衛(wèi)星通信基本原理

主要內(nèi)容衛(wèi)星通信原理典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一頁，共81頁。衛(wèi)星通信定義衛(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第二頁，共81頁。衛(wèi)星通信示意圖第三頁，共81頁。通信衛(wèi)星的軌道衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡和趨勢(shì)稱為衛(wèi)星運(yùn)行軌道；其軌道近似于橢圓或圓形，地心就處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)或圓心上按照軌道平面與赤道平面的夾角i（軌道傾角）的不同，地球衛(wèi)星的軌道有赤道軌道（i=0o）、極軌道（i=90o）、傾斜軌道（0o<i<90o）之分第四頁，共81頁。通信衛(wèi)星的軌道第五頁，共81頁。同步靜止軌道衛(wèi)星衛(wèi)星運(yùn)行軌道處于地球赤道平面內(nèi)，運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，饒地球一圈的時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間相同（24小時(shí)）的衛(wèi)星稱為同步靜止軌道衛(wèi)星（此時(shí)衛(wèi)星距地面高度為35785.6公里）從地面看衛(wèi)星是“靜止”不動(dòng)的，即地面上各點(diǎn)與衛(wèi)星之間的相對(duì)位置不變第六頁，共81頁。通信衛(wèi)星的軌道第七頁，共81頁。通信衛(wèi)星的軌道第八頁，共81頁。衛(wèi)星通信的發(fā)展概況（一）1945年五月英國(guó)人阿瑟克拉克提出關(guān)于靜止衛(wèi)星的設(shè)想50年代，美國(guó)宇航局和國(guó)防部分別研制了不同類型的通信衛(wèi)星：NASA：“反射鏡”、“被動(dòng)式”、“無源式”通信衛(wèi)星（“回聲”）DoD：“轉(zhuǎn)發(fā)器”、“主動(dòng)式”、“有源式”通信衛(wèi)星，通信質(zhì)量要好的多第九頁，共81頁。衛(wèi)星通信的發(fā)展概況（二）1954-1964衛(wèi)星通信試驗(yàn)，1957年10月4日蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，1963年7月美國(guó)發(fā)射了第一顆地球同步衛(wèi)星，他們都進(jìn)行了衛(wèi)星通信試驗(yàn)1965年國(guó)際通信衛(wèi)星組織的IS-1（國(guó)際通信衛(wèi)星）發(fā)射，衛(wèi)星通信進(jìn)入實(shí)用階段第十頁，共81頁。衛(wèi)星通信的發(fā)展概況（三）我國(guó)于1970年4月24日，成功地發(fā)射了自行研制的東方紅一號(hào)衛(wèi)星，1984年4月發(fā)射了我國(guó)第一顆同步通信衛(wèi)星東方紅二號(hào)，1997年5月12日月發(fā)射了我國(guó)第一顆三軸穩(wěn)定的同步通信衛(wèi)星東方紅三號(hào)，該星目前正在運(yùn)行我國(guó)自1972年開始運(yùn)行衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)目前全球共有地球同步靜止軌道衛(wèi)星約210顆，其中我國(guó)擁有10顆（包括亞洲衛(wèi)星公司和亞太衛(wèi)星公司）第十一頁，共81頁。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)，通信成本與通信距離無關(guān)以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接，組網(wǎng)方式靈活通信容量較大，能應(yīng)用的業(yè)務(wù)種類多可自發(fā)自收進(jìn)行監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)靈活設(shè)備復(fù)雜，有時(shí)延要解決星蝕及空間干擾問題第十二頁，共81頁。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)及軍事通信等第十三頁，共81頁。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)之后開通第十四頁，共81頁。衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)衛(wèi)星固定網(wǎng)業(yè)務(wù)衛(wèi)星移動(dòng)通信業(yè)務(wù)VSAT通信業(yè)務(wù)衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)衛(wèi)星專線業(yè)務(wù)第十五頁，共81頁。