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卫星通信

12.1.1.1卫星通信基本概念

卫星通信实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通

信，卫星通信的主要目的是实现对地面的无“缝隙”覆盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万

公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。但卫星通信要求地面设备具有较大

的发射功率，因此不易普及使用。卫星通信系统由卫星段、地面段、用户段三部分组成。卫星

段在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体

又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用

户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥

测和指令站。用户段即是各种用户终端。卫星通信系统的结构如下图12-1所示。

图12-1卫星通信系统结构

在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有500MHz宽度，为了便于放大和发射及减少变

调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信

多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。比较适用于点对点

大容量的通信。近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用

同一频带，但占用不同的时隙。与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需

用上下变频把各地球站信号分开、适合数字通信、可根据业务量的变化按需分配传输带宽，使

实际容量大幅度增加。另一种多址技术是码分多址（CDMA），即不同的地球站占用同一频率

和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。CDMA采用了扩展频谱通

信技术，具有抗干扰能力强、有较好的必威体育官网网址通信能力、可灵活调度传输资源等优点。它比较适

合于容量小、分布广、有一定必威体育官网网址要求的系统使用。

12.1.1.2卫星通信系统的分类

按照1.工作轨道区分，卫星通信系统一般分为以下3类。

（1）低轨道卫星通信系统（LEO）：距地面500-2000Km，传输时延和功耗都比较小，

但每颗星的覆盖范围也比较小，典型系统有Motorola的铱星系统。低轨道卫星通信系统由于卫

星轨道低，信号传播时延短，所以可支持多跳通信；其链路损耗小，可以降低对卫星和用户终

端的要求，可以采用微型/小型卫星和手持用户终端。但是低轨道卫星系统也为这些优势付出了

较大的代价：由于轨道低，每颗卫星所能覆盖的范围比较小，要构成全球系统需要数十颗卫

星，如铱星系统有66颗卫星、GLOBALSTAR有48颗卫星、Teledisc有288颗卫星。同时，由于

低轨道卫星的运动速度快，对于单一用户来说，卫星从地平线升起到再次落到地平线以下的时

间较短，所以卫星间或载波间切换频繁。因此，低轨系统的系统构成和控制复杂、技术风险

大、建设成本也相对较高。

（2）中轨道卫星通信系统（MEO）：距地面2000-20000Km，传输时延要大于低轨道卫

星，但覆盖范围也更大，典型系统是国际海事卫星系统。中轨道卫星通信系统可以说是同步卫

星系统和低轨道卫星系统的折衷，中轨道卫星系统兼有这两种方案的优点，同时又在一定程度

上克服了这两种方案的不足之处。中轨道卫星的链路损耗和传播时延都比较小，仍然可采用简

单的小型卫星。如果中轨道和低轨道卫星系统均采用星际链路，当用户进行远距离通信时，中

轨道系统信息通过卫星星际链路子网的时延将比低轨道系统低。而且由于其轨道比低轨道卫星

系统高许多，每颗卫星所能覆盖的范围比低轨道系统大得多，当轨道高度为10000Km时，每颗

卫星可以覆盖地球表面的23.5%，因而只要几颗卫星就可以覆盖全球。若有十几颗卫星就可以提

供对全球大部分地区的双重覆盖，这样可以利用分集接收来提高系统的可靠性，同时系统投资

要低于低轨道系统。因此，从一定意义上说，中轨道系统可能是建立全球或区域性卫星移动通

信系统较为优越的方案。当然，如果需要为地面终端提供宽带业务，中轨道系统将存在一定困

难，而利用低轨道卫星系统作为高速的多媒体卫星通信系统的性能要优于中轨道卫星系统。

（3）高轨道卫星通信系统（GEO）：距地面35800km，即同步静止轨道。理论上，用三

颗高轨道卫星即可以实现全