移動通信與衛星通信楊立偉yangliwei@.cn...anyquestionsarewelcome!1本文檔共128頁；當前第1頁；編輯于星期一\18點13分本課目標講授現代移動與衛星通信系統的基本概念、基本技術和基本原理

非理論基礎，內容新、范圍廣2本文檔共128頁；當前第2頁；編輯于星期一\18點13分目錄第1章

移動與衛星通信概論第2章

信道的傳播特性與抗衰落技術第3章

衛星鏈路設計第4章

組網技術第5章

FDMA模擬蜂窩網

第6章

TDMA數字蜂窩網第7章

CDMA移動通信系統第8章

衛星通信多址聯接第9章

未來移動3本文檔共128頁；當前第3頁；編輯于星期一\18點13分知識掌握掌握現代移動通信的基本概念初步了解其發展史、發展現狀和發展趨勢掌握移動信道的一些基本概念和初步定量分析方法掌握衛星鏈路設計的基本概念了解現代移動通信新技術了解GSM系統了解CDMA移動通信系統了解衛星多址聯接技術4本文檔共128頁；當前第4頁；編輯于星期一\18點13分學習方法主動聽課廣泛閱讀勤于思考輕松活潑5本文檔共128頁；當前第5頁；編輯于星期一\18點13分參考書移動通信李建東郭梯云鄔國揚西安電子科技大學出版社移動通信原理GordonL.Stuber著，裴昌幸聶敏岳安軍譯電子工業出版社2004年第一版。無線通信原理與應用TheodoreS.Rappaport著,蔡濤譯 電子工業出版社1999年第一版。第三代蜂窩移動通信系統—WCDMA，張平等編著，北京郵電大學出版社2000年第一版。衛星通信系統與技術陳振國楊鴻文

衛星通信（第二版）——國外電子與通信教材系列

(美)普拉特6本文檔共128頁；當前第6頁；編輯于星期一\18點13分考試問題開卷考試閉卷考試大作業?7本文檔共128頁；當前第7頁；編輯于星期一\18點13分移動通信——第一課概述

8本文檔共128頁；當前第8頁；編輯于星期一\18點13分移動通信概述移動通信的基本概念

移動通信的主要特點移動通信系統的分類典型移動通信系統移動通信的基本技術

移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

第一代移動通信系統第二代移動通信系統第三代移動通信系統移動通信的標準化9本文檔共128頁；當前第9頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的基本概念

至少有一方處于移動狀態下進行信息交換的通信就叫做移動通信。換句話說，移動通信解決因為人的移動而產生的動中通問題。

終端的移動性：手機、車載臺個人的移動性：SIM/UIM卡方式支持的業務業務的移動性：

通信網的智能化和無線化使三者統一起來。10本文檔共128頁；當前第10頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的基本概念

11本文檔共128頁；當前第11頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的主要特點必須利用無線電波傳輸信息，傳播特性差傳播環境復雜：多徑效應和陰影效應造成電波傳播的幅度衰落和時延擴展用戶高速移動：多普勒頻移造成電波傳播特性的快速隨機變化工作于復雜的干擾環境外部干擾：天電、機電和信道熱噪聲系統內部和不同系統之間的干擾：鄰道、同信道、互調、多址和遠近效應12本文檔共128頁；當前第12頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的主要特點網絡結構多種多樣，網絡管理復雜

用戶注冊和登記，鑒權和計費，安全和保密可利用的頻譜資源有限，而通信業務量的需求與日俱增

用戶容量問題，業務容量問題移動通信設備必須適用于移動環境13本文檔共128頁；當前第13頁；編輯于星期一\18點13分移動通信系統的分類按工作方式分類---單工雙工(TDD,FDD)半雙工按多址方式分類---FDMA,TDMA,CDMA,SDMA按信號形式分類---模擬網和數字網按覆蓋范圍分類---城域網局域網和個域網按業務類型分類---電話網、數據網、綜合業務網、多媒體按服務特性分類---專用網、公用網按使用環境分類---陸地通信、海上通信、空中通信按使用對象分類---民用系統、軍用系統14本文檔共128頁；當前第14頁；編輯于星期一\18點13分

單工通信單工通信通信雙方電臺交替地進行收信和發信。方式

同頻單工雙頻單工

Play15本文檔共128頁；當前第15頁；編輯于星期一\18點13分

雙工通信雙工通信通信雙方均同時進行收發工作。即任一方講話時，可以聽到對方的話音。play16本文檔共128頁；當前第16頁；編輯于星期一\18點13分

半雙工通信半雙工通信通信雙方中，一方使用雙頻雙工方式，即收發信機同時工作；另一方使用雙頻單工方式，即收發信機交替工作。Play17本文檔共128頁；當前第17頁；編輯于星期一\18點13分移動通信系統的分類特點：頻率/信道操作功耗單工1/2復雜小雙工2簡單大半雙工2復雜較大18本文檔共128頁；當前第18頁；編輯于星期一\18點13分典型移動通信系統無線尋呼---數顯、漢顯、雙顯蜂窩移動電話---車載、手持機無繩電話---家用、公共無線接入點集群通信---警察、出租車調度衛星移動通信---銥、全球星等無線局域網（WLAN）---802.11、HyperLAN游牧無線接入系統（WPAN/WVAN）---藍牙固定無線接入系統（WMAN）---WLL、LMDS無線廣播系統---DAB、DVB19本文檔共128頁；當前第19頁；編輯于星期一\18點13分1.無線電尋呼系統

傳輸方式：單向傳輸。

適用范圍：公眾通信網。有線電話公用電話網用戶回路無線電尋呼控制中心及主發射臺發射臺發射臺袖珍鈴(BB機）備車載臺典型移動通信系統20本文檔共128頁；當前第20頁；編輯于星期一\18點13分無線尋呼系統的組成21本文檔共128頁；當前第21頁；編輯于星期一\18點13分2.無繩電話系統(Telepoint)

傳輸方式：雙向傳輸和單向傳輸。

適用范圍：家庭、辦公室及幾十公里內。屬局域網。普通電話電信點市話局手機1手機K用戶線典型移動通信系統22本文檔共128頁；當前第22頁；編輯于星期一\18點13分3.集群移動通信系統

