数字微波与卫星通信系统课件.ppt

1、L o g oL o g o1数字微波与卫星通信数字微波与卫星通信武汉大学国际软件学院武汉大学国际软件学院张张 昀昀Introduction to Computer Systems2Company Logo2主要内容主要内容v 无线电通信概论无线电通信概论v 数字微波通信数字微波通信v 卫星通信卫星通信Introduction to Computer Systems3Company Logo3电磁波传递声音和图像信号的原理电磁波传递声音和图像信号的原理v电磁波传递声音和图像信号就象鸽子送电磁波传递声音和图像信号就象鸽子送信一样信一样v先将信号载在电磁波上，再把载有信号先将信号载在电磁波上，再把

2、载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从的电磁波发射出去，到达接收处设法从电磁波上把信号检出来电磁波上把信号检出来.Introduction to Computer Systems4Company Logo4无线电波105红外线1010可见光紫外线1015X射线1020宇宙射线1025f/Hz/m3103310 2(3.87.8)10 7310 7310 12310 17电磁波波谱电磁波波谱Introduction to Computer Systems5Company Logo5电磁波频率电磁波频率v任何信号都具有一定的频率或波长。这里所讲的频率特任何信号都具有一定的频率或波长。这里所讲的

3、频率特性就是无线电信号的频率或波性就是无线电信号的频率或波长。长。v无线电波只是一种波长比较长的电磁波无线电波只是一种波长比较长的电磁波,占据的频率范占据的频率范围很广。围很广。在自由空间中在自由空间中,波长与频率存在以下关系波长与频率存在以下关系:vc=f*=无线电波传播速度（300000公里/秒）Introduction to Computer Systems6Company Logo6v式中式中:c为光速为光速,f 和和分别为无线电波的频率分别为无线电波的频率和波长和波长,因此因此,无线电波也可以认为是一种无线电波也可以认为是一种频率相对较低的电磁波。频率相对较低的电磁波。v对频率或波长

4、进行分段对频率或波长进行分段,分别称为分别称为频段或或波段。不同频段信号的产生、放。不同频段信号的产生、放大和接收的大和接收的方法不同方法不同,传播的能力和方式也不同传播的能力和方式也不同,因而因而它们的分析方法和应用范围也不同。它们的分析方法和应用范围也不同。电磁波频率电磁波频率Introduction to Computer Systems7Company Logo7波段波长频率传播方式主要用途长波30000m3000m10kHz100kHz地波超远程无线电通信和导航中波3000m200m100kHz1500kHz地波和天波调幅（AM）无线电广播、电报、通信中短波200m50m1500kH

5、z6000kHz短波50m10m6MHz30MHz天波微波米波(VHF)10m1m30MHz300MHz近似直线传播调频（FM）无线电广播、电视、导航分米波(UHF)1m0.1m300MHz3000MHz直线传播电视、雷达、导航厘米波10cm1cm3000MHz30000MHz毫米波10mm1mm30000MHz300000MHz频率划分频率划分Introduction to Computer Systems8Company Logo8无线电波传播无线电波传播v在均匀媒质中以恒定的速度沿直线传播，由于能在均匀媒质中以恒定的速度沿直线传播，由于能量的扩散和媒质的吸收，离开波源越远强度越小量的扩散

6、和媒质的吸收，离开波源越远强度越小v在非均匀媒质中传播时，不但速度发生变化而且在非均匀媒质中传播时，不但速度发生变化而且会产生会产生 反射反射 折射折射 绕射绕射 散射散射Introduction to Computer Systems9Company Logo9v传播特性指的是无线电信号的传播方式、指的是无线电信号的传播方式、传播距离、传播距离、传播特点等。传播特点等。无线电信号的传播特性主要根据其所无线电信号的传播特性主要根据其所处的频段或波段来区分。处的频段或波段来区分。v电磁波从发射天线辐射出去后电磁波从发射天线辐射出去后,不仅电波的能量会扩不仅电波的能量会扩散散,接收机只能收到其中极

