數(shù)字微波中繼通信線路示意圖 數(shù)字微波通信數(shù)字微波通信系統(tǒng)的設(shè)備組成系統(tǒng)的設(shè)備組成 中繼站的頻率配置方案中繼站的頻率配置方案 數(shù)字微波通信的特點(diǎn)數(shù)字微波通信的特點(diǎn) 1.1.頻帶寬容量大頻帶寬容量大 2.2.中繼傳輸組網(wǎng)靈活中繼傳輸組網(wǎng)靈活 3.3.抗干擾性強(qiáng)抗干擾性強(qiáng) 4.4.增益高方向強(qiáng)增益高方向強(qiáng) 5.5.保密性好保密性好 6.6.便于組成數(shù)字通信網(wǎng)便于組成數(shù)字通信網(wǎng) 數(shù)字微波通信數(shù)字微波通信系統(tǒng)實(shí)例系統(tǒng)實(shí)例 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)是數(shù)字微波通信數(shù)字信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)是數(shù)字微波

5、通信 中的關(guān)鍵問(wèn)題。原始數(shù)字信號(hào)（也叫數(shù)字基帶信中的關(guān)鍵問(wèn)題。原始數(shù)字信號(hào)（也叫數(shù)字基帶信 號(hào)）由于含有直流和大量的低頻分量，所以不適號(hào)）由于含有直流和大量的低頻分量，所以不適 合長(zhǎng)距離傳輸。為了能保證數(shù)字信號(hào)的傳輸距離合長(zhǎng)距離傳輸。為了能保證數(shù)字信號(hào)的傳輸距離 和質(zhì)量，我們必須將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，簡(jiǎn)和質(zhì)量，我們必須將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，簡(jiǎn) 稱數(shù)字調(diào)制。稱數(shù)字調(diào)制。 幅移鍵控（幅移鍵控（ASKASK） 在在ASKASK中，載波的幅度隨著數(shù)字基帶信號(hào)的中，載波的幅度隨著數(shù)字基帶信號(hào)的 變化而變化。變化而變化。 頻移鍵控（頻移鍵控（FSKFSK） FSK FSK是用數(shù)字基帶信號(hào)的是用數(shù)字基帶

6、信號(hào)的“1”1”和和“0”0”去鍵去鍵 控頻率不同的兩個(gè)載波。控頻率不同的兩個(gè)載波。 相移鍵控（相移鍵控（PSKPSK） PSKPSK方式是用數(shù)字基帶信號(hào)的方式是用數(shù)字基帶信號(hào)的“1”1”和和“0”0” 碼去鍵控載波的相位。碼去鍵控載波的相位。 三種數(shù)字調(diào)制的信號(hào)波形三種數(shù)字調(diào)制的信號(hào)波形 微波發(fā)信設(shè)備的組成微波發(fā)信設(shè)備的組成 微波收信設(shè)備的組成微波收信設(shè)備的組成 光纖全稱為光導(dǎo)纖維，它是一種能夠通光的、光纖全稱為光導(dǎo)纖維，它是一種能夠通光的、 直徑很細(xì)的透明玻璃絲，是一種新的傳輸介質(zhì)。光直徑很細(xì)的透明玻璃絲，是一種新的傳輸介質(zhì)。光 纖通信是以光波為載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的纖通信是以光波為

7、載波，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的 激光通信，亦即將要傳的電話、電報(bào)、圖象和數(shù)據(jù)激光通信，亦即將要傳的電話、電報(bào)、圖象和數(shù)據(jù) 等信號(hào)先變成光信號(hào)，再經(jīng)由光纖進(jìn)行傳輸或在本等信號(hào)先變成光信號(hào)，再經(jīng)由光纖進(jìn)行傳輸或在本 地進(jìn)行光交換的一種通信方式。地進(jìn)行光交換的一種通信方式。 5.25.2 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 發(fā)展歷史發(fā)展歷史 光纖通信的發(fā)展是以光纖通信的發(fā)展是以19601960年美國(guó)人年美國(guó)人MaimanMaiman發(fā)發(fā) 明的紅寶石激光器，和明的紅寶石激光器，和19661966年英籍華人高錕博士年英籍華人高錕博士 提出利用二氧化硅石英玻璃可制成低損耗光纖的提出利用二氧化硅石英玻璃可制成低損耗光纖

8、的 設(shè)想為基礎(chǔ)的，這種設(shè)想直到設(shè)想為基礎(chǔ)的，這種設(shè)想直到19701970年美國(guó)康寧公年美國(guó)康寧公 司研制出損耗為司研制出損耗為20dB/km20dB/km的光纖，才使光纖進(jìn)行的光纖，才使光纖進(jìn)行 遠(yuǎn)距離傳輸成為可能。自此以后，光纖通信的研遠(yuǎn)距離傳輸成為可能。自此以后，光纖通信的研 究在世界范圍內(nèi)展開并得到迅猛發(fā)展，在短短的究在世界范圍內(nèi)展開并得到迅猛發(fā)展，在短短的 一、二十年中，已從一、二十年中，已從0.85um0.85um短波長(zhǎng)多模光纖發(fā)展短波長(zhǎng)多模光纖發(fā)展 到到1.31um1.31um1.55um1.55um的長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖，同時(shí)開發(fā)的長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纖，同時(shí)開發(fā) 出許多新型光電器件。出許多新

9、型光電器件。 三個(gè)窗口三個(gè)窗口 光波是人們最熟悉的電磁波，其波長(zhǎng)在微米光波是人們最熟悉的電磁波，其波長(zhǎng)在微米 級(jí)、頻率為級(jí)、頻率為101014 14Hz Hz數(shù)量級(jí)。目前光纖通信使用的數(shù)量級(jí)。目前光纖通信使用的 波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)，即波長(zhǎng)為波長(zhǎng)范圍是在近紅外區(qū)，即波長(zhǎng)為0.80.81.8um1.8um。 可分為短波長(zhǎng)波段和長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，短波長(zhǎng)段是指可分為短波長(zhǎng)波段和長(zhǎng)波長(zhǎng)波段，短波長(zhǎng)段是指 波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為0.85um0.85um，長(zhǎng)波長(zhǎng)段是指，長(zhǎng)波長(zhǎng)段是指1.31um1.31um和和1.55um1.55um， 這是目前所采用的三個(gè)通信窗口。這是目前所采用的三個(gè)通信窗口。 光纖通信的特點(diǎn)光纖通信的

