第三章航天器通信內(nèi)容之遙感和衛(wèi)星通信

ContentsofSpacecraftCommunication（Remotesensingandsatellitecommunication）(遙感和衛(wèi)星通信)1RemoteSensingImageMicrowaveImagingTechnology（微波成像）Microwave:electromagneticwaveswithfrequencyof300MHz~300GHz,correspondingtoawavelengthof1m~1mm;withahighfrequencyandfrequencybandwidth,largeinformationcapacity,andsmallwavelength,itcanpenetratetheionosphere（電離）andhasgooddirectionfeatures.MicrowaveImaging:Aimagingmeanusingmicrowaveastheinformationcarrier.Theory:Usemicrowavetoirradiate(照射)theobject,andthenreconstructtheobjectoritspermittivity（介電常數(shù)）distributionbymeasuringtheexternalscattered（散射）fieldoftheobject.2SyntheticApertureRadar(SAR)合成孔徑雷達(dá)

Usingtherelativemotionoftheradarandthetarget,synthesize（合成）arealsmallsizeantennaaperture（孔徑）asalargeequivalent（等價(jià)的）antennaapertureradar.

Characteristic:Highresolution,canworkaroundtheclock（全天候）,canefficientlyidentifycamouflage(偽裝)andpenetratecovering(穿透掩蓋物)Purpose:Aerialsurvey航空測(cè)量,aerialremotesensing航空遙感,satelliteoceanobservations衛(wèi)星海洋觀測(cè),spacesurveillance航天偵察,imagematchingguidance圖像匹配制導(dǎo)DeepSpaceExploration:Explorethegeologicalstructure地質(zhì)結(jié)構(gòu)oftheMoonandtheVenus3Three-dimensionalDigitalImaging（三維數(shù)字成像）Formatdigitalimagewiththethree-dimensionalcoordinates（坐標(biāo)）ofgroundtargets.Theory:Whileobtainingmulti-bandspectralthatreflectsgroundtargetsradiation（輻射）’senergyinformation,synchronouslyacquirethevariousdataandparametersaboutearthpositioning(X,Y,Z).Bysimplesynchronouscalculationandreal-timeprocessing,sothatinindigitalimage,eachpixel象元constitutedofmulti-bandspectralenergyinformationofgroundtargetscontainsthree-dimensionalgeographiccoordinatevalues??(X,Y,Z).4Hyperspectral（高光譜）ImageSpectralresolutionintherangeofmagnitude(量級(jí))λ/10Intheelectromagneticspectrum:visible可見,nearinfrared近紅外,themid-infrared中紅外andthermalinfraredrange熱紅外Acontinuousimagedatatechnologybygettingalotofverynarrowspectral.Whileacquirethesurfaceoftheimageinformation,alsoobtainspectralinformation.Itfirstlycombinesthespectraandimage,andcontainsawealthoftripleInformationincludingspace,radiationandspectral.5Theimageinformationmayreflectthequalityoftheexternalcharacteristicsofsize,shape,defects（瑕疵）,sample,whileSpectralinformationcanfullyreflectthedifferencesinthephysicalstructureandchemicalcompositionofthesampleinterior（本質(zhì)）.6OthercontentsofDeepSpaceCommunicationSound:VoicebetweenAstronautsandgroundSpacecraftsoundmonitorSoundonotherplanetsData:EquipmentmonitoringdataScientificexperimentaldataScientificMetrology（計(jì)量）andSurveying（測(cè)繪）data7衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信，簡(jiǎn)單的說就是地球上（包括地面、水面和低層大氣中）的無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，以此來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地球站之間通信的一種通信方式無線通信方式可以承載多種通信業(yè)務(wù)是當(dāng)今社會(huì)重要的通信手段之一8衛(wèi)星通信示意圖9（1）軌道形狀圓形：地球的中心處于圓形軌道的圓心橢圓形：地球的中心應(yīng)處于橢圓軌道一個(gè)焦點(diǎn)上（2）衛(wèi)星軌道傾角赤道軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面重合，即軌道傾角為0°極地軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球南北極的軸線重合，即軌道傾角為90°傾斜軌道：衛(wèi)星軌道平面與地球赤道平面之間的夾角在0°～90°之間