7、小的一部分接收机只能收到其中极小的一部分,而且在传播过而且在传播过程中程中,电波的能量会被地面、电波的能量会被地面、建筑物或高空的电离层建筑物或高空的电离层吸收或反射吸收或反射,或者在大气层中产生折射或散射等现象或者在大气层中产生折射或散射等现象,从而造成到达接收机时的强度大大衰减。从而造成到达接收机时的强度大大衰减。无线电波传播特性无线电波传播特性 Introduction to Computer Systems10Company Logo10无线电波的传播方式无线电波的传播方式v无线电波的传播方式是指无线电波从发射点无线电波的传播方式是指无线电波从发射点到接收点的传播路径到接收点的传播路径

8、v根据无线电波在传播过程所发生的现象根据无线电波在传播过程所发生的现象,电波电波的传播方式主要有：的传播方式主要有：直射（视距）直射（视距）传播（超短波、微波）传播（超短波、微波）绕射（地波）绕射（地波）传播（超长波、长波、中波）传播（超长波、长波、中波）反射（天波）反射（天波）传播（中波、短波）传播（中波、短波）散射传播（超短波）散射传播（超短波）v决定传播方式和传播特点的关键因素是无线决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。电信号的频率。Introduction to Computer Systems11Company Logo11(a)射线(b)(c)电离层(d)对流层 图1

9、 5 无线电波的主要传播方式（a）直射传播;（b）地波传播;（c）天波传播;（d）散射传播Introduction to Computer Systems12Company Logo12媒体空间对无线电波传播的影响媒体空间对无线电波传播的影响v传输损耗传输损耗v电波传播方向的变化电波传播方向的变化v多径效应多径效应v衰落现象衰落现象：电磁波在传播过程中，由于传播媒：电磁波在传播过程中，由于传播媒介及传播途径随时间的变化而引起的接收信号强介及传播途径随时间的变化而引起的接收信号强弱变化的现象叫作衰落。譬如在收话时，声音一弱变化的现象叫作衰落。譬如在收话时，声音一会儿强，一会儿弱，这就是衰落现象。

10、会儿强，一会儿弱，这就是衰落现象。Introduction to Computer Systems13Company Logo13电磁波的发射过程电磁波的发射过程v(1)(1)由高频振荡器产生高频振荡电流由高频振荡器产生高频振荡电流v(2)(2)把要传递的声音和图像信号变成电流信号把要传递的声音和图像信号变成电流信号(电信号电信号)v(3)(3)将振荡器产生的高频振荡电流和声音、图像的信将振荡器产生的高频振荡电流和声音、图像的信号电流一同输入到调制器中，使高频振荡电流随着传号电流一同输入到调制器中，使高频振荡电流随着传递的声音图像信号发生相应的变化，再把这样的高频递的声音图像信号发生相应的变化

11、，再把这样的高频振荡电流送到发射天线，发射的电磁波就带有要传递振荡电流送到发射天线，发射的电磁波就带有要传递的声音图像信号了的声音图像信号了.即所谓的将要传递的信号即所谓的将要传递的信号“加加”到电磁波上到电磁波上.把带有信号的电磁波发射出去把带有信号的电磁波发射出去.Introduction to Computer Systems14Company Logo14电磁波的发射过程电磁波的发射过程Introduction to Computer Systems15Company Logo15无线电接收过程无线电接收过程v(1)(1)用天线接收电磁波用天线接收电磁波.(2)(2)用调谐器即收音机或

12、电视机中选台的电路选用调谐器即收音机或电视机中选台的电路选出所需要的电信号出所需要的电信号.(3)(3)让高频振荡电流经过检波器，就能将要传递让高频振荡电流经过检波器，就能将要传递的声音信号和图像信号从高频振荡电流中的声音信号和图像信号从高频振荡电流中“检检”出出.把声音信号和图象信号分别送到扬声器和电把声音信号和图象信号分别送到扬声器和电视机，就能听到声音和看到图像视机，就能听到声音和看到图像.Introduction to Computer Systems16Company Logo16无线电接收过程无线电接收过程Introduction to Computer Systems17Comp

