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1、L o g o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1Introduction to Computer Systems2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2Company LogoIntroduction to Computer Systems3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，再把载有信号的电磁波发射出去，到达接收处设法从的电
2、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.3Company LogoIntroduction to Computer Systems4电磁波波谱电磁波波谱4Company LogoIntroduction to Computer Systems5电磁波频率电磁波频率v任任何何信信号号都都具具有有一一定定的的频频率率或或波波长长。这这里里所所讲讲的的频频率率特特性就是无线电信号的频率或波长。性就是无线电信号的频率或波长。v无无线线电电波波只只是是一一种种波波长长比比较较长长的的电电磁磁波波,占占据据的的频频率率范范围很广。围很广。在自由空间中在自由空间中,波长与频率
3、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）5Company LogoIntroduction to Computer Systems6v式式中中:c为为光光速速,f 和和分分别别为为无无线线电电波波的的频频率率和和波波长长,因因此此,无无线线电电波波也也可可以以认认为为是是一一种种频率相对较低的电磁波。频率相对较低的电磁波。v对对频频率率或或波波长长进进行行分分段段,分分别别称称为为频段或或波段。不不同同频频段段信信号号的的产产生生、放放大大和和接接收收的的方方法法不不同同,传传播播的的能能力力和和方方式式也也不不同同,因因而而它它们的分析方法和应
4、用范围也不同。们的分析方法和应用范围也不同。电磁波频率电磁波频率6Company LogoIntroduction to Computer Systems7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200m50m1500kHz6000kHz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、
5、雷达、导航厘米波10cm1cm3000MHz30000MHz毫米波10mm1mm30000MHz300000MHz频率划分频率划分7Company LogoIntroduction to Computer Systems8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8Company LogoIntroduction t
6、o Computer Systems9v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处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。的频段或波段来区分。v电电磁磁波波从从发发射射天天线线辐辐射射出出去去后后,不不仅仅电电波波的的能能量量会会扩扩散散,接接收收机机只只能能收收到到其其中中极极小小的的一一部部分分,而而且且在在传传播播过过程程中中,电电波波的的能能量量会会被被地地面面、建建筑筑物物或或高高空空的的电电离离层层吸吸收收或或反反射射,或或者者在在大大气气层层中中产产生生折折射射或或散
7、散射射等等现现象象,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 9Company LogoIntroduction to Computer Systems10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到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接收点的传播路径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）传播（超短波、微波）直射（视距）传播（超短波、微波）绕射（地波）传播（超长波、长波、中波）绕射（地波）
8、传播（超长波、长波、中波）反射（天波）传播（中波、短波）反射（天波）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电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。信号的频率。10Company LogoIntroduction to Computer Systems11 图1 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11Company LogoIntroduction to Computer Systems12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
9、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。会儿强，一会儿弱，这就是衰落现象。12Company LogoIntroduction to Computer Systems13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
10、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，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.