10、特點(diǎn) 1.1.頻帶寬容量大頻帶寬容量大 2.2.損耗低傳輸遠(yuǎn)損耗低傳輸遠(yuǎn) 3.3.抗干擾無(wú)串話抗干擾無(wú)串話 4.4.保密性強(qiáng)保密性強(qiáng) 5.5.資源豐富資源豐富 6.6.線徑細(xì)重量輕線徑細(xì)重量輕 7. 容易均衡容易均衡 光纖與光纜光纖與光纜 光纖通信中采用的傳輸媒介是光纖，光光纖通信中采用的傳輸媒介是光纖，光 纖與加強(qiáng)元件、外護(hù)層等組合而成光纜。纖與加強(qiáng)元件、外護(hù)層等組合而成光纜。 光纖導(dǎo)光原理光纖導(dǎo)光原理 包層包層(n(n2 2) ) 芯線芯線(n(n1 1) ) 入射入射 出射出射 光纖是一種介質(zhì)波導(dǎo)，具有把光封閉光纖是一種介質(zhì)波導(dǎo)，具有把光封閉 在其中并沿軸向進(jìn)行傳播的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其在其中并

11、沿軸向進(jìn)行傳播的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其 直徑大約只有直徑大約只有0.1mm0.1mm，它是由兩種折射率不，它是由兩種折射率不 同的玻璃構(gòu)成的。同的玻璃構(gòu)成的。 光纖結(jié)構(gòu)圖光纖結(jié)構(gòu)圖 中心部分是石英玻璃制作的纖芯，纖芯為傳中心部分是石英玻璃制作的纖芯，纖芯為傳 輸光波用。其折射率為輸光波用。其折射率為n n1 1。芯子的外面覆蓋了一。芯子的外面覆蓋了一 層折射率為層折射率為n n2 2的包層，包層的作用是把光波限制的包層，包層的作用是把光波限制 在纖芯之內(nèi)并增加纖芯的強(qiáng)度。在纖芯之內(nèi)并增加纖芯的強(qiáng)度。 光纖的類型光纖的類型 按傳導(dǎo)光波的模數(shù)不同，可將光纖分為按傳導(dǎo)光波的模數(shù)不同，可將光纖分為多模多模 光纖

12、光纖和和單模光纖單模光纖。這里提到的光波的模指的是一。這里提到的光波的模指的是一 種電磁場(chǎng)場(chǎng)形分布。不同模有不同的電磁場(chǎng)場(chǎng)形種電磁場(chǎng)場(chǎng)形分布。不同模有不同的電磁場(chǎng)場(chǎng)形 。光波中的模類似于電波中的諧波。電波諧波有。光波中的模類似于電波中的諧波。電波諧波有 基波、二次諧波、三次諧波等，而光波的模有基基波、二次諧波、三次諧波等，而光波的模有基 模、二次模、三次模等。模、二次模、三次模等。 多模光纖多模光纖 多模光纖的纖芯內(nèi)傳導(dǎo)多個(gè)模的光波，也多模光纖的纖芯內(nèi)傳導(dǎo)多個(gè)模的光波，也 就是說(shuō)這種光纖允許多個(gè)傳導(dǎo)模通過(guò)。多模光就是說(shuō)這種光纖允許多個(gè)傳導(dǎo)模通過(guò)。多模光 纖適用于幾十纖適用于幾十Mbit/sMb

13、it/s到到100Mbit/s100Mbit/s的碼元速率的碼元速率 ，傳輸距離是，傳輸距離是1010到到100km100km左右。多模光纖可以左右。多模光纖可以 分為階躍型多模光纖和漸變型多模光纖。分為階躍型多模光纖和漸變型多模光纖。 單模光纖單模光纖 單模光纖的纖芯中只能傳導(dǎo)光的基模，不存單模光纖的纖芯中只能傳導(dǎo)光的基模，不存 在模間時(shí)延差，因而具有比多模光纖大得多的帶在模間時(shí)延差，因而具有比多模光纖大得多的帶 寬。單模光纖主要用于傳送距離很長(zhǎng)的主干線及寬。單模光纖主要用于傳送距離很長(zhǎng)的主干線及 國(guó)際長(zhǎng)途通信系統(tǒng)，速率為幾個(gè)國(guó)際長(zhǎng)途通信系統(tǒng)，速率為幾個(gè)Gbit/sGbit/s。由于價(jià)。由于

14、價(jià) 格的下降以及對(duì)比特傳輸率的要求不斷提高，單格的下降以及對(duì)比特傳輸率的要求不斷提高，單 模光纖也逐漸被用于原來(lái)使用多模光纖的系統(tǒng)。模光纖也逐漸被用于原來(lái)使用多模光纖的系統(tǒng)。 單模光纖的外徑是單模光纖的外徑是125um125um，它的芯徑一般為，它的芯徑一般為8 8 10um10um，目前用得最多的，目前用得最多的1.31um1.31um單模光纖芯部的最單模光纖芯部的最 大相對(duì)折射率差為大相對(duì)折射率差為0.30.30.4%0.4%。 光纖的傳輸模式光纖的傳輸模式 光纖的分類及主要性能光纖的分類及主要性能 光纖的損耗光纖的損耗 1.1.吸收損耗吸收損耗：吸收損耗是光波通過(guò)光纖材料時(shí)，有吸收損耗是