13、any Logo17v微波微波是一种具有极高频率（通常为是一种具有极高频率（通常为 300MHz-300MHz-300GHz)300GHz)，波长很短，通常为，波长很短，通常为1m-1mm1m-1mm的电磁波。的电磁波。v在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力在微波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信弱，所以信号的号的传输传输主要是利用微波在主要是利用微波在视线视线距距离內的直离內的直线传播线传播，又，又称称视视距距传播传播。v这种传这种传播方式，播方式，虽然虽然与短波相比，具有与短波相比，具有传播传播较较稳稳定，受外界干扰小等定，受外界干扰小等优点优点，但在电波的，但在电波的传播传

14、播过程中，过程中，却难却难免受到地形，地物及免受到地形，地物及气候气候状況的状況的影响而引起反射，折射，散射和吸收现象，影响而引起反射，折射，散射和吸收现象，产产生生传播衰落和传播失真。传播衰落和传播失真。微波微波Introduction to Computer Systems18Company Logo18v利用微波做利用微波做传输传输媒介進行的通信，叫微媒介進行的通信，叫微波通信。它往往是长途，大容量通信的波通信。它往往是长途，大容量通信的无线传输无线传输工具。工具。v目前目前使用的范围只有使用的范围只有1GHz-40GHz。各。各国的通信国的通信设备设备已使用到已使用到2、4、5、6、7

15、、8、11、15、20GHz等各频段。等各频段。微波通信微波通信Introduction to Computer Systems19Company Logo19数字微波通信系统数字微波通信系统v数字微波通信是指利用微波携带数字数字微波通信是指利用微波携带数字信息，通过电波空间，同时传送若干信息，通过电波空间，同时传送若干相互无关信息，并进行再生中继的通相互无关信息，并进行再生中继的通信方式。信方式。v数字信号用微波信道进行传输的通信数字信号用微波信道进行传输的通信方式，兼有数字通信和微波通信的特方式，兼有数字通信和微波通信的特点。点。Introduction to Computer Syste

16、ms20Company Logo20中继传输方式中继传输方式微波中继接力线路微波中继接力线路微波中继接力线路微波中继接力线路 地面微波接力通信系统工作在地面微波接力通信系统工作在4 4 6GHz6GHz，它通，它通过地面多座中继站在两地之间建立通信链路，相过地面多座中继站在两地之间建立通信链路，相邻中继站的距离为邻中继站的距离为视距视距（约（约50Km50Km）。Introduction to Computer Systems21Company Logo21地面微波接力地面微波接力v 两个地面站之间传送v 距离：50-100 km；频率：2G-40GHzv 依赖于天气和频率v 应用：长距离传输

17、话音和电视信号；大厦之间LAN互连地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔地球地球Introduction to Computer Systems22Company Logo22数字微波数字微波系统组成系统组成 市内市内电话局电话局用户用户终端终端市内市内电话局电话局用户用户终端终端微波微波中继站中继站微波微波收发信收发信设备设备调制调制解调解调设备设备时分时分复用复用设备设备调制调制解调解调设备设备时分时分复用复用设备设备甲地甲地乙地乙地微波微波收发信收发信设备设备Introduction to Computer Systems23Company Logo23数字微波通

18、信的特点数字微波通信的特点 1.1.频带宽干扰小频带宽干扰小2.2.中继传输组网灵活中继传输组网灵活3.3.抗干扰性强抗干扰性强4.4.保密性好保密性好5.5.便于组成数字通信便于组成数字通信网网 Introduction to Computer Systems24Company Logo24数字微波数字微波系统实例系统实例 Introduction to Computer Systems25Company Logo25数字复接技术数字复接技术 在数字传输系统中，为了扩大传输容量、提高传在数字传输系统中，为了扩大传输容量、提高传输效率，常常需要将若干个低速数字信号合并成输效率，常常需要将若干个