衛(wèi)星的軌道10（3）衛(wèi)星軌道離地面的高度按衛(wèi)星軌道離地面的高度分成：低軌道（LEO）。高度為500km～2000km或500km～3000km（許多在1500km以下），運(yùn)行周期約2～4小時(shí)中軌道（MEO）。高度為2000km～20000km或3000km～20000km，周期約為5h～6h（對(duì)約10000km高度而言）高軌道（HEO）。通常高度在20000km以上，周期大于12h。

11（4）

同步衛(wèi)星（靜止衛(wèi)星）何謂同步衛(wèi)星：衛(wèi)星的軌道與地球赤道平面相重合、且離地球表面高度為35786.6km的圓形軌道上沿與地球的自轉(zhuǎn)方向相同的方向飛行，則衛(wèi)星繞地球一周的時(shí)間為23小時(shí)56分04秒。同步衛(wèi)星的通信范圍衛(wèi)星所能照射的地球上區(qū)域

全球表面積的42.4%

1213衛(wèi)星通信工作頻段地球站發(fā)射，通信衛(wèi)星接收所使用的頻率叫做上行頻率；通信衛(wèi)星發(fā)射，地球站接收所使用的頻率叫做下行頻率。衛(wèi)星通信上下行通信頻率衛(wèi)星通信的工作頻段常用：上（下）行（線）／下（上）行（線）頻段來表示

比如，6／4GHz頻段

上下行分開是為了免于相互干擾。目前大都實(shí)用C波段的6／4GHz頻段上行頻率為5.925～6.425GHz；下行頻段為3.7～4.2GHz。可用帶寬500MHz，可設(shè)12個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，40MHz/轉(zhuǎn)發(fā)器，14政府、軍事：x頻段的8／7GHz頻段上行頻率為7.9GHz～8.4GHz下行頻率為7.25~7.75GHz。

這樣，將民間衛(wèi)星通信頻段和政府部門、軍事部門衛(wèi)星通信頻段分開，可以避免相互之間的干擾。

15ku頻段的14／11GHz頻段上行頻率為14～14.5GHz下行頻率為11.7～12.2GHz，或?yàn)?0.95～11.2GHz和11.45GHz～11.7GHz并已用于衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)中。目前衛(wèi)星通信又使用ka頻段的30／20GHz頻段，

上行頻率為27.5~31GHz下行頻率為17.7～21.2GHz；可利用帶寬可達(dá)3500MHz16

衛(wèi)星通信的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)，而通信的成本與通信距離無關(guān)。

利用靜止衛(wèi)星單跳最大通信距離達(dá)1800km。建站費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用不應(yīng)通信站之間的距離不同而改變，通信覆蓋面積大，具有多址通信能力一顆同步衛(wèi)星可覆蓋地球表面積的42%左右，在這個(gè)覆蓋范圍內(nèi)的地球站，不論是地面、海上或空間，都可同時(shí)共用這一顆通信衛(wèi)星來轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)雙邊和多邊通信。這種同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向、多個(gè)地球站之間直接通信的特性稱為多址連接。17通信頻率寬，傳輸容量大，適于多種業(yè)務(wù)傳輸

由于衛(wèi)星使用微波頻段，因而可使用頻帶寬，通信容量大，適于傳送電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、寬帶電視等多種業(yè)務(wù)。一顆衛(wèi)星的通信容量達(dá)數(shù)千以至上萬路電話，其通信容量?jī)H次于光纖通信。通信線路穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高