15、光波通過(guò)光纖材料時(shí)，有 一部分光能變成熱能，造成光功率的損失。造成吸一部分光能變成熱能，造成光功率的損失。造成吸 收損耗的原因很多，但都與光纖材料有關(guān)。吸收損收損耗的原因很多，但都與光纖材料有關(guān)。吸收損 耗分為本征吸收與雜質(zhì)吸收。耗分為本征吸收與雜質(zhì)吸收。 2.2.散射損耗散射損耗：所謂散射，是指光通過(guò)密度或折射率等所謂散射，是指光通過(guò)密度或折射率等 不均勻的物質(zhì)時(shí)，除了在光的傳播方向以外，在其他不均勻的物質(zhì)時(shí)，除了在光的傳播方向以外，在其他 方向也可以看到光，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射損方向也可以看到光，這種現(xiàn)象稱為光的散射。散射損 耗是由于光纖的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或耗是由于光纖

16、的材料、形狀、折射率分布等的缺陷或 不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生色散，由此產(chǎn)生的損不均勻，使光纖中傳導(dǎo)的光發(fā)生色散，由此產(chǎn)生的損 耗為散射損耗。耗為散射損耗。 光纖的色散光纖的色散 由于光纖所傳信號(hào)的不同頻率成分或不同模由于光纖所傳信號(hào)的不同頻率成分或不同模 式成分有不同的傳輸速度，當(dāng)它們到達(dá)終端時(shí)會(huì)式成分有不同的傳輸速度，當(dāng)它們到達(dá)終端時(shí)會(huì) 產(chǎn)生信號(hào)脈沖展寬，從而引起信號(hào)失真，這種物產(chǎn)生信號(hào)脈沖展寬，從而引起信號(hào)失真，這種物 理現(xiàn)象被稱為理現(xiàn)象被稱為光纖色散光纖色散。光纖色散限制了帶寬，。光纖色散限制了帶寬， 而帶寬又直接影響通信線路的容量和傳輸速率，而帶寬又直接影響通信線路的容量和傳輸速率

17、， 因此光纖色散特性也是光纖的一個(gè)性能指標(biāo)。因此光纖色散特性也是光纖的一個(gè)性能指標(biāo)。 從光纖色散產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，色散有從光纖色散產(chǎn)生的機(jī)理來(lái)看，色散有模式色模式色 散散、材料色散材料色散和和波導(dǎo)色散波導(dǎo)色散三種。三種。 光纜的結(jié)構(gòu)光纜的結(jié)構(gòu) 光纜的種類光纜的種類 光纖通信系統(tǒng)的組成光纖通信系統(tǒng)的組成 實(shí)用的光通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此其系統(tǒng)的實(shí)用的光通信系統(tǒng)一般都是雙向的，因此其系統(tǒng)的 組成包含了正、反兩個(gè)方向的基本系統(tǒng)，并且每一端的組成包含了正、反兩個(gè)方向的基本系統(tǒng)，并且每一端的 發(fā)信機(jī)和接收機(jī)做在一起，稱為發(fā)信機(jī)和接收機(jī)做在一起，稱為光端機(jī)光端機(jī)。但作為一個(gè)完。但作為一個(gè)完 整的光纖通信

18、系統(tǒng)，其中還應(yīng)包括：監(jiān)控設(shè)備、脈沖復(fù)整的光纖通信系統(tǒng)，其中還應(yīng)包括：監(jiān)控設(shè)備、脈沖復(fù) 接和脈沖分離設(shè)備、告警設(shè)備、電源設(shè)備等。接和脈沖分離設(shè)備、告警設(shè)備、電源設(shè)備等。 光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī) 光接收機(jī)光接收機(jī) 光中繼器光中繼器 一個(gè)功能最簡(jiǎn)單的中繼器是由一個(gè)沒(méi)有碼型一個(gè)功能最簡(jiǎn)單的中繼器是由一個(gè)沒(méi)有碼型 變換的光接收機(jī)和沒(méi)有均放、碼型變換的光發(fā)射變換的光接收機(jī)和沒(méi)有均放、碼型變換的光發(fā)射 機(jī)相接而成的。機(jī)相接而成的。 波分復(fù)用波分復(fù)用 1 1 （光源）（光源） 2 2 （光源）（光源） n n （光源）（光源） 合波器合波器 1 1 ( (檢測(cè)器檢測(cè)器) ) 分波器分波器 2 2 ( (檢測(cè)器檢測(cè)器

19、) ) n n ( (檢測(cè)器檢測(cè)器) ) 單根光纖單根光纖 由于光纖具有很寬的帶寬，因此可以在一根由于光纖具有很寬的帶寬，因此可以在一根 光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光載波，這就是波分復(fù)用光纖中傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的光載波，這就是波分復(fù)用 ( (WDM)WDM)，它類似于無(wú)線電信道中的頻分復(fù)用。，它類似于無(wú)線電信道中的頻分復(fù)用。 光纖測(cè)量?jī)x表光纖測(cè)量?jī)x表 光纖測(cè)量用具光纖測(cè)量用具 光纖跳線光纖跳線 光纜接頭盒光纜接頭盒 利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的科學(xué)設(shè)想，是在利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的科學(xué)設(shè)想，是在19451945年年1010 月由英國(guó)空軍雷達(dá)專家阿瑟月由英國(guó)空軍雷達(dá)專家阿瑟.C.C.克拉克首先提出的克拉克首先提出的 。他在

20、。他在無(wú)線電世界無(wú)線電世界雜志上發(fā)表的一篇題為雜志上發(fā)表的一篇題為地地 球外的中繼站球外的中繼站的文章中，提出了在靜止軌道上放的文章中，提出了在靜止軌道上放 置三顆衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)全球通信的設(shè)想。但直至置三顆衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)全球通信的設(shè)想。但直至19571957年年 1010月月4 4日，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)日，前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi) 星，人們才真正看到實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的希望。星，人們才真正看到實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的希望。 5.35.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn) 發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間或移動(dòng)用戶之間發(fā)無(wú)

