第四章卫星通信系统3卫星通信体制导论.ppt
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1、卫星通信体制导论一、一、卫星通信体制的基本内容卫星通信体制的基本内容二、多址联接方式的概述二、多址联接方式的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体制类型四、几种常用的体制类型一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 所所谓谓的的通通信信体体制制,指指的的就就是是通通信信系系统统所所
2、采采用用的的信信号号传传输输方方式式和和信信号号交交换换方方式式,也也就就是是根根据据信信道道条条件件及及通通信信要要求求在在系系统统中中采采用用的的是是什什么么样样的的信信号号形形式式(时时间间波波形形与与频频谱谱结结构构)以以及及怎怎样样进进行行传传输输(包包括括各各种种处理和变换处理和变换)、用什么方式进行交换等。、用什么方式进行交换等。卫卫星星通通信信由由于于具具有有广广播播和和大大面面积积覆覆盖盖的的特特点点,因因此此特特别别适适用用于于多多个个站站之之间间的的同同时时通通信信,即即多多址址通通信信。多多址址通通信信是是指指卫卫星星天天线线波波束束覆覆盖盖区区内内的的任任何何地地球球
3、站站可可以以通通过过共共同同的的卫卫星星进进行行双双边边或或多多边边通通信信联联接接常常称称之之为为“多多址址联联接接”。此此外外,卫卫星星通通信信是是利利用用卫卫星星来来实实现现中中继继通通信信的的,因因此此如如何何充充分分利利用用卫卫星星转转发发器器的的功功率率和和频频带带,是是卫卫星星通通信信一一个个重重要要的的问问题题,这这个个问问题题还还涉涉及及到到卫卫星星通通道道的的分分配配方方式式。卫卫星星通通信信体体制制的的内内容:容:一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体
4、制类型制类型采用的基带信号形式采用的基带信号形式 基基带带信信号号有有哪哪些些方方式式?是是模模拟拟制制还还是是数数字字制制?采采用用何何种种信信源源编编码码?基基带带信信号号是是单单路路传传输输的的还还是是多多路路传传输输的的?采采用用何何种种多多路路复复用用方方式式,是是频频分分多多路路复复用用的的还还是是采采用用时时分分多多路路复复用用的的?基基带带信信号号需需经过何种重要的加工处理等等。经过何种重要的加工处理等等。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型采
5、用的中频采用的中频(或射频或射频)调制制度调制制度 采采用用何何种种调调制制制制度度,是是调调频频、移移相相键控、还是其它的调制制度。键控、还是其它的调制制度。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型采用的多址联接方式采用的多址联接方式 各各地地球球站站采采用用怎怎样样的的方方式式建建立立相相互互连连接接,是是采采用用频频分分多多址址、时时分分多多址址、空空分分多多址址、码码分分多多址址,还还是是其其他他多多址址联接方式。联接方式。一、卫星通信体制一、卫星通信体制
6、的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型采用的通道分配与交换制度采用的通道分配与交换制度 通通道道的的占占用用是是怎怎样样分分配配的的,是是预预分分配配,还还是是按按申申请请分分配配,或或是是随随机机占占用用。根根据据申申请请而而选选定定通通道道,这这意意味味着着具具有有一一种种交交换换功功能能,因因而而还还要要确确定定采采用用怎怎样样的的申申请请方方式式。星星上上是是否否采采用用处处理理转转发发器器,转转发发器器上上有有无无交交换换装装置置,采采用用怎怎样样的的星星上交换制度?上交换制度?一、
7、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 例例如如,目目前前国国际际卫卫星星通通信信中中传传输输多多路路电电话话用用得得最最多多的的一一种种体体制制是是:模模拟拟制制/频频分分复复用用/调调频频/频频分分多多址址/预预分分配配;发发展展最最快快的的一一种种体体制制是是:数数字字制制/时时分分多多路路复复用用/数字调相数字调相/频分多址频分多址/预分配。预分配。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制
8、度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型1 1、实现多址联接的、实现多址联接的依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式 卫卫星星通通信信的的一一个个基基本本特特点点是是,能能进进行行多多址址通通信信,系系统统中中的的各各地地球球站站均均向向卫卫星星发发送送信信号号,卫卫星星将将这这些些信信号号混混合合并并作作必必要要的的处处理理与与交交换换,然然后后向向地地球球某某一一区区域域转