衛(wèi)星通信的應(yīng)用簡(jiǎn)介中國(guó)的衛(wèi)星通信經(jīng)過近三十年的發(fā)展，從無到有，已經(jīng)初具規(guī)模，但是發(fā)展速度仍比較緩慢。注冊(cè)的衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)公司已有中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司、中國(guó)東方通信衛(wèi)星有限責(zé)任公司、鑫諾衛(wèi)星通信有限公司、亞洲衛(wèi)星通信有限公司、亞太衛(wèi)星控股有限公司五家（在大陸注冊(cè)三家），共擁有9顆衛(wèi)星,342個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器單元（C波段236個(gè)、Ku波段106個(gè)，均已折合至每轉(zhuǎn)發(fā)器36MHz帶寬）。其業(yè)務(wù)已覆蓋到亞洲大部分地區(qū)和歐洲部分地區(qū)。第十六頁，共81頁。衛(wèi)星通信的應(yīng)用簡(jiǎn)介目前國(guó)內(nèi)公眾衛(wèi)星通信網(wǎng)的干線已有37個(gè)大型C波段地球站，運(yùn)行著3萬5千條雙向電路（占國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途電路的5~6‰），另有4個(gè)試驗(yàn)地球站和約30臺(tái)移動(dòng)衛(wèi)星通信車載站工作在Ku波段。國(guó)際通信方面我國(guó)運(yùn)營(yíng)15座國(guó)際通信衛(wèi)星地球站，開通了約1萬3千條雙向電路（占國(guó)際長(zhǎng)途電路的26%）。中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司等具有國(guó)際點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)許可的單位開通了150~200條國(guó)際雙向VSAT電路。公眾通信約使用50個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。第十七頁，共81頁。衛(wèi)星通信的應(yīng)用簡(jiǎn)介我國(guó)已有中央電視臺(tái)的12套節(jié)目，中央人民廣播電臺(tái)和國(guó)際臺(tái)的32路聲音廣播節(jié)目，以及31個(gè)省、自治區(qū)、直轄市的廣播電視節(jié)目均通過通信衛(wèi)星向全國(guó)傳送。目前我國(guó)廣播電視節(jié)目共使用了11顆通信衛(wèi)星（亞太1A、亞洲2號(hào)、亞洲3S、鑫諾1號(hào)、亞太2R、泛美3R號(hào)、泛美8號(hào)、泛美9號(hào)、泛美3R號(hào)、泛美10號(hào)、銀河3R和熱鳥3號(hào)）的32個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器。我國(guó)已建成的廣播電視衛(wèi)星地球站共31座，地面衛(wèi)星收轉(zhuǎn)臺(tái)站52萬多座。與1985年上衛(wèi)星時(shí)相比，我國(guó)廣播電視人口覆蓋率已由68.3%和68.4%上升為2001年底的92.9%和94.1%。第十八頁，共81頁。衛(wèi)星通信的應(yīng)用簡(jiǎn)介至2001年底國(guó)內(nèi)VSAT經(jīng)營(yíng)者有43家。雙向VSAT站7000多個(gè)，單向VSAT站近17000個(gè)。目前，經(jīng)營(yíng)性和專用性VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)約達(dá)120個(gè)左右。專網(wǎng)通信約使用14個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，經(jīng)營(yíng)性VSAT通信用了約14個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器第十九頁，共81頁。VSAT通信VSAT是英文VerySmallApertureTerminal的縮寫，其意為甚小天線口徑終端，也就是使用小口徑天線的用戶地球站（天線口徑小于2.5米）一個(gè)典型的VSAT系統(tǒng)，是由眾多的VSAT、一個(gè)(或少數(shù)幾個(gè))大的主站組成。以通信衛(wèi)星為中繼，VSAT可與主站或其它VSAT對(duì)通，提供各種電信業(yè)務(wù)VSAT是80年代中期美國(guó)開發(fā)的一種衛(wèi)星通信設(shè)備，它建造成本很低且容易在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或其它地面線路難以到達(dá)的場(chǎng)合進(jìn)行安裝第二十頁，共81頁。