21、線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間或移動(dòng)用戶之間 進(jìn)行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，進(jìn)行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高， 所以經(jīng)過(guò)一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信所以經(jīng)過(guò)一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進(jìn)行長(zhǎng)距離的通信 。用于實(shí)現(xiàn)通信目的的這種人造地球衛(wèi)星被稱為通。用于實(shí)現(xiàn)通信目的的這種人造地球衛(wèi)星被稱為通 信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信是宇宙通信形式之一，采用的是信衛(wèi)星。衛(wèi)星通信是宇宙通信形式之一，采用的是 微波頻段。微波頻段。 衛(wèi)星通信的基本概念衛(wèi)星通信的基本概念 衛(wèi)星通信示意圖衛(wèi)星通信示意圖 通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星 地面站地面站A A 地面站地面站B B Company Logo 42 v 使用微波 v

22、使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā) v 可支持點(diǎn)到多點(diǎn)傳送 地球地球 地面站地面站地面站地面站 C波段波段 4/6 GHz 上行上行5.925 - 6.425 GHz 下行下行3.7 - 4.2 GHz Ku波段波段 12/14 GHz 上行上行14 - 14.5 GHz 下行下行11.7 - 12.2 GHz 應(yīng)用：傳輸電視信號(hào)、遠(yuǎn)距離話音傳輸、組建專用網(wǎng)應(yīng)用：傳輸電視信號(hào)、遠(yuǎn)距離話音傳輸、組建專用網(wǎng) 通信衛(wèi)星：微波中繼站 工作頻段工作頻段 早期的同步通信衛(wèi)星使用的工作頻段主要是早期的同步通信衛(wèi)星使用的工作頻段主要是C C 波段（波段（4/6GHz4/6GHz），因?yàn)楫?dāng)時(shí)同一波段的微波接力通），因?yàn)楫?dāng)時(shí)同

23、一波段的微波接力通 信技術(shù)已比較成熟，開發(fā)費(fèi)用低，并且該波段處于信技術(shù)已比較成熟，開發(fā)費(fèi)用低，并且該波段處于 地球的無(wú)線電窗口范圍內(nèi)，大氣層吸收很小。隨著地球的無(wú)線電窗口范圍內(nèi)，大氣層吸收很小。隨著 通信技術(shù)的發(fā)展和通信業(yè)務(wù)的增加，新的波段不斷通信技術(shù)的發(fā)展和通信業(yè)務(wù)的增加，新的波段不斷 被開發(fā)，目前被開發(fā)，目前KuKu波段（波段（11/14GHz11/14GHz）已大量應(yīng)用于民）已大量應(yīng)用于民 用衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)，用衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)，20/30GHz20/30GHz頻段也已投頻段也已投 入使用。入使用。 Company Logo 44 地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星 v與地面站相對(duì)固定

24、位 置 v使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全 球 36,000 公里公里 地球地球 同步通信衛(wèi)星設(shè)置示意圖同步通信衛(wèi)星設(shè)置示意圖 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 通信距離遠(yuǎn)通信距離遠(yuǎn) 覆蓋面積大覆蓋面積大 通信頻帶寬通信頻帶寬 性能穩(wěn)定可靠性能穩(wěn)定可靠 Company Logo 47 衛(wèi)星通信的新技術(shù) 近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展很快，近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展很快， 為適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的需求，許多新技為適應(yīng)各種業(yè)務(wù)的需求，許多新技 術(shù)、新系統(tǒng)不斷產(chǎn)生。其中已開始術(shù)、新系統(tǒng)不斷產(chǎn)生。其中已開始 應(yīng)用的有應(yīng)用的有VSATVSAT系統(tǒng)、低軌道衛(wèi)星通系統(tǒng)、低軌道衛(wèi)星通 信系統(tǒng)等。信系統(tǒng)等。 6 VSAT6 VSAT衛(wèi)星通信

25、系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) VSAT是英文是英文“Very Small Aperture Terminal” (甚小口徑終端甚小口徑終端)的縮寫，簡(jiǎn)稱小站。的縮寫，簡(jiǎn)稱小站。 所謂所謂VSAT，是指一類具有甚小口徑天線的智能化小，是指一類具有甚小口徑天線的智能化小 型或微型地球站。這類小站可以很方便地安裝在用戶型或微型地球站。這類小站可以很方便地安裝在用戶 處。處。 通常，大量這類小站與一個(gè)大站協(xié)同工作，構(gòu)通常，大量這類小站與一個(gè)大站協(xié)同工作，構(gòu) 成一個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng)成一個(gè)衛(wèi)星通信網(wǎng) 典型的典型的VSAT網(wǎng)是由主站、網(wǎng)是由主站、 衛(wèi)星和許多遠(yuǎn)端小站衛(wèi)星和許多遠(yuǎn)端小站(VSAT) 三部分組成的三部分組成的 6

26、 VSAT6 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) VSAT網(wǎng)構(gòu)成示意圖 6 VSAT6 VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 主站主站(中心站中心站):主站又稱中心站主站又稱中心站(中央站中央站)或樞紐站或樞紐站(HUB)， 主站通常與主計(jì)算機(jī)放在一起或通過(guò)其它主站通常與主計(jì)算機(jī)放在一起或通過(guò)其它(地面或衛(wèi)星地面或衛(wèi)星) 線路與主計(jì)算機(jī)連接。線路與主計(jì)算機(jī)連接。 小站小站(VSAT):VSAT小站由小口徑天線、室外單元和室內(nèi)小站由小口徑天線、室外單元和室內(nèi) 單元組成。單元組成。 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 地面站地面站 監(jiān)控監(jiān)控 管理系統(tǒng)管理系統(tǒng) 測(cè)控測(cè)控 系統(tǒng)系統(tǒng) 通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星 衛(wèi)星

27、通信系統(tǒng)中的通信原理衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的通信原理 通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星 通 信 衛(wèi) 星 是通 信 衛(wèi) 星 是 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的 重要組成部分。重要組成部分。 通信衛(wèi)星的組成通信衛(wèi)星的組成 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)地面指令信號(hào)來(lái)控制衛(wèi)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)地面指令信號(hào)來(lái)控制衛(wèi) 星姿態(tài)和位置等。通信衛(wèi)星的控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星的星姿態(tài)和位置等。通信衛(wèi)星的控制系統(tǒng)包括衛(wèi)星的 位置控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)。位置控制系統(tǒng)和衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)。 (1)(1)位置控制：通常要用位置控制系統(tǒng)來(lái)保證位置控制：通常要用位置控制系統(tǒng)來(lái)保證 衛(wèi)星位置穩(wěn)定，位置控制有時(shí)也稱軌道控制。衛(wèi)星位置穩(wěn)定，位置控制