衛(wèi)星通信的電波主要是在大氣層以外的宇宙空間傳輸，而宇宙空間差不多處于理想的真空狀態(tài)，因此電波傳輸比較穩(wěn)定，受天氣、季節(jié)或人為干擾的影響小，所以衛(wèi)星通信穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高，衛(wèi)星線路的暢通率都在99.8%以上。通信電路靈活衛(wèi)星通信不受地形、地貌等自然條件的影響，如丘陵、沙漠、叢林、高空及海洋上都能實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信。18衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍長(zhǎng)途電話、傳真電視廣播、娛樂計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)電視會(huì)議、電話會(huì)議交互型遠(yuǎn)程教育醫(yī)療數(shù)據(jù)應(yīng)急業(yè)務(wù)、新聞廣播交通信息、船舶、飛機(jī)的航行數(shù)據(jù)及軍事通信等19衛(wèi)星通信和地面通信的對(duì)比名稱衛(wèi)星通信地面通信覆蓋范圍廣泛局部傳輸方式一跳或兩跳多結(jié)點(diǎn)接力固定資費(fèi)低高傳輸質(zhì)量高高設(shè)備投資低低端站搬遷靈活搬動(dòng)、自動(dòng)開通有限區(qū)域內(nèi)搬動(dòng)，申請(qǐng)之后開通20通信衛(wèi)星的外觀（一）21通信衛(wèi)星的外觀（二）22通信衛(wèi)星與地球站1．通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的核心，由通信裝置及其輔助設(shè)備組成。通信裝置包括衛(wèi)星天線和通信轉(zhuǎn)發(fā)器，輔助設(shè)備由姿態(tài)控制（跟蹤、遙測(cè)與指令分系統(tǒng)）、電源等輔助設(shè)備組成。

231)衛(wèi)星天線通信衛(wèi)星上使用的天線有兩種類型：全向測(cè)控天線和定向通信天線(1)全向測(cè)控天線用來接收地球站發(fā)給衛(wèi)星的指令，并向地球站發(fā)送遙測(cè)數(shù)據(jù)和信號(hào)。以便在任意衛(wèi)星姿態(tài)可靠地接收指令和向地面發(fā)射遙測(cè)數(shù)據(jù)及信號(hào)；當(dāng)衛(wèi)星收到指令后，將它送到控制單元，以調(diào)整衛(wèi)星的運(yùn)行軌道和衛(wèi)星的自旋姿態(tài)，使衛(wèi)星天線準(zhǔn)確地指向地球上的波束覆蓋區(qū)。24(2)定向通信天線它與地面微波通信天線類似。參見圖5-29，按照天線發(fā)射電磁波束所覆蓋地面區(qū)域的大小，可將定向通信天線分為以下三類：252)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器

通信用的轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星上的主要設(shè)備，直接起中繼站作用的部分。完成接收、處理、發(fā)射信號(hào)作用。對(duì)衛(wèi)星通信而言，轉(zhuǎn)發(fā)器是一臺(tái)寬頻帶的微波收發(fā)信機(jī)；在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)發(fā)器給系統(tǒng)引進(jìn)的附加噪聲和失真應(yīng)該盡可能小，并能夠提供足夠的功率放大能力，以輸出足夠的微波信號(hào)功率，有效、可靠地為地球站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)26轉(zhuǎn)發(fā)器功能可簡(jiǎn)述如下：從發(fā)送地球站發(fā)出的上行頻率信號(hào)，經(jīng)衛(wèi)星的接收天線接收及雙工器后被送入低噪聲放大器放大。然后經(jīng)頻率變換器變換成下行頻率，再經(jīng)功率放大器放大后通過雙工器由同一通信天線發(fā)向地球站。其中，雙工器對(duì)發(fā)送和接收的信號(hào)進(jìn)行隔離，而變頻處理是為了使上行信號(hào)和下行信號(hào)工作頻率是不同的，其原因是為避免在衛(wèi)星通信天線中產(chǎn)生同頻信號(hào)干擾。由此可見，轉(zhuǎn)發(fā)器的功能并不僅僅是簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，而且還要對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的微波信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。27衛(wèi)星上轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量各不相同，通常把衛(wèi)星的整個(gè)工作頻帶劃分為多個(gè)信道，每個(gè)信道占用不同的頻帶，并且有各自的功放。信道數(shù)目就是該衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)目。例如，IS-Ⅳ衛(wèi)星把整個(gè)通信頻帶（500MHz）劃分為12個(gè)信道，因此該衛(wèi)星共有12個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。283)軌道校正與姿態(tài)控制（跟蹤、遙測(cè)與指令分系統(tǒng)）衛(wèi)星在其軌道上運(yùn)行時(shí)，由于受到地球、月亮、太陽等引力的作用而緩緩移動(dòng)，使衛(wèi)星偏離預(yù)定的軌道而產(chǎn)生“攝動(dòng)”，并使衛(wèi)星不能保持一定的姿態(tài)而翻滾。攝動(dòng)：由于地球、太陽、月球等引力和大氣阻力影響造成的衛(wèi)星軌道參數(shù)的變化，導(dǎo)致衛(wèi)星偏離軌道、產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象?？赏ㄟ^跟蹤、遙測(cè)與指令系統(tǒng)來完成29遙測(cè)設(shè)備是用各種傳感器和敏感元件等器件不斷測(cè)得有關(guān)衛(wèi)星姿態(tài)及星內(nèi)各部分工作狀態(tài)等的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，通過專用的發(fā)射機(jī)和天線發(fā)給地面的跟蹤、遙測(cè)指令系統(tǒng)。地面的跟蹤、遙測(cè)指令系統(tǒng)接收并檢測(cè)出衛(wèi)星發(fā)來的遙測(cè)信號(hào)，轉(zhuǎn)送給衛(wèi)星監(jiān)控中心進(jìn)行分析和處理，然后再由地面的跟蹤、遙測(cè)指令系統(tǒng)向衛(wèi)星發(fā)出有關(guān)姿態(tài)和位置校正、星體內(nèi)溫度調(diào)節(jié)、主備用部件切換、轉(zhuǎn)發(fā)器增益換檔等控制指令信號(hào)。