傳輸方式：以單向傳輸為主。

適用范圍：調度系統的專用通信網。

簡單的調度系統

移動臺移動臺1移動臺2移動臺N選呼電路調度臺典型移動通信系統23本文檔共128頁；當前第23頁；編輯于星期一\18點13分4.典型的蜂窩移動通信系統(CMS)

傳輸方式：雙向傳輸。適用范圍：公眾通信網。公眾通信網

MSBSBSMSBSBSMSCMSC移動交換中心或移動電話交換局MTSO基站移動臺移動通信網MSMS典型移動通信系統24本文檔共128頁；當前第24頁；編輯于星期一\18點13分移動性管理設備（MME）、服務網關（S-GW）、分組數據網關（P-GW）、存儲用戶簽約信息的HSS、策略控制單元（PCRF）25本文檔共128頁；當前第25頁；編輯于星期一\18點13分調制解調技術移動通信中電波傳播特性的研究多址方式抗干擾措施組網技術移動通信的基本技術26本文檔共128頁；當前第26頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

移動通信的發展史---萌芽階段1880年，最初的無線傳輸設備“光話機”——將反射光耦合到光電硒接收器，通話距離700英尺，比無線電方式早25年。后經過改進，通話距離長達15km。缺點：光線易受雨、霧、建筑物等障礙物的阻擋。19世紀末，赫茲發現電磁波輻射，時稱“以太”。1897年，馬可尼在陸地和一艘拖船上完成莫爾斯電碼無線通信實驗，標志無線電通信的開始，開創了海上通信業。1905年，費森堡首次進行無線電傳輸話音及音樂的實驗。1912年，泰坦尼克號的沉沒突出了無線電通信在航海中的重要性，使海上無線通信得到廣泛應用。27本文檔共128頁；當前第27頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向移動通信的發展史---開拓階段

1921～1945：受軍事或半軍事（警察）應用限制。1928年，美國底特律警察局率先使用裝備貝茨發明的能適應移動車輛震動影響的無線電收發信機——超外差AM接收機的警用車輛無線電移動系統（單向），標志移動通信開始。

30年代初，第一個雙向移動通信系統在新澤西的貝尼爾警察局投入運行（半雙工）。

1935年，阿姆斯特朗發明了FM方式無線電，是移動通信中第一個大分水嶺。大大提高了靈敏度或動態范圍（3倍），具有“捕獲效應”能更有效地對抗“快衰落”或波動性。28本文檔共128頁；當前第28頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向移動通信的發展史---商業階段1946～1968：移動電話需求強烈，然而與電視相比，其發展速度非常緩慢。1946年，Bell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車話網，不久就出現長期的頻譜資源短缺問題。因此技術研究主要集中在：減小傳輸帶寬——頻道分割。一開始，FM采用120kHz傳輸帶寬僅3kHz的話音（AM只需3kHz帶寬），到60年代FM帶寬減為30kHz/25kHz。將自動中繼引入移動通信——集群應用，以增加系統容量，提高頻譜利用率。在這些技術發展的基礎上，60年代中期，開發出了“IMTS——改進地移動電話服務”系統（模擬FM，大區制，使用150/450MHz頻段，實現無線頻道自動選擇，并與公用電話網自動撥號連接），使模擬FM技術達到了30年發展的頂峰。29本文檔共128頁；當前第29頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

移動通信的發展——蜂窩思想

1949～1982：低功率發射機和小覆蓋區域或蜂窩、頻率復用、蜂窩裂變提高容量、越區切換和中央控制。早在40年代末，美國Bell實驗室提出蜂窩構想；60年代出臺研究計劃；1974年正式提出了蜂窩移動通信的概念。

1978年底，貝爾實驗室研制成功模擬蜂窩移動通信系統——先進移動電話系統（AMPS），比預期晚了整整10年，導致（模擬FM蜂窩系統）技術落后了，幾乎喪失了市場。原因是頻段爭奪（與廣播）和工業政策（反壟斷——1982年AT&T分裂成7塊）。同時期開通的第一代移動通信系統有：1983美國芝加哥的AMPS，1980北歐的NMT，1979日本東京、神戶、大阪的NAMTS、1985英國倫敦的TACS等。這段時期，微電子技術的長足發展，使移動通信設備的小型化、微型化、便攜化成為可能，也是促進移動通信的發展一個重要原因。30本文檔共128頁；當前第30頁；編輯于星期一\18點13分歷史回顧1978年，美國的貝爾實驗室成功開發了AMPS（AdvanceMobilePhoneService）系統，實現了真正意義上的可以隨時隨地通信的大容量的蜂窩移動通信系統。1987年，中國首個TACS制式模擬移動電話系統建成商用，之后AMPS也曾被引入中國。主要標準美國的AMPS、歐洲的TACS、英國的ETACS、歐洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS第一代移動通信(1G)31本文檔共128頁；當前第31頁；編輯于星期一\18點13分主要特點用戶的接入方式采用頻分多址（FDMA），當一個呼叫建立后，該用戶在其呼叫結束以前一直占用一個頻段調制方式：FM模擬方式：通過電波所傳輸的信號模擬人講話聲音的高低起伏變化的通信方式。模擬移動電話系統的質量完全可以與固定電話媲美，使通話雙方能夠清晰地聽出對方的聲音。

傳輸速率：1.2kb/s~10kb/s.第一代移動通信(1G)32本文檔共128頁；當前第32頁；編輯于星期一\18點13分缺點頻分多址技術造成頻率資源不足；保密性較差，極易被并機盜打；只能實現話音業務，無法提供豐富多彩的增值業務；網絡覆蓋范圍小且漫游功能差；模擬手機體積大、重量沉、樣式陳舊。發展現狀目前手機供應商已停止生產模擬手機，中國移動通信集團公司于2001年12月31日后關閉模擬移動電話網，停止經營模擬移動電話業務。