11、13Company LogoIntroduction to Computer Systems14电磁波的发射过程电磁波的发射过程14Company LogoIntroduction to Computer Systems15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
12、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.15Company LogoIntroduction to Computer Systems16无线电接收过程无线电接收过程16Company LogoIntroduction to Computer Systems17v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，电波的绕射能力弱，在微
13、波频段，由于频率很高，电波的绕射能力弱，所以信号的传输主要是利用微波在视线距离內的所以信号的传输主要是利用微波在视线距离內的直线传播，又称直线传播，又称视视距距传播传播。v这种传这种传播方式，虽然与短波相比，具有传播较稳播方式，虽然与短波相比，具有传播较稳定，受外界干扰小等优点，但在电波的传播过程定，受外界干扰小等优点，但在电波的传播过程中，却难免受到地形，地物及气候状況的影响而中，却难免受到地形，地物及气候状況的影响而引起反射，折射，散射和吸收现象，产生传播衰引起反射，折射，散射和吸收现象，产生传播衰落和传播失真。落和传播失真。微波微波17Company LogoIntroduction t
14、o Computer Systems18v利用微波做传输媒介進行的通信，叫微利用微波做传输媒介進行的通信，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工具。无线传输工具。v目前使用的范围只有目前使用的范围只有1GHz-40GHz。各。各国的通信设备已使用到国的通信设备已使用到2、4、5、6、7、8、11、15、20GHz等各频段。等各频段。微波通信微波通信18Company LogoIntroduction to Computer Systems19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
15、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。19Company LogoIntroduction to Computer Systems20中继传输方式中继传输方式 地地面面微微波波接接力力通通信信系系统统工工作作在在4 4 6GHz6GHz，它它通通过过地地面面多多座座中中继继站站在在两两地地之之间间建建立立通通信信链链路路，相相邻中继站的距离为邻中继站的距离为视距视距
16、（约（约50Km50Km）。）。20Company LogoIntroduction to Computer Systems21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21Company LogoIntroduction to Computer Systems22数字微波数字微波系系统组统组成成 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
17、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22Company LogoIntroduction to Computer Systems23数字微波通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.便于便于组组成数字通信网成数字通信网 23Company LogoIntroduction to Computer Systems24数字微波数字微波系统实例系统实例 24Compan
18、y LogoIntroduction to Computer Systems25数字复接技术数字复接技术 在在数数字字传传输输系系统统中中，为为了了扩扩大大传传输输容容量量、提提高高传传输输效效率率，常常常常需需要要将将若若干干个个低低速速数数字字信信号号合合并并成成一一个个高高速速数数字字信信号号流流，以以便便在在高高速速信信道道中中传传输输。数数字字复复接接技技术术就就是是解解决决这这一一问问题题的的技技术术之之一一。常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。25Company LogoIntroduction to Computer System
19、s26 同同步步复复接接是是用用一一个个高高稳稳定定的的主主时时钟钟来来控控制制被被复复接接的的几几个个低低次次群群信信号号，使使这这几几个个低低次次群群的的码码速速统统一一在在主主时时钟钟的的频频率率上，达到同上，达到同频频、同相。、同相。异异步步复复接接是是各各低低次次群群使使用用各各自自的的时时钟钟,因因此此各各低低次次群群的的码码速速率率不不同同。此此时时，应应先先进进行行码码速速调调整整，使使各各低低次次群群码码速速达达到一致到一致,然后再然后再进进行同步复接。行同步复接。同步和异步复接同步和异步复接26Company LogoIntroduction to Computer Sys
20、tems27 PCMPCM技技术术在在复复接接成成一一次次群群时时，采采用用同同步步复复接接。但但在在复复接接成成二二、三三、四四次次群群时时要要采采用用异异步步复复接接。为为复复接接方方便便，规规定定了了各各支支路路比比特特流流之之间间的的异异步步范范围围，也也就就是是规规定定了了各各支支路路时时钟钟之之间间允允许许的的偏偏差差标标称称值值范范围围，这这种种对对比比特特率率偏偏差差的的约约束束就就是是所所称称的的准准同同步步工工作作。相相应应的的比比特特系系列列称为准同步数字系列称为准同步数字系列(PDH PDH Plesiochronous Plesiochronous Digital D
21、igital HierarchyHierarchy)。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)27Company LogoIntroduction to Computer Systems28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28Company LogoIntroduction to Computer Systems29l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