28、有時(shí)也稱軌道控制。 (2)(2)姿態(tài)控制：為了保持正常通信，要求衛(wèi)星姿態(tài)控制：為了保持正常通信，要求衛(wèi)星 天線波束始終指向地球中心或覆蓋區(qū)中心；同時(shí)，天線波束始終指向地球中心或覆蓋區(qū)中心；同時(shí)， 要求衛(wèi)星上太陽(yáng)能電池板始終朝向太陽(yáng)。這就要對(duì)要求衛(wèi)星上太陽(yáng)能電池板始終朝向太陽(yáng)。這就要對(duì) 衛(wèi)星的姿態(tài)進(jìn)行控制。衛(wèi)星的姿態(tài)進(jìn)行控制。 天線系統(tǒng)天線系統(tǒng) 天線系統(tǒng)是用來(lái)完成通信衛(wèi)星上所有信號(hào)的接天線系統(tǒng)是用來(lái)完成通信衛(wèi)星上所有信號(hào)的接 收和發(fā)射任務(wù)。通信衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括收和發(fā)射任務(wù)。通信衛(wèi)星天線系統(tǒng)包括通信天線通信天線和和 遙測(cè)指令天線遙測(cè)指令天線兩種。它們的作用和其他地面通信設(shè)兩種。它們的作用和其他地面

29、通信設(shè) 備中的天線是一樣的，因此，在外形上與地面設(shè)備備中的天線是一樣的，因此，在外形上與地面設(shè)備 的通信天線沒(méi)有很大的區(qū)別。但是，由于它們是裝的通信天線沒(méi)有很大的區(qū)別。但是，由于它們是裝 在衛(wèi)星上，所以又具有與地面天線不同的特點(diǎn)：體在衛(wèi)星上，所以又具有與地面天線不同的特點(diǎn)：體 積小、重量輕、饋電容易，有便于在衛(wèi)星上組裝的積小、重量輕、饋電容易，有便于在衛(wèi)星上組裝的 結(jié)構(gòu)以及可靠性高和壽命長(zhǎng)等。結(jié)構(gòu)以及可靠性高和壽命長(zhǎng)等。 對(duì)于通信天線，除了上述要求外，還必須作到對(duì)于通信天線，除了上述要求外，還必須作到 增益高，以增加衛(wèi)星的有效輻射功率。同時(shí)，更重增益高，以增加衛(wèi)星的有效輻射功率。同時(shí)，更重 要

30、的是應(yīng)使天線波束永遠(yuǎn)指向地球。為此，在自旋要的是應(yīng)使天線波束永遠(yuǎn)指向地球。為此，在自旋 穩(wěn)定衛(wèi)星中，一般采用消旋技術(shù)。遙測(cè)指令天線通穩(wěn)定衛(wèi)星中，一般采用消旋技術(shù)。遙測(cè)指令天線通 常使用全向天線。常使用全向天線。 遙測(cè)系統(tǒng)遙測(cè)系統(tǒng) 為了保持衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和通信，需要及時(shí)了為了保持衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和通信，需要及時(shí)了 解衛(wèi)星內(nèi)部的各種情況和設(shè)備的工作是否正常。在解衛(wèi)星內(nèi)部的各種情況和設(shè)備的工作是否正常。在 必要時(shí)，應(yīng)該通過(guò)遙測(cè)信號(hào)（即指令信號(hào)）去控制必要時(shí)，應(yīng)該通過(guò)遙測(cè)信號(hào)（即指令信號(hào)）去控制 衛(wèi)星上某些設(shè)備的動(dòng)作；另外，當(dāng)一些部件發(fā)生故衛(wèi)星上某些設(shè)備的動(dòng)作；另外，當(dāng)一些部件發(fā)生故 障時(shí)，還需自動(dòng)將備

31、份件轉(zhuǎn)換上去等。所有這些工障時(shí)，還需自動(dòng)將備份件轉(zhuǎn)換上去等。所有這些工 作都是通過(guò)衛(wèi)星上的遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成。作都是通過(guò)衛(wèi)星上的遙測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成。 轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器 在通信衛(wèi)星的各組成系統(tǒng)中，真正起到在通信衛(wèi)星的各組成系統(tǒng)中，真正起到 衛(wèi)星通信中繼站作用的是通信系統(tǒng)，也叫轉(zhuǎn)衛(wèi)星通信中繼站作用的是通信系統(tǒng)，也叫轉(zhuǎn) 發(fā)器。發(fā)器。 前前 放放 變變 頻頻 器器 中中 放放 限限 幅幅 器器 變變 頻頻 器器 高高 放放 倍頻器倍頻器倍頻器倍頻器本振本振 電源系統(tǒng)電源系統(tǒng) 通信衛(wèi)星的電源一般同時(shí)采用太陽(yáng)通信衛(wèi)星的電源一般同時(shí)采用太陽(yáng) 能電池和化學(xué)電池（或原子能電池）。能電池和化學(xué)電池（或原子能電池）。 通常太陽(yáng)

32、能電池作為常用電源使用，當(dāng)通常太陽(yáng)能電池作為常用電源使用，當(dāng) 衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)( (或者說(shuō)衛(wèi)星日蝕或者說(shuō)衛(wèi)星日蝕) ) 時(shí)，使用化學(xué)電池供電。時(shí)，使用化學(xué)電池供電。 衛(wèi)星地面站衛(wèi)星地面站 地面站的組成地面站的組成 發(fā)射發(fā)射 系統(tǒng)系統(tǒng) 接收接收 系統(tǒng)系統(tǒng) 控制控制 系統(tǒng)系統(tǒng) 終端終端 系統(tǒng)系統(tǒng) 電源電源 系統(tǒng)系統(tǒng) 饋電饋電 設(shè)備設(shè)備 跟蹤跟蹤 設(shè)備設(shè)備 天線系統(tǒng)天線系統(tǒng) 市內(nèi)電話市內(nèi)電話 地面站發(fā)射系統(tǒng)的組成地面站發(fā)射系統(tǒng)的組成 對(duì)模擬信號(hào)一般通過(guò)寬帶調(diào)頻器變成對(duì)模擬信號(hào)一般通過(guò)寬帶調(diào)頻器變成70MHz70MHz的的FMFM 信號(hào)；對(duì)數(shù)字信號(hào)一般經(jīng)過(guò)信號(hào)；對(duì)數(shù)字信號(hào)一般經(jīng)過(guò)P