第一代移動通信(1G)33本文檔共128頁；當前第33頁；編輯于星期一\18點13分模擬移動通信系統頻譜利用率低、設備復雜、價格昂貴、業務種類受限、保密性差

80年代中期～90年代末，歐洲、美國、日本等發達國家和地區先后推出了數字移動通信系統——第二代移動通信系統：

1992年歐洲推出商用的GSM1991美提出的IS-541993日本提出的PDC1993美國提出的IS-95(N-CDMA)第二代移動通信(2G)34本文檔共128頁；當前第34頁；編輯于星期一\18點13分第二代數字蜂窩移動通信系統-GSM歷史回顧1992年，第一個數字蜂窩移動通信系統——歐洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）網絡在歐洲開始鋪設，由于其優越的性能，在全球范圍內以驚人的速度得以擴張。1993年，中國的第一個全數字移動電話GSM系統建成開通，之后中國電信和中國聯通都采用了GSM。第二代移動通信(2G)35本文檔共128頁；當前第35頁；編輯于星期一\18點13分

GSM是歐洲成立的一個移動通信小組的簡稱。GSM移動電話系統采用時分多址技術(TDMA)，頻譜利用率高、容量大，同時可以自動漫游和自動切換，通信質量好，還具有其業務種類多、易于加密、抗干擾能力強、用戶設備小、成本低等優點。主要特點微蜂窩小區結構數字化技術---語音信號數字化新的調制方式---GMSK、QPSK等FDMA/TDMA頻譜利用率高，系統容量大便于實現通信安全保密傳輸速率:8kb/s第二代移動通信(2G)第二代數字蜂窩移動通信系統-GSM36本文檔共128頁；當前第36頁；編輯于星期一\18點13分

GSM以它相對于第一代移動通信的優勢，廣泛地占有市場。同時，在GSM基礎上，增加了一些新技術，如通用分組無線技術（GPRS)、無線應用協議(WAP)和無線接口技術(藍牙技術)，增加了多媒體功能，如上網、聊天、傳送彩色圖片，后發電子郵件、數碼照相機、語音撥號彩色顯示，稱之為第二代向第三代過渡的“2.5G”。第二代移動通信(2G)37本文檔共128頁；當前第37頁；編輯于星期一\18點13分第二代數字蜂窩移動通信系統-CDMA歷史回顧1995年，美國的高通公司（Qualcomm）提出了一種采用碼分多址（CDMA)方式的數字蜂窩系統技術解決方案（IS-95CDMA)，分別在中國香港、韓國、北美等國家和地區投入使用，用戶反映良好。CDMA系統的主要特點用戶的接入方式采用碼分多址（CDMA）軟容量、軟切換，系統容量大抗多徑衰落可運用話音激活、分集接收等先進技術IS-95CDMA第二代移動通信(2G)38本文檔共128頁；當前第38頁；編輯于星期一\18點13分90年代初～今：寬帶（Wideband，最大數據傳輸速率2Mbps）、多媒體業務、頻譜利用率高

1G→2G：模擬→數字，單一業務（話音）→多種業務（話音、數據）

2G→3G：單媒體業務→多媒體業務，人與人通信→人與機器之間和機器與機器之間通信，容量提高2～5倍

ITU通過的第三代移動通信系統主流標準： WCDMA、cdma2000、TDSCDMA第三代移動通信(3G)39本文檔共128頁；當前第39頁；編輯于星期一\18點13分第三代移動通信(3G)40本文檔共128頁；當前第40頁；編輯于星期一\18點13分

3G的主要特點支持移動多媒體業務寬帶CDMA技術高頻譜效率

FDMA/TDMA/CDMA

從電路交換到分組交換

從媒體(media)到多媒體(Multi-media)

高保密性全球范圍無縫漫游系統微蜂窩結構傳輸速率：9.6kb/s—32kb/s.3G主流技術

WCDMAcdma2000TD-SCDMA

第三代移動通信(3G)41本文檔共128頁；當前第41頁；編輯于星期一\18點13分3G的局限性采用DS-CDMA技術難以向更高速業務領域擴展難以尋找更高速業務所需的正交擴頻碼集難以滿足更高的傳輸帶寬需求因而造成業務之間的干擾大。難以提供具有不同QoS和性能需求的全范圍多媒體業務。這是IMT-2000空中接口標準強加給核心網的在2GHz頻段分配給IMT-2000的帶寬很快就會飽和，而標準中制定的頻分與時分雙工相結合的模式也約束了其在不同環境有效地服務。第三代移動通信(3G)42本文檔共128頁；當前第42頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

移動通信的發展——廣帶、IP多媒體

今～：廣帶（Broadband，最大數據傳輸速率達100Mbps）、多媒體業務、頻譜利用率更高

3G→：各種系統互聯互通，IP多媒體業務，容量提高5～10倍43本文檔共128頁；當前第43頁；編輯于星期一\18點13分

圖1-14G網絡結構移動通信的發展史、發展現狀和發展方向44本文檔共128頁；當前第44頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

移動通信用戶增長預期45本文檔共128頁；當前第45頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

蜂窩移動通信的發展過程

46本文檔共128頁；當前第46頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

未來移動通信業務需求

移動業務也正從話音業務向以IP接入和多媒體業務為主的方向發展，手持移動終端將逐步成為上網的主要設備之一47本文檔共128頁；當前第47頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

移動通信的發展目標---個人通信無論任何人(Whoever)

在任何時候(Whenever)

在任何地方(Wherever)

與另一個人(Whomever)

進行任何類型(Whatever)48本文檔共128頁；當前第48頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的發展史、發展現狀和發展方向

個人通信是新的挑戰個人通信(PC)：任何人、在任何時間、與任何地點、以任何形式的通信“任何時間”要求支持動中通：無線通信是前提“任何人”要求支持巨大用戶量：頻譜資源有限“任何地點”要求無縫覆蓋：傳輸能力有限“任何形式”要求多媒體：處理能力有限49本文檔共128頁；當前第49頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的標準化

標準化工作的重要性

通信技術的多樣性(看似繁榮，實際阻礙技術發展)