VSAT系統(tǒng)分類按通信能力分：?jiǎn)蜗騐SAT雙向VSAT按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分：星狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)混合網(wǎng)第二十一頁，共81頁。VSAT通信的優(yōu)點(diǎn)建造成本低，覆蓋范圍廣安裝方便，可在樓頂，水泥座上安裝集成性好，可將語音數(shù)據(jù)集成在一起使用相對(duì)獨(dú)立，容易組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)而不受公網(wǎng)的制約通信質(zhì)量好，抗干擾能力強(qiáng)組網(wǎng)方便，可以是星、網(wǎng)或星網(wǎng)結(jié)合數(shù)據(jù)安全性好第二十二頁，共81頁。ODUODU是一個(gè)緊湊的、安裝在防風(fēng)、防雨盒子內(nèi)的射頻單元，由固態(tài)功放（SSPA）、低噪聲放大-變頻組件（LNC）、上變頻器以及正交模耦合器（用以收、發(fā)共用天線）組成一般安裝在天線發(fā)射面焦點(diǎn)處或附近，以減小天線饋電喇叭與射頻設(shè)備之間的傳輸損耗提供信號(hào)的上、下變頻發(fā)送端站信號(hào)至衛(wèi)星及接收主站信號(hào)第二十三頁，共81頁。第二十四頁，共81頁。IDUIDU配置在靠近用戶終端設(shè)備的室內(nèi)，由調(diào)制解調(diào)器和基帶處理單元組成提供VSAT與用戶的接口、VSAT與衛(wèi)星的鏈接、地面通信規(guī)程與衛(wèi)星線路通信規(guī)程之間的變換等第二十五頁，共81頁。VSAT業(yè)務(wù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)單、雙向數(shù)據(jù)通信和廣播業(yè)務(wù)網(wǎng)狀網(wǎng)話音和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)尋呼聯(lián)網(wǎng)與覆蓋業(yè)務(wù)報(bào)刊印版、聲訊、證券 信息傳輸業(yè)務(wù)VSAT工程服務(wù)第二十六頁，共81頁。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)第二十七頁，共81頁。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成空間分系統(tǒng)即通信衛(wèi)星，起無線電中繼站作用，主體是通信裝置，包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器（微波收、發(fā)信機(jī)）和天線，保障部分星體上的遙測(cè)指令、控制系統(tǒng)和能源裝置等監(jiān)控管理分系統(tǒng)對(duì)定點(diǎn)的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開通前、后進(jìn)行通信性能的監(jiān)測(cè)和控制（如對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器功率、衛(wèi)星天線增益、各地球站發(fā)射功率、帶寬等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控）跟蹤遙測(cè)指令分系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤測(cè)量，控制其準(zhǔn)確進(jìn)入靜止軌道上的指定位置；定期對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道修正和位置保持第二十八頁，共81頁。通信衛(wèi)星的外觀（一）第二十九頁，共81頁。通信衛(wèi)星的外觀（二）第三十頁，共81頁。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率安排第三十一頁，共81頁。衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基本組成地球站

是微波無線電收、發(fā)信臺(tái)（站），用戶通過他們接入衛(wèi)星線路