22、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
23、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。29Company LogoIntroduction to Computer Systems30v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
24、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，使传解复用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。这也就是为什么是为什么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30Company LogoIntroduction to Computer Systems31准同步数字系列准同步数字系列(
25、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。31Company LogoIntroduction to Computer Systems32 为为了了解解决决PDHPDH的的缺缺点点，美美国国贝贝尔尔通通信信研研究究所所提提出出同同步步光光网网络络(SONET)SONET)的的概概念念。原原CCITTCCITT于于19881988年年接接受受了了SON
26、ETSONET的的概概念念，重重新新命命名名为为同同步步数数字字系系列列(SDH)SDH)，使使之之成成为为不不仅仅适适用用于于光光纤纤，也也适适用用于于微微波波及及卫卫星星传传输输的的通通用用技技术术体体制制。SDHSDH是是数数字字通通信信中中一一种种全全新新的的世世界体制。界体制。SDHSDH的的产产生生 32Company LogoIntroduction to Computer Systems33SDHSDH的基本概念的基本概念 2M2Mb/sb/s电信号电信号SDHSDH分插分插复用器复用器155M155Mb/sb/s光接口光接口155M155Mb/sb/s光接口光接口SDH（Sy
27、nchronousDigitalHierarchy）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作的综合信息传送网络。33Company LogoIntroduction to Computer Systems34SDHSDH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
28、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。34Company LogoIntroduction to Computer Systems351.1.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 35Company
29、LogoIntroduction to Computer Systems3636Company LogoIntroduction to Computer Systems37卫星通信系统卫星通信系统 利利用用卫卫星星进进行行通通信信的的科科学学设设想想，是是在在19451945年年由由英英国国的的克克拉拉克克首首先先提提出出的的。但但直直至至19571957年年，前前苏苏联联发发射射了了世世界界上上第第一一颗颗人人造造地地球球卫卫星星，人人们们才才真真正正看看到到实实现现卫卫星星通通信信的的希希望望。19621962年年，美美国国成成功功地地发发射射了了第第一一颗颗通通信信卫卫星星,试试验验了了
30、横横跨跨大大西西洋洋的的电电话话传传输输。于于是是,经经过过二二十十多多年年的的探探索索和和试试验验，卫卫星星通通信信终终于于跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活。跨入了实用阶段，渐渐走近我们的生活。37Company LogoIntroduction to Computer Systems38卫星通信系统概述卫星通信系统概述 卫卫星星通通信信是是指指利利用用人人造造地地球球卫卫星星作作为为中中继继站站转转发发无无线线电电信信号号，在在多多个个地地球球站站之之间间进进行行的的通通信信。由由于于作作为为中中继继站站的的卫卫星星离离地地面面很很高高，所所以以经经过过一一次次中中继继转转接接之之后后即
31、即可可进进行行长长距距离离的的通通信信。用用于于实实现现通通信信目目的的的的这这种种人人造造地地球球卫卫星星被被称称为为通通信信卫卫星星。卫卫星星通通信信是是宇宇宙宙通通信信形形式式之之一一，采采用用的的是是微微波频段。波频段。38Company LogoIntroduction to Computer Systems39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B39Company LogoIntroduction to Computer Systems40v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/
32、6GHz上行上行5.925-6.425GHz下行下行3.7-4.2GHzKu波段波段12/14GHz上行上行14-14.5GHz下行下行11.7-12.2GHz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40Company LogoIntroduction to Computer Systems41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41Company LogoIntroduction to Computer Systems42卫星通信系统的优点卫