網絡缺乏互聯設備缺乏互通無法大規模生產價格昂貴

移動通信的標準化內容技術體制標準化網絡設備標準化測試方法標準化50本文檔共128頁；當前第50頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的標準化

國際標準化組織（ITU）國際無線電標準化工作由國際電信聯盟(ITU)負責

ITU原由綜合秘書處、國際頻率登記局(IFRB)、國際無線電咨詢委員會(CCIR)和國際電話電報咨詢委員會(CCITT)四個常設機構組成

1993年3月，ITU組織調整為：無線通信組CCIR+IFRB)，ITU-R工作組電信標準化組(CCITT)，ITU-T工作組電信開發組（BDT）51本文檔共128頁；當前第51頁；編輯于星期一\18點13分移動通信的標準化

其它標準化組織

歐洲的標準化組織

歐洲郵電管理協會(CEPT)，曾是歐洲通信設施的主要標準化組織，現逐漸被其它組織替代歐洲電信標準協會(ETSI)，成立于1988年，GSM、DECT、HiperLAN等

北美地區的標準化組織電子工業協會(EIA)電信工業協會(TIA)蜂窩電信工業協會(CTIA)美國國家標準協會(ANSI)

IEEE（LAN）等我國的標準化組織——CWTS52本文檔共128頁；當前第52頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信概論主要內容：1.衛星通信的定義2.衛星通信的背景3.發展歷史4.衛星通信技術的發展趨勢5.衛星通信在中國的發展情況6.衛星通信的特點7.衛星的分類8.衛星通信系統的組成53本文檔共128頁；當前第53頁；編輯于星期一\18點13分1.衛星通信的定義1.微波與衛星通信衛星——圍繞行星運轉的物體。例如月球、人造地球衛星。衛星通信——利用人造地球衛星作為中繼站，轉發或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。衛星用途通信衛星空間探測衛星氣象衛星資源衛星導航衛星軍事衛星54本文檔共128頁；當前第54頁；編輯于星期一\18點13分無線電頻譜的劃分和命名1.衛星通信的定義55本文檔共128頁；當前第55頁；編輯于星期一\18點13分宇宙通信是指以宇宙飛行體為對象的無線電通信。三種形式（1）宇宙站與地球站之間的通信；（2）宇宙站之間的通信；（3）通過宇宙站轉發或反射而進行的地球站間的通信。1.衛星通信的定義56本文檔共128頁；當前第56頁；編輯于星期一\18點13分2.衛星通信的背景需求遠程通信通信方法利用導線：電報（1837莫爾斯電碼）；電話（1876年貝爾發明電話；海底光纜（19世紀中越洋電報，1953年越洋電話）無線電：首次成功（1895年馬可尼）；移動電話（1946年AT&T）、蜂窩移動通信（1964年貝爾實驗室提出的概念）范圍需更大、建設需更方便等來自設想

1945年，Clarke在英國雜志“WirelessWorld”發表“Extra-terrestrialRelay”，提出若赤道上空有靜止中繼衛星，可實現遠程無線通信。57本文檔共128頁；當前第57頁；編輯于星期一\18點13分實現

1957年前蘇聯衛星發射成功發展最初用于開展長途電話業務；理論上三顆GEO可實現全球覆蓋，如Intelsat；大型國際系統、區域系統電視廣播：有線電視網、DBS-TV互聯網接入、數據傳輸衛星移動通信系統：Inmarsat、Iridium(銥)系統、Globalstar、Orbcomm2.衛星通信的背景58本文檔共128頁；當前第58頁；編輯于星期一\18點13分理論上三顆GEO可實現全球覆蓋2.衛星通信的背景59本文檔共128頁；當前第59頁；編輯于星期一\18點13分3.發展歷史無源衛星

把信號反射到地球，由于沒有功率放大器及檢測裝置，因此無法對收到的信號進行放大和整形處理。優點：不消耗功率

缺點：發射功率的利用率太低

60本文檔共128頁；當前第60頁；編輯于星期一\18點13分

1957年前蘇聯發射成功了第一顆有源人造地球衛星，命名為SputnikI，它能夠在地面站之間接收、放大和轉發信息。這顆衛星共發送了21天的遙測數據。1958年，美國發射了ExploreI（探索者1號），這顆衛星共發送了5個月的遙測信息。

美國由通信衛星公司（Comsat）來管理美國國內衛星的使用和運營以及規定它們的資費。一些公司或政府機構擁有自己的衛星，只要資金方面能夠得到保障，一般都能提供相應的通信業務。目前，美國利用全球現有衛星的分額最大（24％）；英國第二為13％；接下來是法國為6％。

