第六章 卫星通信概论 主要知识点 主要技术COSPAS-SARSAT系统 （406MHz示位标） 卫星通信系统系统
组成、特点、各种通信业务的接续过程。 卫星通信基本知识什么是卫星通信、特点 ?多址连接多路复用Inmarsat系统 (F、C 船
站）主要涉及的问题：2/59第一节 卫星通信的概念及其特点第二节 通信卫星系统第三节 卫星通信频段及主要性能参数第四节 卫
星通信中的主要技术第六章 卫星通信概论3/59什么是卫星通信？第一节 卫星通信及其特点4/59无线电波波段的划分船用通信波段
： MF/HF （中波/短波）1.6~27.5 MHz VHF（超短波） 156~174 MHz
卫星船载设备（分米波） 1.5~1.6 GHz 卫星岸基设备（厘米波） 4~6 GHz5
/59卫星通信条件 条件：卫星信号覆盖区内 6/59卫星通信的特点1）覆盖区域大，通信距离远卫星高度：近4万公
里可至少覆盖1/3个地球2）便于多址连接7/593）机动灵活卫星居高临下转发，少有障碍，不受地理条件限制 。4）频带宽、容量大微波
资源丰富信道复用技术5）通信质量好，可靠性高自由空间干扰小卫星具有转发放大功能6）通信成本与距离无关无线路投资8/597）需要先进
的空间技术8）有一定的信号延迟卫星遥测、遥控技术卫星通信性能要求高卫星发射及定点技术9）卫星寿命短传播速度 — 光速传输距离远3-
10年 9/59第二节 通信卫星系统作用： 作为无线通信的中继站，实现远距离无线通信。组成：空间段和地面段 1. 卫星
系统的组成 10/59天线点波束天线区域波束天线全球波束天线 按卫星 高度分类通信卫星的仰角和方位角方位角：以正北为基准顺时针转动
到卫星在地平线上方向的角度。仰 角：从地平线仰起到卫星所转动的角度。按轨道 倾角分类赤道轨道（轨道倾角 i= 00，轨
道面与赤道面重合）二、 卫星分类低（<5000 km ，运行周期﹤4小时 ）极轨道 （i= 900，轨道面与赤道面垂直并穿过南北
极）倾斜轨道（00 < i < 900）中（5000～20000km，运行周期4～12小时 ）高（>20000 km ，运行周期>
12小时 ）12/59（1）覆盖面大（42%）（2）卫星跟踪系统不复杂（3）存在通信盲区（4）传输损耗和延时均较大（5）卫星数量
有限。静止卫星：赤道轨道，高轨道(36000km)，卫星运行方向、周期与地球自转方向及角速度相同、周期相同（24h）特 点：13/
591. 通信时延较长2. 卫星通信线路容易受外部条件影响 3. 日凌中断 4. 星蚀 5. 影响卫星通信的其他因素四、 卫星通信
存在的问题14/593.日凌中断 日凌中断15/59 星 蚀4. 星蚀16/595. 影响卫星通信的其他因素 摄动现象： 其他因
素： 卫星运行的实际轨道不断发生不同程度地偏离理想轨道的现象，称为摄动。 太阳、地球、月亮的引力地球大气层阻力太阳辐射压力成因：
大雨雪等恶劣气候大气噪声太阳黑子活动引起的电离层闪烁17/59一、卫星通信所用的频段ITU分配给卫星通信频道现在扩展为117MHz
-275GHz18/59第三节 卫星通信频段及主要性能参数 电波应能穿透电离层且传播过程中衰减要小； 天线系统接收的外部噪声要小；
有较宽的频带，较大的通信容量，满足信息传输的要求； 能充分利用现有的通信技术； 与其它通信、雷达等电子系统间的干扰要小。 卫星通
信频段的选择原则：19/59 卫星通信的频段选择 穿透电离层传输衰减越小工作频率要高噪声影响可忽略 但是随着频率升高，特别是在 >
10GHz时 云、水蒸气、氧气、雨等噪声增加工作频率＞ 1 GHz时频率足够高综合考虑，1～10 GHz 是卫星通信的最佳频段。
20/59卫星通信的主要性能参数 1. 天线增益 —— 定向天线增益 定义：为定向天线辐射时接收到的最大功率与无方向性
天线辐射时接收到的功率之比。作用：用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力的指标实际
天线增益计算公式如下：G = (4πA)η/ λ221/59作用：它是决定卫星通信线路传输质量好坏的基本参数。卫星通信的主要性能参
数 2. 载噪比定义：载噪比是指载波功率与噪声功率之比。其值越大，通信质量越好 3. 全向有效辐射功 ( EIRP) 4. 接收系
统品质因数衡量接收系统好坏的重要指标；EIRP = PT × GT22/59第四节 卫星通信中的主要技术信源编码技术 多路复
用 信道编码技术 多址通信技术 多址联接 信道分配技术 调制技术 23/59多路复用通过同一信道，互不干扰传输多路信号将多个地面用
户信号的合并和分离 定义：技术难点： 海事卫星通信主要涉及的多路复用：第四节卫星通信中的主要技术频分多路FDM时分多路TDM发射端
接收端传输信道（地面段基带复用）24/59通常用于传输语音信号多路复用1. FDM 频分多路复用Frequency Div
ision Multiplex将多路信号通过调制分别搬移到基带信道的不同频段，同时占用一个基带信道进行传输。 特点：各路信号同时
不同频25/59多路复用2. TDM 时分多路复用Time Division Multiplex是指多路信号用同一载波在不同