典型的地球站示意圖：天線、饋源設(shè)備接收設(shè)備發(fā)射設(shè)備電源設(shè)備跟蹤伺服設(shè)備信道終端設(shè)備電源設(shè)備第三十二頁，共81頁。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)各衛(wèi)星通信系統(tǒng)都有一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如星形、網(wǎng)格形或混合形中心站星形網(wǎng)格形第三十三頁，共81頁。混合網(wǎng)VSATVSATVSATVSATVSATVSAT第三十四頁，共81頁。系統(tǒng)工作過程基帶入BDUMFUCHPABDULNADCFDEM基帶出處理器發(fā)基帶調(diào)制器中頻濾波器上行變頻器功率放大器放大器低噪聲下行變頻器中頻濾波器解調(diào)器處理器收基帶射頻線路中頻線路衛(wèi)星無線電線路上行空間路徑下行空間路徑發(fā)送站一個(gè)已調(diào)載波通路接收站一個(gè)已調(diào)載波通路第三十五頁，共81頁。衛(wèi)星通信使用頻率電波應(yīng)能穿過電離層，傳輸損耗和外部附加噪聲應(yīng)盡可能小有較寬的可用頻帶，盡可能增大通信容量較合理的使用無線電頻譜，防止各宇宙通信業(yè)務(wù)之間及與其它地面通信業(yè)務(wù)之間產(chǎn)生相互干擾通信采用微波頻段（300MHz-300GHz）第三十六頁，共81頁。衛(wèi)星通信使用頻率C頻段（3.4-6.65GHz)Ku頻段(10.95-18GHz)Ka頻段(18-40GHz)L頻段(1.12-2.6GHz)其他頻段(UHF,S,X,Q,V)第三十七頁，共81頁。常用工作頻段也有如下的頻段劃分：

UHF（特高頻）：0.3-3GHzSHF（超高頻）：3-30GHzEHF（極高頻）：30-300GHz頻段上行頻率下行頻率簡(jiǎn)稱C-band5.925-6.425GHz3.7-4.2GHz6/4GKu-band14.0-14.5GHz10.95-11.2GHz11.45-11.7GHz14/11GKa-band27.5-31GHz17.7-21.2GHz30/20G第三十八頁，共81頁。另一種頻段劃分頻率劃分頻率范圍帶寬應(yīng)用UHFL200-400MHz47MHz軍用1.5-1.6GHz商用SHFC6/4GHz800MHz商用X8/7GHz500MHz軍用Ku14/12GHz500MHz商用Ka30/20GHz2500MHz軍用1000MHz商用EHFQ44/20GHz3500MHz軍用v64/59GHz5000MHz軍用第三十九頁，共81頁。C波段與Ku波段的比較C波段資源較豐富易受地面干擾天線口徑較大不受天氣影響Ku波段資源較為緊張不易受到干擾天線口徑較小在地球站和天線一定時(shí)波束較窄在濃云、密霧、暴雨等惡劣天氣情況下，信號(hào)損耗較大第四十頁，共81頁。星蝕及日凌中斷星蝕：所有靜止衛(wèi)星在每年春分和秋分前后各23天中，當(dāng)星下點(diǎn)（衛(wèi)星與地心連線同地球表面的交點(diǎn)）進(jìn)入當(dāng)?shù)貢r(shí)間午夜前后，衛(wèi)星、地球和太陽共處在一條直線上，衛(wèi)星進(jìn)入地球陰影區(qū)而造成星蝕；此時(shí)一般靠星載蓄電池來供給能源衛(wèi)星位置西移1o，星蝕開始時(shí)間可推遲4分鐘，東移1o則可提前4分鐘第四十一頁，共81頁。星蝕及日凌中斷日凌中斷：在每年春分秋分前后，當(dāng)衛(wèi)星星下點(diǎn)進(jìn)入當(dāng)?shù)刂形缜昂髸r(shí)，衛(wèi)星處在太陽和地球中間，天線在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也會(huì)對(duì)準(zhǔn)太陽，會(huì)因接收到強(qiáng)大的太陽熱噪聲而使通信無法進(jìn)行，稱為日凌中斷（每次延續(xù)約6天）；月亮也會(huì)引起類似問題，但其噪聲比太陽小的多，不會(huì)造成中斷每天出現(xiàn)中斷的最長(zhǎng)時(shí)間與天線口徑、工作頻率有關(guān)第四十二頁，共81頁。星蝕及日凌中斷示意圖第四十三頁，共81頁。位置保持靜止通信衛(wèi)星會(huì)因受地球、月球、太陽及其它星球的引力作用而發(fā)生漂移；其中，太陽和月球的引力使靜止衛(wèi)星在南北方向上緩慢漂移，而地心引力的不均勻會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星瞬時(shí)速度的起伏，使其在東西方向上漂移。通常衛(wèi)星上裝有用于位置保持的噴氣推進(jìn)器，并備有動(dòng)力原料，通過地面測(cè)控站定期控制推進(jìn)器的工作，修正衛(wèi)星的軌道位置，保證其位置精確度在要求范圍內(nèi)。第四十四頁，共81頁。姿態(tài)穩(wěn)定靜止通信衛(wèi)星在太空中需要以正確的姿態(tài)面隊(duì)地球并保持穩(wěn)定，以保證星上定向輻射的通信天線照射到地球上的通信區(qū)域，太陽能電池板能良好的采集陽光等。常用的姿態(tài)控制方法有自旋穩(wěn)定三軸穩(wěn)定第四十五頁，共81頁。極化（一）天線的輻射場(chǎng)通常是橫電磁波，即沒有與傳播方向平行的（縱向）電磁場(chǎng)分量；利用直角坐標(biāo)系可將電場(chǎng)分解為Ex和EY分量（z為傳播方向）；直線極化波：電場(chǎng)的水平與垂直分量的相位相同或相差1800，即合成電場(chǎng)的大小隨時(shí)間變化，但方向總保持在一直線上；當(dāng)電波只含水平（與地面平行）分量時(shí)稱為水平線極化波；只含垂直分量時(shí)稱為垂直線極化波。