3.發展歷史有源衛星61本文檔共128頁；當前第61頁；編輯于星期一\18點13分1945AutherCClarke

提出若赤道上空有靜止中繼衛星，可實現遠程無線通信。1954Belllab發明TheSolarCell1957前蘇聯發射了第一顆名為SputnikⅠ的小型衛星，這標志了衛星通信的開始——人類第一顆衛星1958美國成功發射首顆衛星“探索者1號”——人類第一顆實現通信的衛星1960年，美國第一顆導航衛星“子午儀”升空——開始了導航衛星的新時代1963美國發射了SYNCOM——第一顆同步衛星1964國際衛星通信系統INTELSAT建立1965第一顆商用同步衛星INTELSAT-1（晨鳥-1）1970中國發射第一顆衛星東方紅-13.發展歷史62本文檔共128頁；當前第62頁；編輯于星期一\18點13分1976年，3顆海事衛星MARISAT衛星——第一代移動通信衛星，成立Inmarsat(國際海事衛星通信組織，后改名為國際移動衛星通信組織）1984年，第一個DTH(直播到戶)系統在日本運行，ku頻段1984年~1990年，中國發射四顆第二代通信衛星“東方紅2號和2號A”1989年，小型衛星通信地面站VSAT系統應用大幅增長1997年，中國發射第三代通信衛星“東方紅3號”1998年，LEO星座引入手機通信業務1999年，引入衛星直接廣播語音業務2000年，引入寬帶個人通信，ka頻段3.發展歷史63本文檔共128頁；當前第63頁；編輯于星期一\18點13分以GEO為例有近200顆GEO衛星，性能、質量、功率、壽命不斷增加。（一顆大型GEO衛星的質量可達10t，功率可達12kW，并載有60個轉發器）發展方向：更高功率、更低質量；開發更高頻段（L、S、C、Ku、Ka、V、Q）衛星通信納入復雜通信結構中3.發展歷史64本文檔共128頁；當前第64頁；編輯于星期一\18點13分國際衛星通信系統INTELSAT成立于1965年，世界性的商業衛星通信組織，成員國142個，先后發射了九代衛星，承擔了大部分國際通信業務和全球性電視廣播INTELSAT的發展階段1969～1973采用C波段建立了60多個標準地球站（30米天線）基本技術體制FDM/FM/FDMA1972～1984在160多個國家和地區建立500多個地球站發射大容量衛星，增加Ku和L波段，采用數字通信手段1984~適應全球數據業務的發展，不斷采用新技術1998年成立“新天空”公司擁有6顆衛星，重點在于DTH和交互多媒體衛星業務65本文檔共128頁；當前第65頁；編輯于星期一\18點13分國際海事衛星通信系INMARSAT成立于1976年，現擁有81個成員國最初業務為海事通信，現為全球提供海上、空中、陸地救險定位等業務現有11顆在軌運行和備用衛星現已更名為國際衛星移動組織66本文檔共128頁；當前第66頁；編輯于星期一\18點13分同步通信衛星向大容量,多波束,智能化發展衛星直播電視(DVB)和衛星數字聲廣播步入家庭和個人用戶微衛星低軌衛星群與蜂窩技術相結合,實現全球個人通信小型衛星通信地面站(VSAT)廣泛應用4.衛星通信技術的發展趨勢67本文檔共128頁；當前第67頁；編輯于星期一\18點13分4.1大型同步通信衛星的發展增加容量 國際通信衛星組織(INTELSAT)已發展第九代衛星 國際海事衛星組織(INMARSAT)已發展第四代衛星增大輻射功率

SSPA10W16W20W30W TWTA35W50W72W85W135W多波束

全球、半球、區域、點波束智能化

提高星上處理能力68本文檔共128頁；當前第68頁；編輯于星期一\18點13分延長壽命改進電池和采用離子推進技術向更高頻段發展采用同步衛星實現移動通信海事衛星--全球覆蓋多波束大型同步衛星--區域覆蓋,手機通信

4.1大型同步通信衛星的發展69本文檔共128頁；當前第69頁；編輯于星期一\18點13分4.2衛星直播電視

(DVB，DigitalVideoBroadcasting

)衛星直播電視是由設置在赤道上空的地球同步衛星，接收地面站發射的電視信號，把它轉發到地球上指定的區域，再由地面接收設備接收供電視機收看。通常，人們也將使用Ku頻段的固定衛星業務（FSS）提供衛星直接到戶（DTH-DirectToHome）的廣播電視服務稱作衛星直播。美國主要的公司DirecTV(360萬)、Echostar(100萬)Primestar(200萬)，共擁有8顆衛星。歐洲的衛星電視直播公司主要有SES公司（總部設在大盧森堡）和歐洲通信衛星組織（總部設在巴黎，擁有46個成員國），共有5顆衛星。70本文檔共128頁；當前第70頁；編輯于星期一\18點13分4.2衛星直播電視

(DVB，DigitalVideoBroadcasting

)在亞洲地區，真正形成規模經營的衛星數字電視直播公司主要集中在日本。日本已經形成日本DirectTV公司、PerfectTV公司和JskyB公司三家競爭數字通信廣播市場的局面。我國1999年開通的“村村通”廣播電視工程屬于衛星直播系統，其使用的是鑫諾1號通信衛星的一個Ku頻段，只是衛星信號功率通量密度較大，國內地面可用小于直徑1m的天線接收。71本文檔共128頁；當前第71頁；編輯于星期一\18點13分4.2衛星數字聲廣播數字聲廣播是指用數字傳輸方式實現的聲音廣播世界上最早的數字聲廣播是歐洲于1989年通過衛星實現的，稱為數字衛星廣播（DSR）。為固定接收設計的，因此它不適用于在汽車中移動接收。數字聲音廣播（簡稱DAB）系統從80年代后期開始，德國、法國、英國、荷蘭等歐洲幾個國家共同開發與研究適合于移動接收的DAB系統。DAB要求能為車載，便攜和固定接收機提供高質量雙聲道或多聲道立體聲節目。我國京津塘先導網(北京一廊坊一天津)

該系統于2000年6月18日正式開通。我國移動圖像傳播剛剛起步

72本文檔共128頁；當前第72頁；編輯于星期一\18點13分4.3微衛星微衛星是有明確用途的新一代衛星。其特點是：體積小、重量輕（小于100公斤）、技術含量高、研制周期短（一年左右）、研制費用低（數千萬元人民幣），還能進一步以分布式的星座代替大衛星。在我國，微衛星主要用于科學研究、資源普查、測繪勘探等領域和突發事件中發揮獨特作用。2000年6月哈爾濱工業大學研制的“探索-1號”是我國自行設計、研制的第一顆微小遙感衛星。在載人航天工程實現“第二步”，我國將建立空間實驗室。還將釋放一顆微小衛星，與空間實驗室形成編隊飛行。73本文檔共128頁；當前第73頁；編輯于星期一\18點13分4.4用小衛星星座實現移動通信銥(Iridium)系統1985年摩托羅拉公司構思了一個宏偉的全球通訊計劃：建立一個由77顆(其中6顆備用)低軌道衛星組成的通訊系統，提供全球范圍的無線通訊服務，實現“任何地方、任何時間”，投資達50多億美元，所有衛星在1998年5月發射完畢，系統在9月投入使用。但用戶量遠低于預測，公司才經營幾個月就破產拍賣，價格是2500萬美元。全球星系統Globalstar共48顆低軌道衛星，由美國勞拉宇航局和高通公司發起，1999年11月建成。投資26億美元，向全球提供低費用、高質量的話音、無線尋呼、傳真、數據和定位等電信業務。用戶購買全球星手機，擁有衛星電話號碼。這一星群實現了全球南北緯70度之間的全覆蓋。ICO系統共12顆中高圓軌道衛星。1994年INMARSAT成立了ICO全球通信公司，組建ICO系統，投資46億美元；1999年繼銥系統之后申請破產保護；2000年走出破產保護。Ellipso系統共17顆，其中10顆在兩個橢圓軌道，7顆在赤道軌道，投資約10億美元。2001年為赤道地區提供移動業務，2002年提供全球通信。74本文檔共128頁；當前第74頁；編輯于星期一\18點13分4.5小型衛星通信地面站VSAT