33、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、容量大 性能稳定可靠性能稳定可靠 42Company LogoIntroduction to Computer Systems43卫星通信的频段选择卫星通信的频段选择 早早期期的的同同步步通通信信卫卫星星使使用用的的工工作作频频段段主主要要是是C C波波段段（4/6GHz4/6GHz），因因为为当当时时同同一一波波段段的的微微波波接接力力通通信信技技术术已已比比较较成成熟熟，开开发发费费用用低低，并并且且该该波波段段处处于于地地球球的的无无线线电电窗窗口口范范围围内内
34、，大大气气层层吸吸收收很很小小。随随着着通通信信技技术术的的发发展展和和通通信信业业务务的的增增加加，新新的的波波段段不不断断被被开开发发，目目前前KuKu波波段段 （11/14GHz11/14GHz）已已大大量量应应用用于于民民用用卫卫星星通通信信和和卫卫星广播业务，星广播业务，20/30GHz20/30GHz频段也已投入使用。频段也已投入使用。43Company LogoIntroduction to Computer Systems44自由空间的传播损耗自由空间的传播损耗 由由于于卫卫星星通通信信用用的的无无线线电电波波主主要要是是在在大大气气层层以以外外的的宇宇宙宙空空间间内内传传播播
35、，而而宇宇宙宙空空间间是是接接近近真真空空状状态态的的，并并且且由由于于在在目目前前所所使使用用的的频频段段范范围围内内，与与自自由由空空间间的的传传播播衰衰耗耗相相比比，大大气气层层的的衰衰减减损损耗耗很很小小，所所以以基基本本上上可可以以认认为为，电电波波是是在在均均匀匀媒媒介介的的自自由由空空间间内内传传播播，信信道道的的特特性性较较稳稳定定。因因此此，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。44Company LogoIntroduction to Computer Systems45卫星通信的多址连接方式卫星通信的多址连接方式 所所谓谓多多址址连连接
36、接方方式式，就就是是许许多多个个地地面面站站通通过过共共同同的的通通信信卫卫星星来来实实现现覆覆盖盖区区域域内内的的相相互互连连接接，而而无无需需中中间间转转接接。这这就就要要求求各各个个地地面面站站发发向向其其它它地地面面站站的的信信号之间必须有区别。号之间必须有区别。45Company LogoIntroduction to Computer Systems46频分多址方式频分多址方式 频频分分多多址址（FDMAFDMA）是是根根据据各各地地面面站站发发射射的的信信号号频频率率不不同同，按按照照频频率率的的高高低低，顺顺序序排排列列在在卫卫星星的的频频带带里里，各各地地面面站站的的信信号号
37、频频谱谱要要排排列列得得互互相相不不重重叠叠。也也就就是是说说，按按照照频频率率不不同同来来区区分分是哪个站址。是哪个站址。46Company LogoIntroduction to Computer Systems47时分多址方式时分多址方式 时时分分多多址址（TDMATDMA）是是将将通通过过卫卫星星转转发发器器的的信信号号在在时时间间上上分分成成“帧帧”来来进进行行多多址址划划分分的的，在在一一帧帧内内又又划划分分成成若若干干个个时时隙隙，将将这这些些时时隙隙分分配配给给地地面面站站，只只允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。47Company Lo
38、goIntroduction to Computer Systems48空分多址方式空分多址方式 空空分分多多址址（SDMASDMA）是是指指在在卫卫星星上上安安装装多多个个天天线线，这这些些天天线线的的波波束束分分别别指指向向地地球球表表面面上上的的不不同同区区域域。不不同同区区域域的的地地面面站站所所发发射射的的电电波波在在空空间间不不会会互互相相重重叠叠，即即使使在在同同一一时时间间、不不同同区区域域的的地地面面站站使使用用相相同同的的频率来工作，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。48Company LogoIntroduction to Computer Sy
39、stems49码分多址方式码分多址方式 码码分分多多址址方方式式（CDMACDMA）的的原原理理是是：利利用用自自相相关关性性非非常常强强而而互互相相关关性性非非常常弱弱的的周周期期性性码码序序列列作作为为地地址址信信息息，对对被被用用户户信信息息调调制制过过的的已已调调波波进进行行再再次次调调制制，使使其其频频谱谱大大为为展展宽宽（称称为为扩扩频频）；经经卫卫星星信信道道传传输输后后，在在接接收收端端以以本本地地产产生生的的已已知知的的地地址址码码为为参参考考，根根据据相相关关性性的的差差异异对对收收到到的的所所有有信信号号进进行行鉴鉴别别，从从中中将将地地址址码码与与本本地地地地址址码码完
40、完全全一一致致的的宽宽带带信信号号还还原原为为窄窄带带而而选选出出，其其它它与与本本地地地地址址码码无无关关的的信信号号则则仍仍保保持持或或扩扩展展为为宽宽带带信信号号而而滤去。滤去。49Company LogoIntroduction to Computer Systems50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50Company LogoIntroduction to Computer Systems51通信卫星通信卫星 通通信信卫卫星星是是卫卫星星通通信信系系统统的的重重要要组组成成部分。部分。51Company Lo
41、goIntroduction to Computer Systems52通信卫星的组成通信卫星的组成 在在卫卫星星通通信信系系统统中中，所所有有地地面面站站发发出出的的信信号号都都是是经经过过卫卫星星中中继继转转发发到到地地面面接接收收站站的的。为为了了完完成成这这一一转转发发的的任任务务，卫卫星星上上必必须须配配备备转转发发无无线线电电信信号号的的通通信信系系统统与与天天线线系系统统。除除此此之之外外，为为了了保保证证通通信信卫卫星星的的正正常常工工作作，还还必必须须配配备备控控制制系系统统、遥遥测测系系统和电源系统。统和电源系统。52Company LogoIntroduction to