19、低速数字信号合并成一个高速数字信号流，以便在高速信道中传输。一个高速数字信号流，以便在高速信道中传输。数字复接技术就是解决这一问题的技术之一。常数字复接技术就是解决这一问题的技术之一。常用的复接方法有两种：同步复接和异步复接。用的复接方法有两种：同步复接和异步复接。Introduction to Computer Systems26Company Logo26 同步复接是用一个高稳定的主时钟同步复接是用一个高稳定的主时钟来控制被复接的几个低次群信号，使这来控制被复接的几个低次群信号，使这几个低次群的码速统一在主时钟的频率几个低次群的码速统一在主时钟的频率上，达到同频、同相。上，达到同频、同相。

20、异步复接是各低次群使用各自的时异步复接是各低次群使用各自的时钟钟,因此各低次群的码速率不同。此时因此各低次群的码速率不同。此时，应先进行码速调整，使各低次群码速，应先进行码速调整，使各低次群码速达到一致达到一致,然后再进行同步复接。然后再进行同步复接。同步和异步复接同步和异步复接Introduction to Computer Systems27Company Logo27 PCMPCM技术在复接成一次群时，采用同步技术在复接成一次群时，采用同步复接。但在复接成二、三、四次群时要采用复接。但在复接成二、三、四次群时要采用异步复接。为复接方便，规定了各支路比特异步复接。为复接方便，规定了各支路比

21、特流之间的异步范围，也就是规定了各支路时流之间的异步范围，也就是规定了各支路时钟之间允许的偏差标称值范围，这种对比特钟之间允许的偏差标称值范围，这种对比特率偏差的约束就是所称的准同步工作。相应率偏差的约束就是所称的准同步工作。相应的比特系列称为准同步数字系列的比特系列称为准同步数字系列(PDH PDH PlesiochronousPlesiochronous Digital Hierarchy Digital Hierarchy)。PDHPDH的固有缺点如下：的固有缺点如下：准同步数字系列准同步数字系列(PDH)Introduction to Computer Systems28Company

22、 Logo28准同步数字系列准同步数字系列(PDH)1.1.没有统一标准没有统一标准Introduction to Computer Systems29Company Logo29l准同步数字系列准同步数字系列(PDH)v2.光接口不规范光接口不规范 为了完成设备对光路上的传输性能进行监控各厂家各自采用为了完成设备对光路上的传输性能进行监控各厂家各自采用自行开发的线路码型。自行开发的线路码型。典型的例子是典型的例子是mBnB码，其中码，其中mB为信息码，为信息码，nB是冗余码。是冗余码。冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于冗余码的作用是实现设备对线路传输性能的监控功能。由于冗余

23、码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接冗余码的接入使同一速率等级上光接口的信号速率大于电接口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且口的标准信号速率，不仅增加了发光器的光功率代价，而且由于各厂家在进行线路编码时为完成不同的线路监控功能，由于各厂家在进行线路编码时为完成不同的线路监控功能，在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级在信息码后加上不同的冗余码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实的光接口码型和速率也不一样，致使不同厂家的设备无法实现横向兼容。这样在同一传输路线两端必须采用同一厂家的现横向兼容。这样在同一传输路线两

24、端必须采用同一厂家的设备，给组网管理及网络互通带来困难。设备，给组网管理及网络互通带来困难。Introduction to Computer Systems30Company Logo30v 从高速信号中分从高速信号中分/插出低速信号要一级一级的进行。例如从插出低速信号要一级一级的进行。例如从140Mbit/s的信号中分的信号中分/插出插出2Mbit/s低速信号要经过如图过程低速信号要经过如图过程v 由于低速信号分由于低速信号分/插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程。插到高速信号要通过层层的复用和解复用过程。这样就会使信号在复用这样就会使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输解复用

25、过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化，在大容量传输时此种缺点是不能容忍的。这也就是性能劣化，在大容量传输时此种缺点是不能容忍的。这也就是为什么为什么PDH体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。体制传输信号的速率没有更进一步提高的原因。3.3.不便复接不便复接Introduction to Computer Systems31Company Logo31准同步数字系列准同步数字系列(PDH)v4.不便网管不便网管 由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的由于没有统一的网管接口，这就使你买一套某厂家的设备就需买一套该厂家的网管。系统容易形成七国八设备就需买一套该厂家的网管。系统容易形成七