30指令設(shè)備專門用來接收地面的跟蹤、遙測(cè)指令系統(tǒng)發(fā)給衛(wèi)星的指令，進(jìn)行解調(diào)與譯碼后儲(chǔ)存起來，并經(jīng)遙測(cè)設(shè)備發(fā)回地面進(jìn)行校對(duì)。在核實(shí)無誤后發(fā)出"指令執(zhí)行"信號(hào)，指令設(shè)備收到后，再將儲(chǔ)存的各種指令發(fā)送到控制分系統(tǒng)，再由各執(zhí)行機(jī)構(gòu)正確地完成控制動(dòng)作。

31衛(wèi)星在軌道上的漂移(攝動(dòng))，必須予以定期(一月左右)的校正，否則產(chǎn)生的不良后果:①軌道上相鄰位置的衛(wèi)星如果漂移太近，電波波束將產(chǎn)生鄰星干擾；②對(duì)于大天線的地球站，波束寬度很窄(比如，30m的A型天線，波束寬為0.18°)。天線自動(dòng)跟蹤有一定范圍，衛(wèi)星過大的偏離軌道將使波束不能對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星?？朔海ㄐＵl(wèi)星軌道的方法）啟動(dòng)星體上多個(gè)有不同方向噴嘴的小火箭。靜止通信衛(wèi)星上的控制分系統(tǒng)是由一系列機(jī)械的或電子的可控調(diào)整裝置組成，如各種噴氣推進(jìn)器、驅(qū)動(dòng)裝置、加熱及散熱裝置，各種轉(zhuǎn)換開關(guān)等等。他是在跟蹤、遙測(cè)指令系統(tǒng)的指令控制下完成對(duì)衛(wèi)星的各種控制。32衛(wèi)星在軌道上不能保持正常的姿態(tài)(產(chǎn)生翻滾)，將使通信用天線的波束不能對(duì)準(zhǔn)地球，使通信無法進(jìn)行。姿態(tài)控制的方法分星體自旋穩(wěn)定方式和三軸姿勢(shì)控制方式兩種。自旋穩(wěn)定方式是讓衛(wèi)星以一個(gè)慣性主軸為中心旋轉(zhuǎn)，利用陀螺旋轉(zhuǎn)原理(慧星穩(wěn)定姿勢(shì)的原理)來穩(wěn)定衛(wèi)星的姿勢(shì)。三軸姿勢(shì)控制方式比旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定方式其控制要復(fù)雜一些，但由于能搭載大的太陽能電池板，所以隨著衛(wèi)星的大功率化，三軸姿勢(shì)控制方式已成主流。

334)衛(wèi)星上的電源星蝕衛(wèi)星上的電源有太陽能電池和化學(xué)蓄電池、原子能電池等。目前仍以太陽能電池和化學(xué)電池（鎳隔蓄電池）為主。國(guó)際衛(wèi)星7號(hào)(IS－Ⅶ)的電池單元片固定在兩塊長(zhǎng)度為10m的臂面板上，可提供3900W的功率。太陽能電池是把太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置。大多用N－P型單晶硅薄片貼在星體表面的絕緣膜上或?qū)Ｓ玫姆迳希瑢⒏髌碾姌O適當(dāng)分組串、并聯(lián)起來，構(gòu)成輸出功率較大的太陽能電池陣。但它的輸出的電壓很不穩(wěn)定，須經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器后才能使用。