42、Computer Systems53控制系统控制系统 控控制制系系统统的的任任务务是是根根据据地地面面指指令令信信号号来来控控制制卫卫星星姿姿态态和和位位置置等等。通通信信卫卫星星的的控控制制系系统统包包括括卫卫星星的的位位置置控控制制系系统统和和卫星的姿态控制系统卫星的姿态控制系统。53Company LogoIntroduction to Computer Systems54天线系统天线系统 通通信信卫卫星星天天线线系系统统包包括括通通信信天天线线和和遥遥测测指指令令天天线线两两种种。它它们们的的特特点点是是：体体积积小小、重重量量轻轻、馈馈电电容容易易，有有便便于于在在卫卫星星上上组组装
43、装的的结结构构以以及及可可靠靠性性高高和和寿寿命命长长等。等。54Company LogoIntroduction to Computer Systems55遥测指令系统遥测指令系统 为为了了保保持持卫卫星星的的正正常常运运转转和和通通信信，需需要要及及时时了了解解卫卫星星内内部部的的各各种种情情况况和和设设备备的的工工作作是是否否正正常常。在在必必要要时时，应应该该通通过过遥遥测测信信号号（即即指指令令信信号号）去去控控制制卫卫星星上上某某些些设设备备的的动动作作；另另外外，当当一一些些部部件件发发生生故故障障时时，还还需需自自动动将将备备份份件件转转换换上上去去等等。所所有有这这些些工工作
44、作都都是是通通过过卫卫星星上上的的遥遥测系统来完成。测系统来完成。55Company LogoIntroduction to Computer Systems56卫星转发器（通信系统）卫星转发器（通信系统）在在通通信信卫卫星星的的各各组组成成系系统统中中，真真正正起起到到卫卫星星通通信信中中继继站站作作用用的的是是通通信信系系统统，也也叫叫转转发器。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56Company LogoIntroduction to Computer Systems57电源系统电源系统 通通信信卫
45、卫星星的的电电源源一一般般同同时时采采用用太太阳阳能能电电池池和和化化学学电电池池（或或原原子子能能电电池池）。通通常常太太阳阳能能电电池池作作为为常常用用电电源源使使用用，当当卫卫星星进进入入地地球球阴阴影影区区(或或者者说说卫卫星星日日蚀蚀)时，使用化学电池供电。时，使用化学电池供电。57Company LogoIntroduction to Computer Systems58卫星地面站卫星地面站 58Company LogoIntroduction to Computer Systems59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系统终端终端系统系统电源电
46、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59Company LogoIntroduction to Computer Systems60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60Company LogoIntroduction to Computer Systems61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输传输放大器放大器晶体管晶体
47、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61Company LogoIntroduction to Computer Systems62馈线馈线 62Company LogoIntroduction to Computer Systems63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 63Company LogoIntroduction to Computer Sys
48、tems64电源机柜与蓄电池电源机柜与蓄电池64Company LogoIntroduction to Computer Systems65卫星通信的新技术卫星通信的新技术 近近年年来来卫卫星星通通信信技技术术发发展展很很快快，为为适适应应各各种种业业务务的的需需求求，许许多多新新技技术术、新新系系统统不不断断产产生生。其其中中已已开开始始应应用用的的有有VSATVSAT系系统统、低低轨轨道道卫卫星星通通信系统等。信系统等。65Company LogoIntroduction to Computer Systems66VSATVSAT系统系统 PCPCPCPC计算计算中心中心PCPCPCPC市
49、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66Company LogoIntroduction to Computer Systems67VSATVSAT系统的发展系统的发展 目目前前，VSATVSAT系系统统主主要要正正在在以以下下几几个个方面进行改进：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 67Company LogoIntroduction to Computer Systems68LEOLEO系统系统 低低轨轨道道卫卫星星通通信信系系统统，简简称称LEOLEO，由由距距地地
50、面面高高度度5005001500Km1500Km左左右右的的众众多多卫卫星星组组成成，运运行行在在多多个个轨轨道道上上，与与地地球球自自转转不不能能保保持持同同步步，所所以以也也叫叫非非同同步卫星通信系统。步卫星通信系统。68Company LogoIntroduction to Computer Systems69LEOLEO系统的特点系统的特点 衰耗小时延短衰耗小时延短 通信质量好通信质量好 容量大容量大 发射成本低发射成本低 移移动终动终端小型化端小型化 69Company LogoIntroduction to Computer Systems70LEOLEO系统的原理系统的原理 LE