时隙交替占用同一信道进行传输。特点：各路信号同频不同时只能传输数字信号 26/59AB频分多路27/59AB时分多路28/59二、
多址联接：多个地球站利用同一颗卫星转发器实现多边通信。 定义 海事卫星通信主要涉及的多址联接： FDMA（频分多址） TDMA（时
分多址） SDMA（空分多址） CDMA（码分多址） （空间段射频复用）多路复用多址联接多路信号共用同一基带同时发射多路射频共享信
道资源多址联接与多路复用的比较：29/591. 频分多址（FDMA - Frequency Division Multiple A
ccess ） 定义: 把卫星转发器的工作频带分成若干互不重叠的小频 段，分配给各地球站，作发射的载波使用。因而，可
通过载波来识别地球站。 特点：各路射频信号同时不同频30/59 单址载波：指一个载波只传一路信号，每个地球站与其它不
同的地球站通信时采用各自不同的载波以实现多路通信。 多址载波：指每个地球站只允许发射一个载波，但一个载波可传多路信号，各地球站利用
多路复用技术进行信息传输，实现多路通信。 FDMA的三种方式 单路单载波（SCPC-Single Channel Per Car
rier）:是指每个载波只传一路信号，每个地球站只有在需要通信时才被分配给载波，即按需分配载波信道，通信结束后信道随即被收回，以此
提高信道利用率。在移动卫星通信系统中电话及数据通信业务主要使用此方式。31/593)FDMA的优缺点① 优点② 缺点设备简单；可利
用地面微波通信的成熟技术和设备；不需要网同步 相邻信道有互调噪声干扰适用于各种容量的线路须控制每一路信号功率的大小难以充分利用卫星
功率和频带32/592. 时分多址（TDMA） 特点：各地球站载波信号频率相同，但发射时间不同。 33/59在TDMA方式中，为
建立精确同步，需要确定一个地球站为基准站，其它各地球站从基准站的信号中提取同步信号；在国际移动卫星通信系统中通常以岸站（CES）作
为基准站。 同步基准站 ： TDMA 主要优缺点：优点缺点 只有一个载波工作，因而无互调干扰 能充分利用转发器的输出功率 易实现
按需分配 适用于大、中容量的线路 需全网严格同步技术设备较复杂 34/59预备知识：点波束模式与全球覆盖模式3. 空分多址（SD
MA- Space Division Multiple Access ）将卫星发射功率集中在一些航运密集，通信业务繁忙的地区，以便
为这一地区提供更多的通信线路。除了给航运密集的地区提供足够的能量、保证其正常通信外，也兼顾航运稀疏过往船舶较少的地区，使得航行于世
界任何地区的船舶能够利用卫星进行通信。点波束模式：全球覆盖模式:35/59将地球空间分割成多个点波束区域，利用卫星天线波束在空间指
向的差异来区分各地球站，即以各地球站所处点波束区域的不同来区分各站址。 定义：3. 空分多址（SDMA- Space Divi
sion Multiple Access ）特征:一个卫星有多个窄波束，每个波束覆盖地球表面一定区域。频率利用率高，通信容量大；卫
星对其它地面系统的干扰小；卫星控制要求高，且技术及设备复杂 。主要特点:能量辐射集中，通信效果好；36/59SDMA示意图地球站
12地球站 11地球站1n地球站m1地球站m2地球站mn卫星（含转换开关）点波束1点波束m37/59动态接续矩阵4.码分多址（CD
MA- Code Division Multiple Access ） 将不同的地址码分配给各地球站使用，各地球站通 过不同的地
址码来区分站址。 各地球站所发射的载波既受基带信号的调制，又受接收方地址码的调制。 定义：特征:主要特点:通信容量大；要求的技术
复杂；抗干扰能力强；适用于多媒体通信系统。与TDMA和FDMA的不同之处 ： 所有地球站可以共用一个射频载波，
可以占用转发器的全部时隙 。38/595. 信道分配方式预分配方式：每个地球站预先分配一些固定信道作为固定的信息传输通道特点适用于
业务量较稳定的点对点双向通信（RT） 在Inmarsat系统中电传信道采用预分配方式业务量减小时，信道又会闲置。 业务量增加时，信
道可能过载而阻塞。信道利用率不高39/59按需分配方式：信道集中控制和管理，按需分配使用，通信结束收回信道 特 点技术和设备上要
复杂 提高系统的信道利用率在Inmarsat系统中SCPC信道广泛采用集中控制按需分配方式 地球站在空闲时守听在专用的公共信道上通
过网络协调站进行信道管理和分配 实现过程通信时先在公共信道发送通信申请等信号网络协调站也在公共信道发送信道分配、信道忙闲等信号。4
0/59电话局SCPC站B电话局SCPC站A网控中心公用信令信道话音信道公用信令信道申请分配按需分配SCPC工作流程41/59① 首先，A站用户通过专用的公共信道向网络控制中心站发送向B站用户通信的申请，请求分配信道；② 网络控制中心站收到申请后立即查询存储在微机中全系统的频率表，找出一对空闲信道，并通过专用公共信道向A站和B站发送信道分配信息；③ B站空闲时守听在公共信道上，A站发送申请后也转入守听公共信道，A、B两站均收到分配信息并自动控制收发设备调谐到分配的收发频率对上。此时，信道建立可以通信了。42/59 |
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