(VerySmallApertureTerminal)是一種天線口徑很小的衛星通信地球站，又稱微型地球站或小型地球站。其特點是天線直徑很小(一般為米)。20世紀80年代最先在美國興起，發展速度很快，是30多年來衛星通信技術的轉折性發展。VSAT小站一般是與中心站用網絡的形式協同工作的，通常一個中心站可以控制許多地面上的小站，而形成廣域上的衛星通信網。VSAT系統由室外單元和室內單元組成。室外單元即射頻設備，包括小口徑天線、上下變頻器和各種放大器；室內單元即中頻及基帶設備，包括調制解調器、編碼譯碼器等。VSAT網根據業務性質可分為數據通信網、語音通信網和電視衛星通信網三大類。如今，VSAT已廣泛應用于石油技術服務、軍事、金融、水利、氣象、航空、新聞、人防及沙漠邊遠地區的數據通信。75本文檔共128頁；當前第75頁；編輯于星期一\18點13分5.衛星通信在中國的發展情況時間衛星轉發器壽命亞洲一號24C12年亞洲二號24C+9Ku15年亞太一號24C10年1996年7月3日亞太一號A24C10年亞太-IIR28C+16Ku15年東星(中星六號)24C1998年5月30日中衛一號18C+20Ku15年1998年7月18日鑫諾一號24C+14Ku15年中星八號36C+16Ku大于15年泛美PAS-A8C+4Ku覆蓋中國的衛星76本文檔共128頁；當前第76頁；編輯于星期一\18點13分中國重要的衛星公司中國通信廣播衛星公司1985年成立，隸屬原信息產業部擁有“中星”568號衛星中國東方通信衛星公司1995年成立，以原郵電部為主共同投資成立擁有“中衛一號”衛星中國鑫諾衛星通信有限公司中國航天工業總公司原國防科學技術工業委員會

中國人民銀行和上海市創辦的國有股份制公司擁有“鑫諾一號”77本文檔共128頁；當前第77頁；編輯于星期一\18點13分全球四大衛星定位系統全球四大衛星定位系統——美國GPS、歐洲“伽利略”、俄羅斯“格洛納斯”和中國北斗衛星導航1994年，美國全面建成全球定位系統GPS，包括繞地球運行的24顆衛星，均勻地分布在6個軌道上。每顆衛星距離地面約1.7萬公里，能連續發射一定頻率的無線電信號，是一個接收型的定位系統，只轉播信號，用戶接收就可以做定位了，不受容量的限制。歐洲“伽利略”系統的衛星數量多達30顆，多用于民用，最高精度比美國GPS高10倍，不少專家形象地比喻說，如果說GPS只能找到街道，“伽利略”則可找到車庫門。俄羅斯最初發射了３顆“格洛納斯—Ｍ”衛星，目前在軌運行的衛星已達30顆。該系統于2007年開始運營，到2009年，其服務范圍已經拓展到全球。美制GPS從衛星反饋到地面的GPS信號很弱，如果對方采取多種干擾，都會使地面GPS接收機無法正常工作。而“格洛納斯”系統的衛星具有更強的抗干擾能力。中國北斗衛星導航系統空間段由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成，是雙向的，既有定位又有通信的系統，但是有容量限制。78本文檔共128頁；當前第78頁；編輯于星期一\18點13分6.衛星通信的特點－優點覆蓋區大，通信距離遠，三顆同步衛星可覆蓋全球頻帶寬，容量大機動性好，不受地理條件限制通信可靠性高，質量好，穩定費用與距離無關有多址能力，組網靈活可實現區域及全球個人移動通信79本文檔共128頁；當前第79頁；編輯于星期一\18點13分6.衛星通信的特點－缺點要有高可靠、長壽命的通信衛星靜止衛星在地球兩極地區有通信盲區，在高緯度地區的通信效果不好靜止衛星的發射與控制技術比較復雜抗干擾性能差保密性能差靜止衛星通信具有較大的傳輸延遲和回聲干擾靜止衛星存在星蝕和日凌現象80本文檔共128頁；當前第80頁；編輯于星期一\18點13分7.衛星的分類－按軌道對地靜止軌道（GeostationaryEarthOrbit,GEO）-同步衛星直接廣播衛星電視(DBS-TV)和向有線電視網傳送視頻信號，國際和地區電話、數據傳輸和互聯網接入等業務低軌道（LowEarthOrbit,LEO）低軌道衛星和中高度軌道衛星是同步衛星的有利補充。其中，低軌道衛星主要提供大陸或全球的電話和數據業務，也用于地面攝像和偵察中高度軌道（MediumEarthOrbit,MEO）

