工学电子科大 卫星通信系统概述课件.ppt

卫星通信通向无缝覆盖全球移动通信系统之路 陈智 副教授 通信抗干扰技术国家级重点实验室 2008.9 关于我 办公地址：电子通信大楼513房间 电话Email：chenzhi@uestc.edu.cn 研究方向： ? 无线与移动通信技术、通信抗干扰技术 ? 无线通信网络 ? 通信信号处理 担任课程： ? 卫星通信 ? 移动通信系统 ? 信息论导论 关于本课程 本课程的学习目标 卫星通信系统的一些基本概念 卫星通信系统的一些基本特征 卫星通信系统的通信技术 卫星通信链路设计方法 卫星基本覆盖特性和星座设计的计算方法 卫星移动通信系统的网络特性和协议 卫星定位与导航系统的基本原理 关于考试 开卷考试 平时成绩（作业加点名）：30分 考试成绩：70分 卫星通信 通信：在两个或多个位置实现信息的传输、接收和处理。 有线通信：光纤、电缆。 无线通信：短波/超短波通信、微波中继通信、地面移动通信、卫星通信。 卫星通信 卫星通信的概念 卫星通信是指利用通信卫星转发器实现地球站（或手持终端）之间、或者地球站与航天器之间的无线通信。 卫星通信是个人通信网的组成部分，是地面通信网的补充。 第一章 卫星通信系统概述 第一章 卫星通信系统概述 1.1 卫星通信的发展 1.2 卫星轨道 1.3 系统的组成 1.4 频率分配 1.5 卫星通信的特点 1.6 卫星通信系统的应用类型 1.1卫星通信发展简史 卫星通信之父 Arthus Clarke：1945年，Wireless World上发表论文《地球外的中继》 卫星通信时代的开启： 1957年10月4日，前苏联发射第一颗人造地球卫星SPUTNIK-I 1958年1月31日，美国发射其第一颗卫星Explorer-I，发现范· 艾伦电磁辐射带 1963年，美国发射第一颗静止轨道卫星Syncom-II 第一批实用的通信卫星，美国的电星（Telstar）系列 1.1 卫星通信发展简史 续1 1.2 卫星轨道 开普勒定理 假设地球是质量均匀分布的圆球体，忽略太阳、月球和其它行星的引力作用，忽略大气阻力，卫星运动服从开普勒三大定律。 1.2 卫星轨道 开普勒第一定理（1602年） 小物体（卫星）在围绕大物体（地球）运动时的轨道是一个椭圆，并以大物体的质心作为一个焦点 1.2 卫星轨道 续1 开普勒第二定理（1605年） 小物体（卫星）在轨道上运动时，在相同的时间内扫过的面积相同； 1.2 卫星轨道 续2 开普勒第三定理（1618年） 小物体（卫星）的运动周期的平方与椭圆轨道半长轴的立方成正比关系 1.2 卫星轨道 续3 圆轨道卫星具有恒定的运动速度 典型卫星通信系统的轨道高度、卫星速度和轨道周期如下表 1.2 卫星轨道 续4 从轨道形状进行分类 圆轨道： GEO，GSO，MEO，LEO 椭圆轨道 HEO 1.2 卫星轨道 续5 从轨道高度进行分类 低地球轨道LEO：Low Earth Orbit，700 ~ 2000 km 中地球轨道MEO：Medium Earth Orbit，10000 ~ 20000 km 同步轨道GSO：GeoSynchronous Orbit，35786 km 静止轨道GEO：GEostationary Orbit，35786 km 高椭圆轨道HEO：Highly Elliptical Orbits，最高点可达40000km 1.2 卫星轨道 续6 1.2 卫星轨道 续6 1.2 卫星轨道 续7 GEO/GSO的主要优势 对地（球）位置相对固定 几乎恒定的传输延时 广阔的覆盖区域（单星覆盖面积约占地球表面1/3） GEO/GSO的主要缺点 大的传输延时和衰减 仰角随着纬度的增高而降低（GEO） 不能覆盖极地地区（GEO） 轨位资源缺乏 发射费用高 1.2 卫星轨道 续8 LEO的主要优势 低传输延时和衰减（利于使用手持终端） 灵活的系统设计 （单星）发射费用低 LEO的主要缺点 对地的快速相对移动，大多普勒频移 单星覆盖面积小（因此需要几十到上百颗卫星实现全球覆盖） LEO星座的延时抖动大 LEO星座的管理复杂性高 1.2 卫星轨道 续9 MEO：GEO和LEO的折中 单星的中等覆盖面积（需要几颗到十几颗卫星实现全球覆盖） 中等的传输延时和衰减 中等的对地移动速度（即中等的多普勒频移） 中等的星座延时抖动 中等的星座管理复杂度 1.2 卫星轨道 续10 HEO的主要优势 高纬度地区的仰角大 单星覆盖范围大 对地相对运动速度较慢（在服务时间内） HEO的主要缺点 传输延时和衰减大 穿越范·艾伦带，卫星寿命较短 大的多普勒频移 1.2 卫星