26、国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。制的局面，不利于形成统一的电信管理网。Introduction to Computer Systems32Company Logo32 为了解决为了解决PDHPDH的的缺点缺点，美国贝尔通信研，美国贝尔通信研究所提出同步光网络究所提出同步光网络(SONET)SONET)的概念。原的概念。原CCITTCCITT于于19881988年接受了年接受了SONETSONET的概念，重新命的概念，重新命名为同步数字系列名为同步数字系列(SDH)SDH)，使之成为不仅适使之成为不仅适用于光纤，也适用于微波及卫星传输的通用用于光纤，也适用于微波及卫星传输的通用技术体制

27、。技术体制。SDHSDH是数字通信中一种全新的世是数字通信中一种全新的世界体制。界体制。SDHSDH的产生的产生 Introduction to Computer Systems33Company Logo33SDHSDH的基本概念的基本概念 2Mb/s2Mb/s电信号电信号SDHSDH分插分插复用器复用器155Mb/s155Mb/s光接口光接口155Mb/s155Mb/s光接口光接口SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。并由统一网管系统操

28、作的综合信息传送网络。Introduction to Computer Systems34Company Logo34SDHSDH的基本概念的基本概念v在在SDH网中网中SDH的信号实际上起着运货车的功能。的信号实际上起着运货车的功能。它将各种不同体制的信号（本课程主要是指它将各种不同体制的信号（本课程主要是指PDH信号）象货物一样打成不同大小的速率级别包，信号）象货物一样打成不同大小的速率级别包，然后装入货车，装入然后装入货车，装入STM-N帧中，在帧中，在SDH的主干的主干道上，光纤上传输。在收端，从货车上卸下打成道上，光纤上传输。在收端，从货车上卸下打成货包的货物（其它体制的信号），然后

29、拆包封恢货包的货物（其它体制的信号），然后拆包封恢复出原来体制的信号。复出原来体制的信号。Introduction to Computer Systems35Company Logo351.1.统一接口统一接口2.2.标准化等级标准化等级3.3.丰富的帧结构丰富的帧结构4.4.灵活复用灵活复用5.5.网管规范网管规范6.6.与与PDHPDH兼容兼容SDHSDH的基本特点的基本特点 Introduction to Computer Systems36Company Logo36Introduction to Computer Systems37Company Logo37卫星通信系统卫星通信系统

30、 利用卫星进行通信的科学设想，是在利用卫星进行通信的科学设想，是在19451945年由英国的克拉克首先提出的。但直至年由英国的克拉克首先提出的。但直至19571957年，前苏联发射了世界上第一颗人造地年，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希球卫星，人们才真正看到实现卫星通信的希望。望。19621962年，美国成功地发射了第一颗年，美国成功地发射了第一颗通信通信卫星卫星,试验了横跨大西洋的电话传输。于是试验了横跨大西洋的电话传输。于是,经过二十多年的探索和试验，卫星通信终于经过二十多年的探索和试验，卫星通信终于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活。跨入了实用阶段，渐

31、渐走近我们的生活。Introduction to Computer Systems38Company Logo38卫星通信系统概述卫星通信系统概述 卫星通信是指利用人造地球卫星作为卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信。由于作为中继站的卫星离间进行的通信。由于作为中继站的卫星离地面很高，所以经过一次中继转接之后即地面很高，所以经过一次中继转接之后即可进行长距离的通信。用于实现通信目的可进行长距离的通信。用于实现通信目的的这种人造地球卫星被称为通信卫星。卫的这种人造地球卫星被称为通信卫星。卫星通信是宇宙通信形式之一，采

32、用的是微星通信是宇宙通信形式之一，采用的是微波频段。波频段。Introduction to Computer Systems39Company Logo39卫星通信的基本概念卫星通信的基本概念 通信卫星通信卫星地面站地面站A 地面站地面站B Introduction to Computer Systems40Company Logo40v 使用微波v 使用转发器接收和转发v 可支持点到多点传送地球地球地面站地面站地面站地面站C波段波段 4/6 GHz 上行上行5.925-6.425 GHz 下行下行3.7-4.2 GHz Ku波段波段 12/14 GHz 上行上行14-14.5 GHz 下行下