構成目前的全球定位系統(GPS)81本文檔共128頁；當前第81頁；編輯于星期一\18點13分GeosynchronousOrbit(GEO):35,786kmabovetheearthMediumEarthOrbit(MEO):8,000-20,000kmabovetheearthLowEarthOrbit(LEO):500-2,000kmabovetheearth82本文檔共128頁；當前第82頁；編輯于星期一\18點13分三顆GEO可以覆蓋全球靜止衛星：天線波束最大覆蓋面可以達到大于地球表面總面積的三分之一。因此，在靜止軌道上，只要等間隔地放置三顆通信衛星，其天線波束就能基本上覆蓋整個地球（除兩極地區外），實現全球范圍的通信。83本文檔共128頁；當前第83頁；編輯于星期一\18點13分國際衛星通信系統就是利用靜止衛星來實現全球通信的。三顆同步衛星分別位于太平洋、印度洋和大西洋上空，承擔著大約80%的國際通信業務和全部國際電視轉播業務。84本文檔共128頁；當前第84頁；編輯于星期一\18點13分通信衛星的軌道衛星運行的軌跡和趨勢稱為衛星運行軌道；其軌道近似于橢圓或圓形，地心就處在橢圓的圓或圓形，地心就處在橢圓的一個焦點或圓心上；按照軌道平面與赤道平面的夾角i（軌道傾角）的不同，地球衛星的軌道有赤道軌道（i=0o）、極軌道（i=90o）、傾斜軌道（0o<i<90o）之分。85本文檔共128頁；當前第85頁；編輯于星期一\18點13分7.衛星分類－按重量大型衛星Large

重量>1000kg，造價>1億美元小衛星Small

重量500-1000kg，造價0.5-1億美元微小衛星Mini

重量100-500kg，造價500-2000萬美元微衛星Micro

重量10-100kg，造價200-300萬美元納衛星Nano

重量<10kg，造價<100萬美元86本文檔共128頁；當前第86頁；編輯于星期一\18點13分7.衛星分類－按頻段L頻段

1.0-2.0GHz，移動業務C頻段

4.0-8.0GHz，固定業務X頻段

8.0-12.0GHz，常用于軍事衛星通信Ku頻段

12.0-18.0GHz，固定業務Ka頻段

24.0-40.0GHz，寬帶傳輸業務87本文檔共128頁；當前第87頁；編輯于星期一\18點13分8.衛星通信系統的組成衛星通信系統由衛星端、地面端、用戶端三部分組成。衛星端在空中起中繼站的作用，即把地面站發上來的電磁波放大后再返送回另一地面站。地面站則是衛星系統與地面公眾網的接口，地面用戶也可以通過地面站出入衛星系統形成鏈路，地面站還包括地面衛星控制中心，及其跟蹤、遙測和指令站。用戶端即是各種用戶終端。衛星端地面站用戶端88本文檔共128頁；當前第88頁；編輯于星期一\18點13分衛星移動通信系統簡介（一）關口站移動終端衛星移動通信定義：移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間，利用通信衛星作為中繼站而進行的通信。組成：由通信衛星、關口地球站、控制中心以及移動終端組成。關口站：是衛星通信轉接站，關口站應有足夠的容量，以免阻塞；還要有足夠備份以保證高的可用性。89本文檔共128頁；當前第89頁；編輯于星期一\18點13分衛星移動通信系統簡介（二）公眾電話網蜂窩通信運營商數據網專網

空間段地面段用戶段用戶段數字空中接口衛星移動通信系統覆蓋全球，能解決人口稀少、通信不發達地區的移動通信服務。但它的服務費用較高，目前還無法代替地面蜂窩移動通信系統。

90本文檔共128頁；當前第90頁；編輯于星期一\18點13分空間段空間段空間分系統即通信衛星，起無線電中繼站作用，主體是通信裝置，包括一個或多個轉發器（微波收、發信機）和天線，保障部分星體上的遙測指令、控制系統和能源裝置等。包括一顆或多可衛星，以及系統控制中心和衛星運營中心。用于控制整個系統的運行和衛星資源的管理。91本文檔共128頁；當前第91頁；編輯于星期一\18點13分衛星構成示意框圖推進系統92本文檔共128頁；當前第92頁；編輯于星期一\18點13分地面段地面段由若干個關口站組成。負責與地面通信網絡連接。93本文檔共128頁；當前第93頁；編輯于星期一\18點13分用戶段94本文檔共128頁；當前第94頁；編輯于星期一\18點13分衛星移動通信系統簡介（三）主要設備

手機外接天線手機插槽通話手柄送話麥克風耳機95本文檔共128頁；當前第95頁；編輯于星期一\18點13分衛星移動通信系統簡介（四）固定終端三模手機AMPS/CDMA/Globalstar雙模手機GSM/Globalstar96本文檔共128頁；當前第96頁；編輯于星期一\18點13分衛星電視單收站簡介

衛星電視接收機（機頂盒）高頻頭衛星電視利用通信衛星傳送和轉播電視節目的電視系統。電視節目從某個地面站發往通信衛星，再轉發到其他地面站，地面站收到信號后傳送到當地電視臺轉播。97本文檔共128頁；當前第97頁；編輯于星期一\18點13分衛星數字多媒體接收機簡介衛星電視數字接收機是以衛星通信網絡作為傳輸平臺，以電視機作為用戶終端的設備。基本功能是接收數字廣播節目，集中體現了多媒體、計算機、數字壓縮編碼、解擾算法、加解密算法、通信技術和網絡技術發展水平。98本文檔共128頁；當前第98頁；編輯于星期一\18點13分測控管理系統通信地球站系統業務監測系統衛星通信系統的基本組成衛星通信地球站：是在地球的陸地上、水面上以及空中設置的能通過通信衛星傳輸信息的微波站。用戶通過衛星通信地球站接入衛星通信線。基本組成包括：天線系統、高功率發射系統、低噪聲接收系統、信道終端系統、電源系統、監控系統。地球站有一個顯著的標志：象“鐵鍋”一樣的天線。由于衛星距地球3萬多千米，電波路徑損失很大，地球站需要采用大口徑天線、大功率發射機和高靈敏度低噪聲的接收系統。以C頻段的衛星通信為例，需要天線的直徑最大達到30米或32米。99本文檔共128頁；當前第99頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站100本文檔共128頁；當前第100頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介譯碼設備解調設備編碼設備調制設備射頻接收設備射頻發射設備空調電源等儀表地面通信系統網絡管理系統天線及跟蹤伺服用戶終端接口設備衛星通信地球站的工作過程：發信時，每站的用戶信號經基帶處理、調制、上變頻、功率放大，變換成適于衛星信道傳輸的形式，由天線對準衛星發送；衛星則將收到的信號經轉發器變頻、放大及其他處理后發回地面。各地球站天線接收到衛星轉來的全部信號，經過與發射相應的反變換和處理，從中選出屬于本站的信號分送給有關用戶。101本文檔共128頁；當前第101頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介:天線及跟蹤伺服子系統天線及跟蹤伺服天線及跟蹤伺服子系統：對于靜止衛星而言，由于總有一定的漂移，為了保證地球站天線的波束始終對準衛星，就需要天線有一定的跟蹤能力。天線跟蹤靜止衛星可以采用人工調節能改變天線仰角和方位角等參量的調節螺桿來達到對準衛星的目的。由天線、饋電、驅動、跟蹤等設備組成，用于完成對衛星的高精度跟蹤及高效率地發射、低損耗地接收無線電信號。