33、SKPSK調(diào)制器變成調(diào)制器變成70MHz70MHz的的 PSKPSK信號(hào)。緊接著在中頻放大器和中頻濾波器中對(duì)它信號(hào)。緊接著在中頻放大器和中頻濾波器中對(duì)它 們進(jìn)行放大并濾除干擾，然后在上變頻器中變換成微們進(jìn)行放大并濾除干擾，然后在上變頻器中變換成微 波頻段的射頻信號(hào)。波頻段的射頻信號(hào)。 地面站接收系統(tǒng)的組成地面站接收系統(tǒng)的組成 饋電饋電 設(shè)備設(shè)備 低噪聲低噪聲 放大器放大器 傳輸傳輸 放大器放大器 晶體管晶體管 放大器放大器 接收波接收波 分離分離 下變下變 頻器頻器 中頻中頻 放大器放大器 基帶基帶 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 裝置裝置 解解 調(diào)調(diào) 器器 橢圓波導(dǎo)橢圓波導(dǎo) 饋線饋線 地面站電源系統(tǒng)地面站電源系統(tǒng)

34、 一般情況下使用交流市電供電一般情況下使用交流市電供電 偶然斷電時(shí)使用蓄電池供電偶然斷電時(shí)使用蓄電池供電 長(zhǎng)期或定期斷電時(shí)使用柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期或定期斷電時(shí)使用柴油發(fā)電機(jī) 電源機(jī)柜與蓄電池電源機(jī)柜與蓄電池 衛(wèi)星通信的多址技術(shù)衛(wèi)星通信的多址技術(shù) 當(dāng)進(jìn)行衛(wèi)星通信的地面站數(shù)目很多時(shí)，如何保當(dāng)進(jìn)行衛(wèi)星通信的地面站數(shù)目很多時(shí)，如何保 證這些地面站發(fā)射的信號(hào)通過(guò)同一顆衛(wèi)星而不致于證這些地面站發(fā)射的信號(hào)通過(guò)同一顆衛(wèi)星而不致于 相互干擾，這是一個(gè)多址技術(shù)問(wèn)題。這就要求各個(gè)相互干擾，這是一個(gè)多址技術(shù)問(wèn)題。這就要求各個(gè) 地面站發(fā)向其他地面站的信號(hào)之間必須有區(qū)別，目地面站發(fā)向其他地面站的信號(hào)之間必須有區(qū)別，目 前主要從

35、信號(hào)的頻率、信號(hào)通過(guò)的時(shí)間、信號(hào)波束前主要從信號(hào)的頻率、信號(hào)通過(guò)的時(shí)間、信號(hào)波束 空間以及數(shù)字信號(hào)的碼型上來(lái)區(qū)分，相應(yīng)的多址連空間以及數(shù)字信號(hào)的碼型上來(lái)區(qū)分，相應(yīng)的多址連 接方式分別被稱為頻分多址（接方式分別被稱為頻分多址（FDMAFDMA）、時(shí)分多址）、時(shí)分多址 (TDMA)(TDMA)、空分多址、空分多址(SDMA)(SDMA)、和碼分多址、和碼分多址(CDMA)(CDMA)。 頻分多址頻分多址 時(shí)分多址時(shí)分多址 時(shí)分多址（時(shí)分多址（TDMATDMA）是將通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)在）是將通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)在 時(shí)間上分成時(shí)間上分成“幀幀”來(lái)進(jìn)行多址劃分的，在一幀內(nèi)又劃來(lái)進(jìn)行多址劃分的，在一幀內(nèi)

36、又劃 分成若干個(gè)時(shí)隙，將這些時(shí)隙分配給地面站，只允許分成若干個(gè)時(shí)隙，將這些時(shí)隙分配給地面站，只允許 各地面站在所規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射信號(hào)。各地面站在所規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)射信號(hào)。 碼分多址碼分多址 碼分多址方式（碼分多址方式（CDMACDMA）的原理是：利用自相關(guān)性）的原理是：利用自相關(guān)性 非常強(qiáng)而互相關(guān)性非常弱的周期性碼序列作為地址信非常強(qiáng)而互相關(guān)性非常弱的周期性碼序列作為地址信 息，對(duì)被用戶信息調(diào)制過(guò)的已調(diào)波進(jìn)行再次調(diào)制，使息，對(duì)被用戶信息調(diào)制過(guò)的已調(diào)波進(jìn)行再次調(diào)制，使 其頻譜大為展寬（稱為擴(kuò)頻）；經(jīng)衛(wèi)星信道傳輸后，其頻譜大為展寬（稱為擴(kuò)頻）；經(jīng)衛(wèi)星信道傳輸后， 在接收端以本地產(chǎn)生的已知的地址碼為參

37、考，根據(jù)相在接收端以本地產(chǎn)生的已知的地址碼為參考，根據(jù)相 關(guān)性的差異對(duì)收到的所有信號(hào)進(jìn)行鑒別，從中將地址關(guān)性的差異對(duì)收到的所有信號(hào)進(jìn)行鑒別，從中將地址 碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號(hào)還原為窄帶而選碼與本地地址碼完全一致的寬帶信號(hào)還原為窄帶而選 出，其它與本地地址碼無(wú)關(guān)的信號(hào)則仍保持或擴(kuò)展為出，其它與本地地址碼無(wú)關(guān)的信號(hào)則仍保持或擴(kuò)展為 寬帶信號(hào)而濾去。寬帶信號(hào)而濾去。 空分多址空分多址 空分多址（空分多址（SDMASDMA）是指在衛(wèi)星上安裝多個(gè)天）是指在衛(wèi)星上安裝多個(gè)天 線，這些天線的波束分別指向地球表面上的不同線，這些天線的波束分別指向地球表面上的不同 區(qū)域。不同區(qū)域的地面站所發(fā)射的電波在