34在有太陽照射時(shí)，用太陽能電池供電并使化學(xué)電池充電，而星上備有的蓄電池是供衛(wèi)星產(chǎn)生日蝕時(shí)使用的。這里所謂“日蝕”(也稱星蝕)，是每年春分和秋分前后在每天午夜后的十～幾十分鐘內(nèi)(最長(zhǎng)76分鐘)，衛(wèi)星、地球和太陽將共處在一條直線上，此時(shí)衛(wèi)星處于地球的陰影區(qū)內(nèi)，即發(fā)生了“日蝕”。衛(wèi)星的壽命主要取決于太陽能電池的壽命、星載燃料的消耗(作軌道校正等控制機(jī)構(gòu)的能源)和通信系統(tǒng)元器件(主要是功率放大器)壽命等因素。352．地球站：典型的地球站由天線饋線設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備、信道終端設(shè)備、跟蹤伺服設(shè)備、電源設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備組成。

地球站接收系統(tǒng)

地球站天線分系統(tǒng)36靜止通信衛(wèi)星實(shí)際上并非完全靜止。雖然星上有位置控制設(shè)備，但它還是有一定的漂移，而一般地球站天線的波來很窄，因此衛(wèi)星的漂移可能導(dǎo)致地球站天線瞄準(zhǔn)的方向不是最佳指向。從而大大減弱衛(wèi)星收到的信號(hào)能量。為使地球站天線始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，需要跟蹤設(shè)備。地球站天線跟蹤衛(wèi)星的方法有三種自動(dòng)跟蹤、手動(dòng)跟蹤、程序跟蹤。自動(dòng)跟蹤能使天線連續(xù)跟蹤衛(wèi)星且精度較高。在大型標(biāo)準(zhǔn)地球站中，通常以自動(dòng)跟蹤為主，手動(dòng)跟蹤和程序跟蹤為輔。37衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成

1．衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由空間部分(通信衛(wèi)星)和地面部分(地球站、測(cè)控系統(tǒng)、監(jiān)控管理系統(tǒng))組成。通信衛(wèi)星和地球站是直接用來進(jìn)行通信的，測(cè)控系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)是為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行而設(shè)置的。38衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成測(cè)控管理分系統(tǒng)跟蹤遙測(cè)指令分系統(tǒng)通信地球站系統(tǒng)空間分系統(tǒng)39測(cè)控系統(tǒng)的任務(wù)在衛(wèi)星發(fā)射過程中對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤并控制衛(wèi)星準(zhǔn)確地進(jìn)入軌道上的定點(diǎn)位置。在衛(wèi)星正常運(yùn)行過程中，測(cè)控系統(tǒng)將對(duì)它的軌道校正、位置和姿態(tài)保持進(jìn)行控制監(jiān)控管理系統(tǒng)的任務(wù)：在通信開通之前，對(duì)通信系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和鑒定。在通信業(yè)務(wù)開展過程中，對(duì)衛(wèi)星和地球站的各項(xiàng)通信參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和管理。

40衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作流程當(dāng)A地的N個(gè)用戶要與B地的N個(gè)用戶通話時(shí)，A地用戶的電話信號(hào)先經(jīng)A地市內(nèi)通信線路送到地球站A的終端設(shè)備，進(jìn)行多路復(fù)用。復(fù)用后所得基帶信號(hào)再送到調(diào)制器對(duì)中頻(如70MHz)副載波進(jìn)行調(diào)制。然后再將中頻信號(hào)經(jīng)上變頻變?yōu)轭l率為?1(如6GHz)的微波信號(hào)，最后經(jīng)功率放大后送往天線發(fā)射上衛(wèi)星。信號(hào)經(jīng)上行線路到達(dá)衛(wèi)星時(shí)，要穿過大氣層和自由空間，因此會(huì)受到衰減，并會(huì)遭受噪聲等干擾的影響。衛(wèi)星中的轉(zhuǎn)發(fā)器在對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、變頻等處理后，以頻率為?2(如4GHz)的微波信號(hào)進(jìn)行功放、發(fā)射，經(jīng)下行線路傳到地球站B。41由于衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率、天線增益等均有限，同時(shí)，信號(hào)經(jīng)下行線路到B站時(shí)也要經(jīng)過自由空間并穿過大氣層，這使到達(dá)B站的信號(hào)功率很微弱。經(jīng)地球站B用高增益的天線和低噪聲的接收機(jī)接收、放大后，進(jìn)入下變器變成中頻信號(hào)再進(jìn)一步放大，然后送到解調(diào)器，解調(diào)器輸出的基帶信號(hào)經(jīng)多路分解設(shè)備分解成各路話音信號(hào)，最后通過B地市內(nèi)通信線路送到相應(yīng)用戶。B地向A地送話音信號(hào)的過程與上述一樣，但上行頻率為?3、下行頻率用?4，為避免干擾，取?3≠?1，?4≠?2。注意這里的多址方式是認(rèn)為采用了頻分多址的方式，即各地球站均以不同的射頻頻率與衛(wèi)星聯(lián)接。425.4.4衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成2．衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作過程43衛(wèi)星通信中的多址方式多路復(fù)用和多址(聯(lián)接)方式都是利用一條信道同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，多址技術(shù)常與多路復(fù)用技術(shù)混合使用。下面簡(jiǎn)單介紹衛(wèi)星通信中的多路復(fù)用和多址聯(lián)接方式。多址聯(lián)接方式和多路復(fù)用(例如，F(xiàn)DM和TDM)有類似的含義；多路復(fù)用：將同一信道傳輸?shù)亩嗦窂?fù)用(例如，F(xiàn)DM和TDM)信號(hào)分割到“路”(一路就是一個(gè)用戶)。衛(wèi)星通信中多路復(fù)用是指把通過一個(gè)地球站傳輸?shù)亩鄠€(gè)用戶的信號(hào)，如電話或電視信號(hào)，通過變換組合在一起，形成一路復(fù)用信號(hào)。44多址聯(lián)接方式：衛(wèi)星：同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向、多個(gè)地球站之間直接通信的特性稱為多址連接。擴(kuò)充：將同一無線信道傳輸?shù)亩鄠€(gè)無線電已調(diào)波信號(hào)分割到“址”，例如，衛(wèi)星通信中的地球站、地面微波站、移動(dòng)通信中的基站；452、衛(wèi)星通信中的多址聯(lián)接從地球站角度：多址連接是指在衛(wèi)星的覆蓋區(qū)內(nèi)，各地球站通過同一個(gè)衛(wèi)星，同時(shí)分別建立相互之間的通信線路而實(shí)現(xiàn)的各地球站之間通信的一種方式。從衛(wèi)星通信角度：多址連接方式下衛(wèi)星通信能同時(shí)實(shí)現(xiàn)多方向多個(gè)地面站之間的相互聯(lián)系。關(guān)鍵技術(shù)：衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)內(nèi)的多個(gè)地球站，以何種方式各自占有信道接入共同的衛(wèi)星從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)下來的總信號(hào)中分出發(fā)給自己的信號(hào)。接收信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)各地球站相互之間通信的一種方式。4647實(shí)現(xiàn)多址連接的技術(shù)基礎(chǔ)：信號(hào)分割，就是在發(fā)端對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使系統(tǒng)中各地球站所發(fā)射的信號(hào)各有差別；而要求各地球站具有信號(hào)識(shí)別能力，能從衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的總信號(hào)中只收本站所需的信號(hào)。常用的多址連接方式有：頻分多址FDMA時(shí)分多址TDMA碼分多址CDMA空分多址SDMA