9、转发发。那那么么,用用怎怎样样信信号号传传输输方方式式,才才能能使使接接收收站站从从这这些些信信号号中中识识别别出出发发给给本本站站的的信信号号并并知知道道发发自自何何站站呢呢?又又怎怎样样使使混混合合的的各各站站信信号的干扰尽量小呢?号的干扰尽量小呢?一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 实实现现多多址址联联接接的的技技术术基基础础是是信信号号分分割割,也
10、也就就是是在在发发端端进进行行恰恰当当的的信信号号设设计计,使使系系统统中中各各地地球球站站所所发发射射的的信信号号各各有有差差别别;而而各各地地球球站站接接收收端端则则具具有有信信号号识识别别的的能能力力,能能从从混混合合着着的的信信号号中中选选择择出出本本站站所所需需的的信信号。号。信信号号设设计计信信号号识识别别信信号号设设计计信信号号识识别别信信号号设设计计信信号号识识别别卫星转发器卫星转发器1#站站2#站站K#站站一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几
11、种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 一一个个无无线线电电信信号号可可以以用用若若干干参参量量来来表表征征,最最基基本本的的是是:信信号号的的射射频频频频率率、信信号号出出现现的的时时间间、信信号号所所处处的的空空间间以以及及信信号号采采用用码码型型的的结
12、结构构。信信号号之之间间的的差差别别可可集集中中反反映在上述信号参量之间的差别上。映在上述信号参量之间的差别上。频分多址频分多址 FDMAFDMA的的基基本本特特征征是是,把把卫卫星星转转发发器器的的可可用用射射频频频频带带分分割割成成若若干干互互不不重重叠叠的的部部分分,分分配配给给各各地地球球站站所所要要发发送送的的各各载载波波使使用用。因因此此在在这这种种方方式式中中,各各载载波波的的射射频频频频率率不不同同。发发送送时时间间虽虽然然可可以以重重合合,但但各各载载波波占占用的频带是彼此严格分开的。用的频带是彼此严格分开的。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方
13、式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型(a)FDMATSFfiF:频率轴:频率轴 T:时间轴:时间轴 S:空间轴:空间轴一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型这种方案的缺点如下:这种方案的缺
14、点如下:多多个个载载波波信信号号同同时时通通过过转转发发器器时时,会会发发生生转转发发器器有有效效输输出出功功率率降降低低,产产生生互互调调噪噪声声和和可可懂懂串串话话、强强信信号号对对弱弱信信号号的的抑抑制制现现象象,并并且且大大小小站站难难以以兼兼容容,各各站站发发射射功功率率必必须须保保持持稳定。稳定。不不灵活,要重新分配频率比较困难。灵活,要重新分配频率比较困难。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分
15、配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型时分多址时分多址 TDMATDMA的的基基本本特特征征是是,把把卫卫星星转转发发器器的的工工作作时时间间分分割割成成周周期期性性的的互互不不重重叠叠的的时时隙隙,分分配配给给各各站站使使用用。每每个个站站的的群群路路被被时时分分复复用用成成多多路路信信号号,然然后后对对其其信信号号进进行行移移相相键键控控,转转发发器器按按时时分多址联接。分多址联接。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方
16、式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型TDMATDMA的主要特点:的主要特点:采采用用数数字字制制。各各站站的的基基带带信信号号低低速速连连续续输输入入并并存存储储在在缓缓冲冲器器里里,而而在在分分配配的的时时隙隙以以高高速速突突发发形形式式的的脉脉冲冲串串调调制制载载波波后后发发向向卫卫星星。各各突突发发开开始始是是“报报头头”码码组组,用用以以解解决决站站址址识识别别及及载载波波位定时的同步问题。位定时的同步问题。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依
17、据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型在在任任何何时时刻刻都都只只有有一一个个站站发发出出的的信信号号通通过过转转发发器器,这这样样转转发发器器始始终终处处于于单单载载波波工工作作状状态态,因因而而行行波波管管可可工工作作于于接接近近饱饱和和点点。因因此此,可可以以充充分分利利用用卫卫星星功功率率且且无无互互调调;充充分分利利用用转转发发器器的的频频带带;不不会会产产生生弱弱信信号号受受抑抑制制的的现现象象,上行功率不需要精确控制。上行功率不需要精确控制。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内
