卫星通信系统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”复盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此复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端、地面端、用户端三部分组成，可按轨道、服务区域及用途进行分类。/n

概念

卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端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。

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、有较好的保密通信能力、可灵活调度传输资源等优点。它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。

分类

2.1、按照工作轨道区分

按照工作轨道区分，卫星通信系统一般分为以下3类：

2.1.1、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，但每颗星的复盖范围也比较小，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，每颗卫星所能复盖的范围比较小，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。

2.1.2、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，但复盖范围也更大，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，每颗卫星所能复盖的范围比低轨道系统大得多，当轨道高度为l0000Km时，每颗卫星可以复盖地球表面的23．5%，因而只要几颗卫星就可以复盖全球。若有十几颗卫星就可以提供对全球大部分地区的双重复盖，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。

2.1.3、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球复盖。传统的同步轨道卫星通信系统的技术最为成熟，自从同步卫星被用于通信业务以来，用同步卫星来建立全球卫星通信系统已经成为了建立卫星通信系统的传统模式。但是，同步卫星有一个不可克服的障碍，就是较长的传播时延和较大的链路损耗，严重影响到它在某些通信领域的应用，特别是在卫星移动通信方面的应用。首先，同步卫星轨道高，链路损耗大，对用户终端接收机性能要求较高。这种系统难于支持手持机直接通过卫星进行通信，或者需要采用l2m以上的星载天线(L波段)，这就对卫星星载通信有效载荷提出了较高的要求，不利于小卫星技术在移动通信中的使用。其次，由于链路距离长，传播延时大，单跳的传播时延就会达到数百毫秒，加上语音编码器等的处理时间则单跳时延将进一步增加，当移动用户通过卫星进行双跳通信时，时延甚至将达到秒级，这是用户、特别是话音通信用户所难以忍受的。为了避免这种双跳通信就必须采用星上处理使得卫星具有交换功能，但这必将增加卫星的复杂度，不但增加系统成本，也有一定的技术风险。

目前，同步轨道卫星通信系统主要用于VSAT系统、电视信号转发等，较少用于个人通信。

2.2、按照通信范围区分

按照通信范围区分，卫星通信系统可以分为国际通信卫星、区域性通信卫星、国内通信卫星。

2.3、按照用途区分

按照用途区分，卫星通信系统可以分为综合业务通信卫星、军事通信卫星、海事通信卫星、电视直播卫星等。

2.4、按照转发能力区分

按照转发能力区分，卫星通信系统可以分为无星上处理能力卫星、有星上处理能力卫星。

特点

3.1、下行广播，复盖范围广：对地面的情况如高山海洋等不敏感，适用于在业务量比较稀少的地区提供大范围的复盖，在复盖区内的任意点均可以进行通信，而且成本与距离无关；

3.2、工作频带宽：可用频段从150MHz～30GHz。目前已经开始开发0、v波段(40～50GHz)。ka波段甚至可以支持l55Mb可s的数据业务；

3.3、通信质量好：卫星通信中电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定。虽然在大气层内的传播会受到天气的影响，但仍然是一种可靠性很高的通信系统；

3.4、网络建设速度快、成本低：除建地面站外，无需地面施工。运行维护费用低；

3.5、信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断；

3.6、控制复杂：由于卫星通信系统中所有链路均是无线链路，而且卫星的位置还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。控制方式有星间协商和地面集中控制两种。

图书信息

书 名: 卫星通信系统

作者：郭庆，王振永，顾学迈

出版社：电子工业出版社

出版时间： 2010-6-1

ISBN: 9787121109607

开本： 16开

定价: 79.00元

图书目录

第1章 概述

第2章 卫星轨道

第3章 电波传播

第4章 天线

第5章 空间段

第6章 地面段

第7章 卫星通信传输体制

第8章 卫星链路

第9章 卫星通信干扰分析

第10章 卫星通信多址接入技术

第11章 卫星星座设计

第12章 卫星网络技术

第13章 卫星通信业务

第14章 卫星数字广播系统

第15章 卫星通信系统应用

参考文献

刘国梁荣昆壁等编着卫星通信西安电子科技大学出版社

编辑推荐

《卫星通信系统》在编着过程中，运用了在实践和研究中多年积累的经验，参考了数十种国内外的有关着作，广泛吸取和借鉴了已有的科研成果。主要供通信广播科技工作者、卫星应用研究工作者及大专院校师生学习参考。

序言

无线电通信技术自1895年问世以来，迄今不足110年，但已获得令人瞠目的惊人发展。目前，光纤通信与卫星通信已成为通信技术的两大主流。人们所期待的在任何时间、以任何形式、在任何地点与任何人通信的目标，必将由这两大通信系统来实现。

本书主要编者甘良才教授长期从事无线电通信技术的教学与科研工作，论着颇丰。现又根据历年来的授课讲义，与杨桂文、茹国宝同志合作，编写出《卫星通信系统》一书。本书全面详细地论述了卫星通信的概念、通信体制、通信网、地面站、性能设计、计算与测试等，讲解详尽、内容全面。此书的问世，必将为我国的电子通信教育作出应有的贡献。可以预期，此书将受到有关专业工作者和师生的欢迎。

作者简介

王丽娜，1977年4月生于黑龙江省哈尔滨市，2004年7月毕业于哈尔滨工业大学，获通信与信息系统专业工学博士学位，现工作于北京科技大学信息工程学院现代通信科学与技术研究所，从事教学和科研工作。在国内外学术刊物和会议上发表论文10余篇，参与研究的主要科研项目和国家自科学基金项目。目前感兴趣的研究方向主要有卫星通信、多媒体通信、下一代网络和电波传播技术等。