或混合多址等。48(1)頻分多址(FDMA)FDMA方式示意圖當(dāng)多個(gè)地球站共用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，如果根據(jù)配置的載波頻率的不同來區(qū)分地球站的地址，這種多址聯(lián)接方式就叫FDMA方式。其轉(zhuǎn)發(fā)器頻帶資源占用特點(diǎn)是：頻分復(fù)用的多址用戶利用不同的頻段，可在同一時(shí)間互不重疊地共享信道(轉(zhuǎn)發(fā)器)的帶寬資源。49頻分多址（FDMA）SFTWF50FDMA轉(zhuǎn)發(fā)器圖站1站2站k51(2)時(shí)分多址(TDMA)時(shí)分多址TDMA的原理是用不同的時(shí)隙來區(qū)分地球站的地址，該系統(tǒng)中只允許各地球站在規(guī)定時(shí)隙內(nèi)發(fā)射信號(hào)，這些射頻信號(hào)通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)，在時(shí)間上是嚴(yán)格依次排序、互不重疊的。采用TDMA方式，一般需要一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)站提供共同的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，保證各地球站發(fā)射的信號(hào)進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)在規(guī)定的時(shí)隙而不互相干擾。其轉(zhuǎn)發(fā)器資源占用特點(diǎn)是：時(shí)分復(fù)用的各多址用戶利用不同的時(shí)隙，在不同的時(shí)間，可使用相同的載波頻率，獨(dú)自占用信道的全部頻帶資源。52時(shí)分多址（TDMA）SFTT53TDMA方式示意PfABC54TDMA方式55(3)空分多頻(SDMA)容分多址空分多址方式是利用天線的方向性來區(qū)分各區(qū)域的地球站信號(hào)，即在衛(wèi)星上安裝多個(gè)天線，各天線的波束分別指向地球上不同的區(qū)域。這時(shí)，即使不同區(qū)域地球站在同一時(shí)間用相同的頻率工作，但因各區(qū)域的地球站發(fā)出的信號(hào)在空間不重疊，不會(huì)產(chǎn)生干擾，從而可以容納更多的用戶，起到頻率再用的作用。不過這種方式要求衛(wèi)星天線有多個(gè)窄波束(即點(diǎn)波束)并且所指的方向十分準(zhǔn)確。56空分多址（SDMA）FTSS57各類波束示意圖區(qū)域波束點(diǎn)波束全球波束

地球58(4)碼分多址(CDMA)碼分多址是近年來推出的新的多址方式，由于其抗干擾性強(qiáng)，高保密性等特點(diǎn)，早期在軍事通信領(lǐng)域應(yīng)用較廣，近年逐步發(fā)展到民用技術(shù)如衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信中。在CDMA方式中，各站在通信時(shí)都被分配一個(gè)特殊的編碼信號(hào)，稱為地址碼。地址碼的區(qū)分就是利用地址碼編碼信號(hào)碼型結(jié)構(gòu)上的不同來實(shí)現(xiàn)的。而且只有相互通信的地面站被指定使用相同的地址碼，任意兩個(gè)沒有通信關(guān)系的兩個(gè)站的地址碼不僅各不相同且都是相互正交的。59不同碼，在一個(gè)周期內(nèi)積分，結(jié)果為0；相同碼，在一個(gè)周期內(nèi)積分，結(jié)果大于0；60在CDMA通信中，各站所發(fā)射的載波一般要被兩種信號(hào)調(diào)制：一是受待發(fā)送基帶信號(hào)(一般是數(shù)字基帶信號(hào))的調(diào)制；二是受地址碼的調(diào)制。各站接收時(shí)，所接收的信號(hào)雖然為各地面站所發(fā)信號(hào)的疊加信號(hào)，但只有與發(fā)送地面站所用地址碼相對(duì)應(yīng)的收信機(jī)才能檢測(cè)出發(fā)給自已的信號(hào)，其他收信機(jī)由于沒有相應(yīng)的地址碼，因而沒有輸出，或者說僅表現(xiàn)為背景噪聲，而且它們可以被接收地面站相關(guān)的電路去掉?？梢姡珻DMA方式是按照信號(hào)碼型不同來區(qū)分地球站的。其轉(zhuǎn)發(fā)器資源占用特點(diǎn)是：各地球站可在任意的時(shí)間，使用同一個(gè)載波，共用一個(gè)頻帶，也不會(huì)相互干擾。61碼分多址（CDMA）62另外指出，由于發(fā)送信號(hào)經(jīng)地址碼加工處理后，其頻率范圍(頻譜寬度)大為擴(kuò)展，故通常又將CDMA多址方式稱為“擴(kuò)展頻譜多址方式”，屬于擴(kuò)頻通信的范疇。通常所說的擴(kuò)頻通信，是指用高速率數(shù)字信號(hào)調(diào)制載波，將信號(hào)頻譜擴(kuò)展到更寬廣頻帶的一種通信。這樣做的結(jié)果，將使被攜帶消息(數(shù)字信號(hào))的幅度低于噪聲幅度，使之淹沒到噪聲中去，以此來提高通信的隱藏性和抗噪聲干擾能力，頗有點(diǎn)：“以毒攻毒”的思想。