對天線的要求有：高定向增益、低噪聲溫度、天線始終對準衛星。天線：收發雙工、單收。由于衛星通信大都工作于微波頻段，因此地球站天線通常是拋物面天線（反射器是一個旋轉拋物線形成的拋物面）。大型地球站：為使天線始終對準衛星，定向與跟蹤相結合，能夠較快地實現初始捕獲和保持精度的跟蹤。天線越大價格越高：幾十~幾十萬美元工作頻率越高：價格越高，但相應尺寸越小有的還帶有除冰系統102本文檔共128頁；當前第102頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：射頻設備射頻接收設備射頻發射設備高功率放大器：固態功率放大器、微波電真空放大器中功率放大器：零點幾瓦~幾十瓦上變頻器：把信號從中頻（70MHz）變到射頻（6GHz）低噪聲放大器（LNA）：為減小噪聲和干擾的影響，接收機輸入端必須使用靈敏度很高、噪聲溫度很低的低噪聲放大器。低噪聲放大變頻器：LNB線路放大器：LA下變頻器：把信號從射頻變到中頻發射放大分系統主要由高功率放大器提供大功率發射信號，可達10kW接收放大分系統主要是由低噪聲放大器對接收的微弱線號提供放大，也稱做射頻單元。103本文檔共128頁；當前第103頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：射頻設備射頻接收設備射頻發射設備高功率放大器：幾十瓦~幾千瓦中功率放大器：零點幾瓦~幾十瓦上頻器：把信號從中頻變到射頻低噪聲放大器：LNA低噪聲放大變頻器：LNB線路放大器：LA下變頻器：把信號從射頻變到中頻一體化室外單元104本文檔共128頁；當前第104頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：調制解調設備解調設備調制設備把信號按規定的方式調制到載波上，形成中頻信號以便傳輸發送按規定的方式把信號從已調中頻載波里解調出來，以便解碼接收調制/解調是在IF載波上進行。FDMA系統有多個調制解調器，TDMA系統只需要一個，但是寬帶的。105本文檔共128頁；當前第105頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：調制解調設備解調設備調制設備把信號按規定的方式調制到載波上，形成中頻信號以便傳輸發送按規定的方式把信號從已調中頻載波里解調出來，以便解碼接收通常合成為一臺設備：調制解調器即（MODEM）106本文檔共128頁；當前第106頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：編譯碼設備譯碼設備編碼設備把信號按一定的格式進行編碼、壓縮或擴展等處理以提高抗干擾能力和傳輸效率送去調制把解調后的信號按一定的格式進行譯（解）碼，以還原出原來的信號107本文檔共128頁；當前第107頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：編譯碼設備譯碼設備解調設備編碼設備調制設備接口設備接口設備用于連接用戶終端和地球站圖示部分在VSAT中經常以室內單元的形式合成一體108本文檔共128頁；當前第108頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介空調電源等儀表地面通信系統網絡管理系統網絡管理系統：管理整個衛星通信網絡、地球站設備等常用儀表：頻譜儀、頻率計、功率計、網絡分析儀、規程 分析儀、信號發生器、通用及矢量示波器等地面通信系統：用于站內及地面引接電路、專線電路等空調、電源系統：用作工作條件保障109本文檔共128頁；當前第109頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信地球站簡介：用戶終端用戶終端用戶終端如電話機、傳真機、電腦、監視器、 多媒體終端等110本文檔共128頁；當前第110頁；編輯于星期一\18點13分業務監測系統111業務監測系統本文檔共128頁；當前第111頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信業務監測系統對在衛星上運行的業務及其相應信號進行監測，對加入網絡的地球站進行驗證測試監控管理分系統主要負責對定點的衛星在業務開通前、后進行通信性能的監測和控制（如對轉發器功率、衛星天線增益、各地球站發射功率、帶寬等參數進行監控）提供用戶技術支持保障星上通信秩序112本文檔共128頁；當前第112頁；編輯于星期一\18點13分衛星通信業務監測系統（二）開關矩陣測試儀表組計算機自動監測系統113本文檔共128頁；當前第113頁；編輯于星期一\18點13分測控管理系統114測控管理系統本文檔共128頁；當前第114頁；編輯于星期一\18點13分通信衛星的測控管理系統地球上的控制站經常需要不斷了解衛星內部設備的工作情況，有時要通過遙測指令信號控制衛星上設備產生一定的動作，如當某部件發生故障時，能夠自動地換接備用部件等。這些功能都是通過衛星上的遙測指令系統來完成，以保證衛星通信正常進行。通信衛星的測控管理系統通常由衛星控制中心和一個或多個測控站組成。監控管理分系統主要負責對定點的衛星在業務開通前、后進行通信性能的監測和控制（如對轉發器功率、衛星天線增益、各地球站發射功率、帶寬等參數進行監控）對衛星發送指令，對衛星進行控制通過接收遙測信號監視衛星工作狀態測量計算衛星運行軌道115本文檔共128頁；當前第115頁；編輯于星期一\18點13分通信衛星的測控管理系統計算機實時控制/處理系統空調電源等儀表地面通信系統天線及跟蹤伺服遙測、指令及測距單元射頻系統靜態衛星模擬器時間/頻率基準計算機離線分析/處理系統動態衛星模擬器116本文檔共128頁；當前第116頁；編輯于星期一\18點13分117本文檔共128頁；當前第117頁；編輯于星期一\18點13分小結衛星通信的分類

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