33、行11.7-12.2 GHz应用：传输电视信号、远距离话音传输、组建专用网应用：传输电视信号、远距离话音传输、组建专用网通信卫星：微波中继站通信卫星：微波中继站Introduction to Computer Systems41Company Logo41地球同步卫星地球同步卫星v与地面站相对固定位置v使用3个卫星覆盖全球36,000公里公里地球地球Introduction to Computer Systems42Company Logo42卫星通信系统的优点卫星通信系统的优点 通信距离远通信距离远 覆盖面积大，可以进行多址通信覆盖面积大，可以进行多址通信 通信频带宽、容量大通信频带宽、容量

34、大 性能稳定可靠性能稳定可靠 Introduction to Computer Systems43Company Logo43卫星通信的频段选择卫星通信的频段选择 早期的同步通信卫星使用的工作频段主要早期的同步通信卫星使用的工作频段主要是是C C波段（波段（4/6GHz4/6GHz），因为当时同一波段的微波），因为当时同一波段的微波接力通信技术已比较成熟，开发费用低，并且接力通信技术已比较成熟，开发费用低，并且该波段处于地球的无线电窗口范围内，大气层该波段处于地球的无线电窗口范围内，大气层吸收很小。随着通信技术的发展和通信业务的吸收很小。随着通信技术的发展和通信业务的增加，新的波段不断被开发，

35、目前增加，新的波段不断被开发，目前KuKu波段波段 （11/14GHz11/14GHz）已大量应用于民用卫星通信和卫）已大量应用于民用卫星通信和卫星广播业务，星广播业务，20/30GHz20/30GHz频段也已投入使用。频段也已投入使用。Introduction to Computer Systems44Company Logo44自由空间的传播损耗自由空间的传播损耗 由于卫星通信用的无线电波主要是在由于卫星通信用的无线电波主要是在大气层以外的宇宙空间内传播，而宇宙空大气层以外的宇宙空间内传播，而宇宙空间是接近真空状态的，并且由于在目前所间是接近真空状态的，并且由于在目前所使用的频段范围内，与

36、自由空间的传播衰使用的频段范围内，与自由空间的传播衰耗相比，大气层的衰减损耗很小，所以基耗相比，大气层的衰减损耗很小，所以基本上可以认为，电波是在均匀媒介的自由本上可以认为，电波是在均匀媒介的自由空间内传播，信道的特性较稳定。因此，空间内传播，信道的特性较稳定。因此，从信道性质来说从信道性质来说,一般都认为是恒参信道。一般都认为是恒参信道。Introduction to Computer Systems45Company Logo45卫星通信的多址连接方式卫星通信的多址连接方式 所谓多址连接方式，就是许多个地所谓多址连接方式，就是许多个地面站通过共同的通信卫星来实现覆盖区面站通过共同的通信卫星

37、来实现覆盖区域内的相互连接，而无需中间转接。这域内的相互连接，而无需中间转接。这就要求各个地面站发向其它地面站的信就要求各个地面站发向其它地面站的信号之间必须有区别。号之间必须有区别。Introduction to Computer Systems46Company Logo46频分多址方式频分多址方式 频分多址（频分多址（FDMAFDMA）是根据各地）是根据各地面站发射的信号频率不同，按照频面站发射的信号频率不同，按照频率的高低，顺序排列在卫星的频带率的高低，顺序排列在卫星的频带里，各地面站的信号频谱要排列得里，各地面站的信号频谱要排列得互相不重叠。也就是说，按照频率互相不重叠。也就是说，按

38、照频率不同来区分是哪个站址。不同来区分是哪个站址。Introduction to Computer Systems47Company Logo47时分多址方式时分多址方式 时分多址（时分多址（TDMATDMA）是将通过卫星转）是将通过卫星转发器的信号在时间上分成发器的信号在时间上分成“帧帧”来进行来进行多址划分的，在一帧内又划分成若干个多址划分的，在一帧内又划分成若干个时隙，将这些时隙分配给地面站，只允时隙，将这些时隙分配给地面站，只允许各地面站在所规定的时隙内发射信号许各地面站在所规定的时隙内发射信号。Introduction to Computer Systems48Company Log