63(5)混合多址混合多址方式是以上四種多址方式的混合運(yùn)用，如在SDMA方式的情況下，同一波束覆蓋區(qū)內(nèi)的若干個(gè)地球站再以FDMA或TDMA方式區(qū)分，則構(gòu)成SDMA—FDMA混合方式或SDMA—TDMA混合方式。64頻分多址（FDMA）：不同地面站通過不同的載頻區(qū)分各話路時(shí)分多址（TDMA）：不同地面站通過路時(shí)隙區(qū)分各話路空分多址（SDMA）：通過星上多根窄波束天線，對(duì)準(zhǔn)不同地面站。碼分多址（CDMA）：各地面站使用同頻傳輸，通過攜帶不同的地址碼區(qū)分不同地面站。6566各種多址方式的比較方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)頻分多址FDMA1、調(diào)制器工作速度低2、不需復(fù)雜同步即可避免與其他站所發(fā)信號(hào)的干擾，易實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接1、每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸容量小2、不易適應(yīng)各種速率的數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)分多址TDMA1、可最大限度的利用轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)信功能2、可靈活處理各地球站電路容量的變化1、需采取同步措施，基帶處理電路復(fù)雜2、發(fā)信功率需與每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器相對(duì)應(yīng)碼分多址CDMA1、可按需多發(fā)信號(hào)2、抗干擾性能強(qiáng)1、需要較寬的頻帶轉(zhuǎn)發(fā)器2、原采用的技術(shù)頻譜利用率低67VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)68VSAT是英文“VerySmallApertureTerminal”(甚小口徑終端)的縮寫，簡(jiǎn)稱小站。它是國(guó)外20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一個(gè)衛(wèi)星通信新領(lǐng)域。所謂VSAT，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處。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)，能夠支持范圍廣泛的單向或雙向數(shù)據(jù)、話音、圖像及其它綜合電信及信息業(yè)務(wù)。它的出現(xiàn)，是一系列先進(jìn)技術(shù)綜合運(yùn)用的結(jié)果。發(fā)展背景

VSAT于20世紀(jì)80年代最先在美國(guó)興起，發(fā)展速度很快，是30多年來衛(wèi)星通信技術(shù)的轉(zhuǎn)折性發(fā)展。利用這種系統(tǒng)進(jìn)行通信具有靈活性強(qiáng)，可靠性高，成本低，使用方便以及小站可直接裝在用戶端等特點(diǎn)。借助VSAT用戶數(shù)據(jù)終端可直接利用衛(wèi)星信道與遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)傳遞、文件交換或遠(yuǎn)程處理，從而擺脫了本地區(qū)的地面中繼線問題，這在地面網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)、通信線路質(zhì)量不好或難于傳輸高速數(shù)據(jù)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，使用VSAT作為數(shù)據(jù)傳輸手段是一種很好的選擇。它將是未來電信系統(tǒng)的重要組成部分，依賴地面超大容量光纖網(wǎng)，以及空間寬帶衛(wèi)星網(wǎng)，使用戶設(shè)備方便地直接接入全國(guó)或全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)。VSAT具有很多優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、耗電少；組網(wǎng)靈活、容易擴(kuò)充用，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便；通信效率高，性能質(zhì)量好，可靠性高；適用于大量分散的業(yè)務(wù)量較小的用戶共享主站，所以許多部門和企業(yè)多使用VSAT網(wǎng)來建設(shè)內(nèi)部專用網(wǎng)。70

VSAT網(wǎng)的組成

典型的VSAT網(wǎng)是由主站、衛(wèi)星和許多遠(yuǎn)端小站(VSAT)三部分組成的，通常采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖VSAT網(wǎng)絡(luò)組成72(1)主站(中心站)主站又稱中心站(中央站)或樞紐站(HUB)，它是VSAT網(wǎng)的心臟。它與普通地球站一樣，使用大型天線，其天線直徑一般為3.5~8m(Ku波段)或7~13m(C波段)，并配有高功率放