38、空間不區(qū)域。不同區(qū)域的地面站所發(fā)射的電波在空間不 會(huì)互相重疊，即使在同一時(shí)間、不同區(qū)域的地面會(huì)互相重疊，即使在同一時(shí)間、不同區(qū)域的地面 站使用相同的頻率來(lái)工作，它們之間也不會(huì)形成站使用相同的頻率來(lái)工作，它們之間也不會(huì)形成 干擾。干擾。 四種多址技術(shù)的比較四種多址技術(shù)的比較 低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng) 低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱LEOLEO， 由距地面高度由距地面高度5005001500Km1500Km左右的眾多左右的眾多 衛(wèi)星組成，運(yùn)行在多個(gè)軌道上，與地衛(wèi)星組成，運(yùn)行在多個(gè)軌道上，與地 球自轉(zhuǎn)不能保持同步，所以也叫非同球自轉(zhuǎn)不能保持同步，所以也叫非同 步衛(wèi)星通信

39、系統(tǒng)。步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） GPS定位技術(shù)是利用高空中的定位技術(shù)是利用高空中的GPS衛(wèi)星，向地面發(fā)射衛(wèi)星，向地面發(fā)射 載頻無(wú)線電測(cè)距信號(hào)，由地面上用戶接收機(jī)實(shí)時(shí)地連載頻無(wú)線電測(cè)距信號(hào)，由地面上用戶接收機(jī)實(shí)時(shí)地連 續(xù)接收，并計(jì)算出接收機(jī)天線所在的位置。續(xù)接收，并計(jì)算出接收機(jī)天線所在的位置。 GPS定位系統(tǒng)是由以下三個(gè)部分組成：定位系統(tǒng)是由以下三個(gè)部分組成： （1）GPS衛(wèi)星星座（空間部分）衛(wèi)星星座（空間部分） （2）地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分） （3）GPS信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分） 7.

40、7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） GPS系統(tǒng)的空間部系統(tǒng)的空間部 分由分由GPS衛(wèi)星組成衛(wèi)星組成 ，稱為衛(wèi)星星座。，稱為衛(wèi)星星座。 衛(wèi)星星座的分布設(shè)衛(wèi)星星座的分布設(shè) 置要保證地球上任置要保證地球上任 何地點(diǎn)，任何時(shí)刻何地點(diǎn)，任何時(shí)刻 至少可以同時(shí)觀測(cè)至少可以同時(shí)觀測(cè) 到四顆衛(wèi)星。到四顆衛(wèi)星。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） GPS衛(wèi)星的基本功能衛(wèi)星的基本功能 1 接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，接收接收和存儲(chǔ)由地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息，接收 并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令。并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令。 2

41、 利用衛(wèi)星上的微處理機(jī)，對(duì)部分必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行利用衛(wèi)星上的微處理機(jī)，對(duì)部分必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理。處理。 3 通過(guò)星載的原子鐘提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)星載的原子鐘提供精密的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。 4 向用戶發(fā)送定位信息。向用戶發(fā)送定位信息。 5 在地面監(jiān)控站的指令下，通過(guò)推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星姿在地面監(jiān)控站的指令下，通過(guò)推進(jìn)器調(diào)整衛(wèi)星姿 態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。態(tài)和啟用備用衛(wèi)星。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） GPS地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控部分 GPS的地面監(jiān)控部分由分布在全球的的地面監(jiān)控部分由分布在全球的5個(gè)地面站組個(gè)地面站組 成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站（成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站（5個(gè)）、主控站（個(gè)）、主

42、控站（1個(gè)）個(gè)） 和注入站（和注入站（3個(gè)）個(gè)） 1、 監(jiān)測(cè)站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集 中心。觀測(cè)資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲(chǔ)并傳中心。觀測(cè)資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲(chǔ)并傳 輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） 2、 主控站主控站 除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)：除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)： 1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)資料，推算編制各衛(wèi)）根據(jù)本站和其它監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)資料，推算編制各衛(wèi) 星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送星的星歷、衛(wèi)星鐘差

43、和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送 到注入站。到注入站。 2）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測(cè)站和）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測(cè)站和GPS 衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，測(cè)出其衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，測(cè)出其 間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站。間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站。 3）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。 4）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星。）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） 3、注入站：、注入站： 主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控

44、站推算和編制的主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的 衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到 相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。 整個(gè)整個(gè)GPS系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無(wú)人值系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無(wú)人值 守。各站間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī)守。各站間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī) 的驅(qū)動(dòng)和控制下，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化。的驅(qū)動(dòng)和控制下，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化。 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） 接收機(jī) 調(diào)制 解調(diào)器

45、 銫鐘氣象傳感器 監(jiān)測(cè)站 觀測(cè)星歷 與時(shí)鐘 主控站 計(jì)算誤差 編算注入 導(dǎo)航電文 調(diào)制解調(diào)器 高功率 放大器 指令發(fā)生器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部設(shè)備 注入站 數(shù)據(jù)處理機(jī) 數(shù) 據(jù) 處理機(jī) L1 L2 S波段波段 GPS衛(wèi)星衛(wèi)星GPS衛(wèi)星衛(wèi)星 7. 7. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPSGPS） GPS用戶設(shè)備部分用戶設(shè)備部分 用戶部分組成用戶部分組成:GPS信號(hào)接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備信號(hào)接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備 GPS接收機(jī)接收機(jī):接收、跟蹤、變換和測(cè)量接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的無(wú)線信號(hào)的無(wú)線 電設(shè)備電設(shè)備 GPS接收機(jī)的組成接收機(jī)的組成:天線、接收機(jī)、處理器、控制顯示天線、接收機(jī)、處理器、控制顯示 單元