第四十六頁，共81頁。極化（二）電場(chǎng)的水平分量和垂直分量振幅相等，但相位相差900或2700的稱為圓極化波，即電場(chǎng)的大小不變，方向隨時(shí)間在圓上以射頻角速度ω旋轉(zhuǎn)；若面向電磁波傳去的方向，電磁矢量為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，稱為右旋極化波；反之，若為逆時(shí)針方向傳播，則為左旋極化波；水平與垂直極化波之間，左旋與右旋極化波之間無能量耦合，即極化隔離。第四十七頁，共81頁。地球站的方位角和仰角E—天線的仰角A—天線的方位角φ1—衛(wèi)星星下點(diǎn)經(jīng)度r/h=0.151φ2—所在地的經(jīng)度θ——所在地緯度仰角ES（φ1）S‘地面投影方位角A正南S‘（φ2，θ）第四十八頁，共81頁。傳輸時(shí)延一條單跳的衛(wèi)星通信線路，由發(fā)送端到接收端的單程傳輸時(shí)延為：

t=上行下行空間傳輸路徑距離和/CC為電波在自由空間的傳播速度當(dāng)衛(wèi)星為靜止衛(wèi)星時(shí)，空間傳輸距離和最小為35786.6公里，最大為41679.4公里，一般取40000公里的約值單程時(shí)延一般取0.27秒，雙程取0.54秒第四十九頁，共81頁。衛(wèi)星通信技術(shù)體制頻分多址（FDMA）時(shí)分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）空分多址（SDMA）第五十頁，共81頁。FDMA的基本特征將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的可用射頻頻帶分割成若干互不重疊的部分，再分配給各地球站所要發(fā)送的各載波使用FDMA方式中各載波的射頻頻率不同發(fā)送的時(shí)間可以重合，但載波占用的頻帶是彼此嚴(yán)格分開的第五十一頁，共81頁。頻分多址（FDMA）SFTWF第五十二頁，共81頁。FDMA轉(zhuǎn)發(fā)器圖站1站2站k第五十三頁，共81頁。預(yù)分配和按申請(qǐng)分配預(yù)分配：將各種頻率預(yù)先分給固定的VSAT站使用，各小站可隨時(shí)使用分配給自己的頻率而不需要向主站申請(qǐng)；按申請(qǐng)分配：分主站輪詢方式和主站發(fā)送呼叫請(qǐng)求方式；前者指主站按順序查詢所有地球站，如有呼叫請(qǐng)求，就從可用頻率中分配相應(yīng)的頻系給呼叫站；后者也稱為集中控制隨機(jī)多址接入方式，由主站通過專用數(shù)字信令信道發(fā)送呼叫請(qǐng)求。第五十四頁，共81頁。時(shí)分多址（TDMA）的基本特征將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時(shí)間分割成周期性的互不重疊的時(shí)隙（每個(gè)時(shí)隙也稱為分幀，一個(gè)周期稱為一幀），再分配給各站使用各站的基帶信號(hào)低速連續(xù)輸入并存儲(chǔ)在緩沖器里，在分配的時(shí)隙里以高速突發(fā)形式的脈沖串調(diào)制載波后發(fā)向衛(wèi)星任何時(shí)候都只有一個(gè)站發(fā)出的信號(hào)通過轉(zhuǎn)發(fā)器，轉(zhuǎn)發(fā)器始終處于單載波工作狀態(tài)第五十五頁，共81頁。時(shí)分多址（TDMA）SFTT第五十六頁，共81頁。TDMA方式示意PfABC第五十七頁，共81頁。TDMA方式第五十八頁，共81頁。碼分多址（CDMA）的基本特征各站所發(fā)的信號(hào)在結(jié)構(gòu)上各不相同并相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時(shí)間、空間上都可能重疊各站所發(fā)載波大都受到兩種調(diào)制，一種是基帶信號(hào)（一般是數(shù)字的）的調(diào)制，一種是地址碼的調(diào)制對(duì)于某一地址碼，只有與之相應(yīng)的接收機(jī)才能檢測(cè)出信號(hào)受基帶信號(hào)調(diào)制的已調(diào)波再受地址碼調(diào)制后頻譜寬度會(huì)大為擴(kuò)展第五十九頁，共81頁。碼分多址（CDMA）第六十頁，共81頁?？辗侄嘀罚⊿DMA）衛(wèi)星天線有多個(gè)窄波束（又稱點(diǎn)波束），分別指向不同區(qū)域的地球站，利用波束在空間指向上的差異來區(qū)分不同的地球站某區(qū)域中一站的上行信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)到另一區(qū)域的下行波束上，從而傳送到該區(qū)域的某站一個(gè)通信區(qū)域內(nèi)若有多個(gè)地球站，則他們之間的站址識(shí)別還要借助FDMA或TDMA第六十一頁，共81頁?？辗侄嘀罚⊿DMA）FTSS第六十二頁，共81頁。各類波束示意圖區(qū)域波束點(diǎn)波束全球波束