39、o48空分多址方式空分多址方式 空分多址（空分多址（SDMASDMA）是指在卫星上安装）是指在卫星上安装多个天线，这些天线的波束分别指向地球多个天线，这些天线的波束分别指向地球表面上的不同区域。不同区域的地面站所表面上的不同区域。不同区域的地面站所发射的电波在空间不会互相重叠，即使在发射的电波在空间不会互相重叠，即使在同一时间、不同区域的地面站使用相同的同一时间、不同区域的地面站使用相同的频率来工作，它们之间也不会形成干扰。频率来工作，它们之间也不会形成干扰。Introduction to Computer Systems49Company Logo49码分多址方式码分多址方式 码分多址方式（

40、码分多址方式（CDMACDMA）的原理是：利用自相）的原理是：利用自相关性非常强而互相关性非常弱的周期性码序列作关性非常强而互相关性非常弱的周期性码序列作为地址信息，对被用户信息调制过的已调波进行为地址信息，对被用户信息调制过的已调波进行再次调制，使其频谱大为展宽（称为扩频）；经再次调制，使其频谱大为展宽（称为扩频）；经卫星信道传输后，在接收端以本地产生的已知的卫星信道传输后，在接收端以本地产生的已知的地址码为参考，根据相关性的差异对收到的所有地址码为参考，根据相关性的差异对收到的所有信号进行鉴别，从中将地址码与本地地址码完全信号进行鉴别，从中将地址码与本地地址码完全一致的宽带信号还原为窄带而

41、选出，其它与本地一致的宽带信号还原为窄带而选出，其它与本地地址码无关的信号则仍保持或扩展为宽带信号而地址码无关的信号则仍保持或扩展为宽带信号而滤去。滤去。Introduction to Computer Systems50Company Logo50卫星通信系统的组成卫星通信系统的组成 地面站地面站监控监控管理系统管理系统测控测控系统系统通信卫星通信卫星Introduction to Computer Systems51Company Logo51通信卫星通信卫星 通信卫星通信卫星是卫星通信系是卫星通信系统的重要组成统的重要组成部分。部分。Introduction to Computer Sy

42、stems52Company Logo52通信卫星的组成通信卫星的组成 在卫星通信系统中，所有地面站发出在卫星通信系统中，所有地面站发出的信号都是经过卫星中继转发到地面接收的信号都是经过卫星中继转发到地面接收站的。为了完成这一转发的任务，卫星上站的。为了完成这一转发的任务，卫星上必须配备转发无线电信号的通信系统与天必须配备转发无线电信号的通信系统与天线系统。除此之外，为了保证通信卫星的线系统。除此之外，为了保证通信卫星的正常工作，还必须配备控制系统、遥测系正常工作，还必须配备控制系统、遥测系统和电源系统。统和电源系统。Introduction to Computer Systems53Comp

43、any Logo53控制系统控制系统 控制系统的任务是根据地面指令信控制系统的任务是根据地面指令信号来控制卫星姿态和位置等。通信卫星号来控制卫星姿态和位置等。通信卫星的控制系统包括的控制系统包括卫星的位置控制系统卫星的位置控制系统和和卫星的姿态控制系统卫星的姿态控制系统。Introduction to Computer Systems54Company Logo54天线系统天线系统 通信卫星天线系统包括通信天线和通信卫星天线系统包括通信天线和遥测指令天线两种。它们的特点是：体遥测指令天线两种。它们的特点是：体积小、重量轻、馈电容易，有便于在卫积小、重量轻、馈电容易，有便于在卫星上组装的结构以及

44、可靠性高和寿命长星上组装的结构以及可靠性高和寿命长等。等。Introduction to Computer Systems55Company Logo55遥测指令系统遥测指令系统 为了保持卫星的正常运转和通信，需要及为了保持卫星的正常运转和通信，需要及时了解卫星内部的各种情况和设备的工作是否时了解卫星内部的各种情况和设备的工作是否正常。在必要时，应该通过遥测信号（即指令正常。在必要时，应该通过遥测信号（即指令信号）去控制卫星上某些设备的动作；另外，信号）去控制卫星上某些设备的动作；另外，当一些部件发生故障时，还需自动将备份件转当一些部件发生故障时，还需自动将备份件转换上去等。所有这些工作都是通