46、、電源單元、電源 GPS接收機(jī)的作用接收機(jī)的作用:接收接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)， 以獲得必要的定位信息和觀測(cè)量，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理而以獲得必要的定位信息和觀測(cè)量，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理而 完成定位工作完成定位工作 LEOLEO系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn) 衰耗小時(shí)延短衰耗小時(shí)延短 通信質(zhì)量好通信質(zhì)量好 容量大容量大 發(fā)射成本低發(fā)射成本低 移動(dòng)終端小型化移動(dòng)終端小型化 LEOLEO系統(tǒng)的原理系統(tǒng)的原理 LEO LEO系統(tǒng)與地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的系統(tǒng)與地面蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的 基本原理相似，都采用劃分小區(qū)和重復(fù)使基本原理相似，都采用劃分小區(qū)和重復(fù)使 用頻率的方法進(jìn)行通信。不同的是用頻率的方法

47、進(jìn)行通信。不同的是LEOLEO系系 統(tǒng)相當(dāng)于把基站安裝在天空上，一個(gè)衛(wèi)星統(tǒng)相當(dāng)于把基站安裝在天空上，一個(gè)衛(wèi)星 就相當(dāng)于一個(gè)基站。由于天線和中繼器等就相當(dāng)于一個(gè)基站。由于天線和中繼器等 都安裝在衛(wèi)星上，所以隨著衛(wèi)星的移動(dòng)，都安裝在衛(wèi)星上，所以隨著衛(wèi)星的移動(dòng)， 基站、天線等都是不停地移動(dòng)著的。基站、天線等都是不停地移動(dòng)著的。 典型應(yīng)用系統(tǒng)典型應(yīng)用系統(tǒng) 銥系統(tǒng)銥系統(tǒng) 全球星系統(tǒng)全球星系統(tǒng) 海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)海事衛(wèi)星通信系統(tǒng) 現(xiàn)代通信的傳輸網(wǎng)是由傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共現(xiàn)代通信的傳輸網(wǎng)是由傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共 同構(gòu)成的。傳輸設(shè)備負(fù)責(zé)完成傳輸任務(wù)，可以是光同構(gòu)成的。傳輸設(shè)備負(fù)責(zé)完成傳輸任務(wù)，可以是光 纖傳輸系

48、統(tǒng)，也可以是數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星傳纖傳輸系統(tǒng)，也可以是數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星傳 輸系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)完成信號(hào)的復(fù)接、分接或輸系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)完成信號(hào)的復(fù)接、分接或 交叉連接等多種功能。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)面向不同的設(shè)備，交叉連接等多種功能。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)面向不同的設(shè)備， 必須有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的接口標(biāo)準(zhǔn)，必須有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的接口標(biāo)準(zhǔn)，SDHSDH技術(shù)解決了這技術(shù)解決了這 個(gè)問(wèn)題。個(gè)問(wèn)題。 5.4 SDH5.4 SDH傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量、在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量、 提高傳輸效率，常常需要將若干個(gè)低速數(shù)字信提高傳輸效率，常常需要將若干個(gè)低速數(shù)字信 號(hào)合并成一個(gè)高速數(shù)字

49、信號(hào)流，以便在高速信號(hào)合并成一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)流，以便在高速信 道中傳輸。數(shù)字復(fù)接技術(shù)就是解決這一問(wèn)題的道中傳輸。數(shù)字復(fù)接技術(shù)就是解決這一問(wèn)題的 技術(shù)之一。技術(shù)之一。 數(shù)字復(fù)接技術(shù)數(shù)字復(fù)接技術(shù) PCM30/32 PCM30/32系統(tǒng)采用的是時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將系統(tǒng)采用的是時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將 3030路話音信號(hào)復(fù)接成速率為路話音信號(hào)復(fù)接成速率為2.048Mbit/s2.048Mbit/s的群路的群路 信號(hào)，稱為基群或信號(hào)，稱為基群或一次群一次群。為了提高傳輸效率。為了提高傳輸效率 ，可以再把一次群信號(hào)復(fù)接成更高速率的數(shù)字，可以再把一次群信號(hào)復(fù)接成更高速率的數(shù)字 信號(hào)。數(shù)字復(fù)接系列按傳輸速率不同，分別稱信

50、號(hào)。數(shù)字復(fù)接系列按傳輸速率不同，分別稱 為為二次群二次群、三次群三次群、四次群四次群等。我國(guó)一、二、等。我國(guó)一、二、 三、四次群三、四次群( (分別稱為分別稱為ElEl、E2E2、E3E3、E4)E4)的速率的速率 常簡(jiǎn)稱為常簡(jiǎn)稱為2M2M、8M8M、34M34M、140M140M。 數(shù)字復(fù)接系列數(shù)字復(fù)接系列 常用的復(fù)接方法有兩種：同步復(fù)接和異步復(fù)接。常用的復(fù)接方法有兩種：同步復(fù)接和異步復(fù)接。 同步復(fù)接同步復(fù)接是用一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘來(lái)控制被復(fù)接是用一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘來(lái)控制被復(fù)接 的幾個(gè)低次群信號(hào)，使這幾個(gè)低次群的碼速統(tǒng)一在主的幾個(gè)低次群信號(hào)，使這幾個(gè)低次群的碼速統(tǒng)一在主 時(shí)鐘的頻率上，達(dá)到同頻、同相。時(shí)鐘的頻率上，達(dá)到同頻、同相。 異步復(fù)接異步復(fù)接是各低次群使用各自的時(shí)鐘是各低次群使用各自的時(shí)鐘, ,因此各低因此各低 次群的碼速率不同。此時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行碼速調(diào)整，使各次群的碼速率不同。此時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行碼速調(diào)整，使各 低次群碼速達(dá)到一致低次群碼速達(dá)到一致, ,然后再進(jìn)行同步復(fù)接。然后再進(jìn)行同步復(fù)接。 同步和異步復(fù)接同步和異步復(fù)接 PCMPCM技術(shù)在復(fù)接成一次群