18、容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 TDMATDMA方方式式的的主主要要问问题题是是要要有有精精确确的的同同步步,以以保保证证各各突突发发到到达达转转发发器器的的时时间间不不发发生生重重叠叠,并并且且保保证证接接收收站站能能正正确确识识别别站站址址和和迅迅速速建建立立载载波波、位位定定时时的的同同步步,而这是比较复杂、困难的技术。而这是比较复杂、困难的技术。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本
19、内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型空分多址空分多址 SDMASDMA的的基基本本特特征征是是卫卫星星天天线线有有多多个个窄窄波波束束,它它们们分分别别指指向向不不同同区区域域的的地地球球站站,利利用用波波束束在在空空间间指指向向的的差差异异来来区区分分不不同同的的地地球球站站。卫卫星星上上装装有有转转换换开开关关设设备备,某某区区域域中中某某一一站站的的上上行行信信号号,经经上上行行波波束束送
20、送到到转转发发器器,由由卫卫星星上上转转换换开开关关将将其其转转换换到到另另一一通通信信区区域域的的下下行行波波束束,从从而而传传送送到到此此一一区域的某站。区域的某站。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 SDMASDMA方方式式有有许许多多新新颖颖的的特特点点:卫卫星星天天线线增增益益高高;卫卫星星功功率率可可得得到到合合理理有有效效的的利利用用;不不同
21、同区区域域地地球球站站所所发发信信号号在在空空间间互互不不重重叠叠,即即使使在在同同一一时时间间使使用用相相同同的的频频率率,也也不不会会相相互互干干扰扰,因因而而可可实实现现频频率率重重复复使使用用,这这就就成成倍倍地地扩扩大大了了系系统统的的通通信信容容量量;转转换换开开关关使使卫卫星星成成为为一一台台空空间间交交换换机机,各各地地球球站站之之间间可可像像自自动动电电话话系系统统那那样样方方便便地地进进行行多多址址通通信信。此此外外,卫卫星星对对其其它它地地面面通通信信系系统统的的干干扰扰减减少少了了,对地球站的技术要求也降低了。对地球站的技术要求也降低了。一、卫星通信体制一、卫星通信体制
22、的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 但但是是,SDMASDMA方方式式对对卫卫星星的的稳稳定定及及姿姿态态控控制制提提出出很很高高的的要要求求;卫卫星星天天线线及及馈馈线线装装置置也也比比较较庞庞大大和和复复杂杂;转转换换开开关关不不仅仅使使设设备备复复杂杂,而而且且由由于于空空间间故故障障难难以以修修复复,增增加加了了通通信信失失效效的的风风险险。此此种种多多址址方方式式一一般般是和其
23、他的多址方式一起工作的。是和其他的多址方式一起工作的。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型码分多址码分多址 CDMACDMA的的基基本本特特征征是是各各站站所所发发的的信信号号在在结结构构上上各各不不相相同同并并且且相相互互具具有有准准正正交交性性,以以区区别别地地址址,而而在在频频率率、时时间间、空空间间上上都都可可能能重重叠叠。采采用用这这种种方方式式时
24、时,各各站站所所发发射射的的载载波波大大都都受受到到两两种种调调制制,一一种种是是基基带带信信号号的的调调制制,一种是地址码的调制。一种是地址码的调制。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类型 CDMACDMA方方式式的的优优点点是是:具具有有较较强强的的抗抗干干扰扰能能力力;有有一一定定的的保保密密能能力力;改改变变地地址址比比较较灵灵活活。缺缺点点是是:要要
25、占占用用较较宽宽的的频频带带,频频带带利利用用率率一一般般较较低低;要要选选择择数数量量足足够够的的可可用用地地址址码码组组较较为为困困难难;接接收收时时,对对地地址址码码的的捕捕获获与与同同步步需需有有一一定定时时间间。CDMACDMA方方式式特特别适用于军事卫星通信系统及小容量系统。别适用于军事卫星通信系统及小容量系统。一、卫星通信体制一、卫星通信体制的基本内容的基本内容二、多址联接方式二、多址联接方式的概述的概述1 1、实现多址联接的、实现多址联接的 依据依据 2 2、几种常用的多址、几种常用的多址联接方式联接方式三、多址分配制度三、多址分配制度四、几种常用的体四、几种常用的体制类型制类
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