45、过卫星上的遥换上去等。所有这些工作都是通过卫星上的遥测系统来完成。测系统来完成。Introduction to Computer Systems56Company Logo56卫星转发器（通信系统）卫星转发器（通信系统）在通信卫星的各组成系统中，真正起到在通信卫星的各组成系统中，真正起到卫星通信中继站作用的是通信系统，也叫转卫星通信中继站作用的是通信系统，也叫转发器。发器。前前放放变变频频器器中中放放限限幅幅器器变变频频器器高高放放倍频器倍频器倍频器倍频器本振本振 双变频转发器双变频转发器Introduction to Computer Systems57Company Logo57电源系统电

46、源系统 通信卫星的电源一般同时采用太阳通信卫星的电源一般同时采用太阳能电池和化学电池（或原子能电池）。能电池和化学电池（或原子能电池）。通常太阳能电池作为常用电源使用，当通常太阳能电池作为常用电源使用，当卫星进入地球阴影区卫星进入地球阴影区(或者说卫星日蚀或者说卫星日蚀)时，使用化学电池供电。时，使用化学电池供电。Introduction to Computer Systems58Company Logo58卫星地面站卫星地面站 Introduction to Computer Systems59Company Logo59地面站的组成地面站的组成 发射发射系统系统接收接收系统系统控制控制系统

47、系统终端终端系统系统电源电源系统系统馈电馈电设备设备跟踪跟踪设备设备天线系统天线系统市内电话市内电话 Introduction to Computer Systems60Company Logo60地面站发射系统的组成地面站发射系统的组成 调调制制器器中频中频放大器放大器上变上变频器频器自动自动功率功率控制控制发射波发射波合成合成行波管行波管放大放大激激励励器器大功率大功率放大器放大器传输传输波导波导基带信号基带信号Introduction to Computer Systems61Company Logo61地面站接收系统的组成地面站接收系统的组成 馈电馈电设备设备低噪声低噪声放大器放大器传

48、输传输放大器放大器晶体管晶体管放大器放大器接收波接收波分离分离下变下变频器频器中频中频放大器放大器基带基带转换转换装置装置解解调调器器椭圆波导椭圆波导Introduction to Computer Systems62Company Logo62馈线馈线 Introduction to Computer Systems63Company Logo63地面站电源系统地面站电源系统 一般情况下使用交流市电供电一般情况下使用交流市电供电偶然断电时使用蓄电池供电偶然断电时使用蓄电池供电长期或定期断电时使用柴油发电机长期或定期断电时使用柴油发电机 Introduction to Computer Sys

49、tems64Company Logo64电源机柜与蓄电池电源机柜与蓄电池Introduction to Computer Systems65Company Logo65卫星通信的新技术卫星通信的新技术 近年来卫星通信技术发展很快，近年来卫星通信技术发展很快，为适应各种业务的需求，许多新技为适应各种业务的需求，许多新技术、新系统不断产生。其中已开始术、新系统不断产生。其中已开始应用的有应用的有VSATVSAT系统、低轨道卫星通系统、低轨道卫星通信系统等。信系统等。Introduction to Computer Systems66Company Logo66VSATVSAT系统系统 PCPCPC

50、PC计算计算中心中心PCPCPCPC市话局市话局用户用户小站小站 用户用户小站小站 卫星卫星 中心站中心站 Introduction to Computer Systems67Company Logo67VSATVSAT系统的发展系统的发展 目前，目前，VSATVSAT系统主要正在以下几个系统主要正在以下几个方面进行改进：方面进行改进：降低成本和安装费用降低成本和安装费用扩大业务范围扩大业务范围 完成多种连接完成多种连接开发新的网络系统开发新的网络系统 Introduction to Computer Systems68Company Logo68LEOLEO系统系统 低轨道卫星通信系统，简称