地球第六十三頁，共81頁。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)頻譜利用率低第六十四頁，共81頁。競(jìng)爭(zhēng)多址以隨機(jī)方式爭(zhēng)用信道，又稱隨機(jī)多址；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各VSAT根據(jù)自己的需要隨時(shí)向信道發(fā)送消息，星形網(wǎng)絡(luò)的中心站作為接收方收到該消息后以時(shí)分復(fù)用TDM信道向VSAT發(fā)確認(rèn)信號(hào)；若VSAT沒有收到確認(rèn)信號(hào)，則意味著發(fā)出的消息因受到其它站消息的碰撞而丟失或因誤碼率太大而丟失，需要重新發(fā)送，直到收到主站的確認(rèn)信息為止。第六十五頁，共81頁。非時(shí)隙ALOHA又稱異步ALOHA或ALOHA，表示消息碰撞的意思ALOHA信道不設(shè)置時(shí)隙，沒有網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)，各VSAT用戶可隨時(shí)向信道發(fā)送消息，在發(fā)生碰撞時(shí)等待隨機(jī)的延時(shí)后再次發(fā)送遭碰撞的消息只能提供較低的吞吐量和信道利用率（一般為0.18）低入網(wǎng)時(shí)延，運(yùn)行可靠，設(shè)備較簡(jiǎn)單第六十六頁，共81頁。時(shí)隙ALOHA限制VSAT的消息以固定的長(zhǎng)度在時(shí)隙內(nèi)有嚴(yán)格啟始和結(jié)束的時(shí)間發(fā)送，只有在兩個(gè)消息在完全相同的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送時(shí)才會(huì)發(fā)生碰撞其最大吞吐量比非時(shí)隙ALOHA大一倍，但因?yàn)闀r(shí)隙ALOHA需要?jiǎng)澐謺r(shí)隙和配置同步系統(tǒng)，增加了設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的復(fù)雜程度，抵消了部分最大吞吐量改善的效果其延時(shí)特定與非時(shí)隙ALOHA類似，特別適用于固定長(zhǎng)度業(yè)務(wù)量模型的網(wǎng)絡(luò)第六十七頁，共81頁。采用TDMA預(yù)約的DAMA信道的幀格式由預(yù)約和消息的傳輸區(qū)間組成，在每一幀中都安排有分配給每個(gè)VSAT的短預(yù)約時(shí)隙，VSAT可通過該預(yù)約時(shí)隙申請(qǐng)一個(gè)或更多消息數(shù)據(jù)時(shí)隙；在星形網(wǎng)絡(luò)中，中心站接收預(yù)約時(shí)隙后通過TDMA廣播信道將分配信息送回VSAT站因?yàn)樾l(wèi)星的傳播時(shí)延和TDMA幀結(jié)構(gòu)的安排，這種方式需要0.6到0.7秒的等待時(shí)延，限制了所能支持的最大工作站數(shù)第六十八頁，共81頁。采用時(shí)隙ALOHA預(yù)約的DAMADAMA/TDMA適用于大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的VSAT使用，特別是消息長(zhǎng)度可變的情況；但因?yàn)楸Ｗo(hù)時(shí)間和安排捕獲前置碼，吞吐量很難高于DAMA/時(shí)隙ALOHA方式的預(yù)約消息采用競(jìng)爭(zhēng)多址的方式替代TDMA固定分配方式，可使預(yù)約的開銷同實(shí)際支持的站數(shù)無關(guān)，從而使DAMA系統(tǒng)支持大量的VSAT站工作，具有良好的性能和處理混合交互/文件傳遞業(yè)務(wù)的能力第六十九頁，共81頁。功率和帶寬受限信道VSAT系統(tǒng)一般由大量的遠(yuǎn)端VSAT站共享衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的信道資源，使用小尺寸天線的VSAT站由于其全向輻射有效功率（EIRP）較低，占用衛(wèi)星信道的功率就較大，是一種典型的功率受限系統(tǒng)VSAT站一般傳輸?shù)娜刖硵?shù)據(jù)速率較低，因此大多分配給它的帶寬較窄，為了使大量VSAT站能有效的共享衛(wèi)星信道，一般而言它也是一種帶寬受限的系統(tǒng)第七十頁，共81頁。差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼的基本做法為：在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互約束，接收端按按即定的規(guī)則檢驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系，一旦傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)，則信息碼元