第十一章 SATCOM-ACARS.ppt

第十一章 卫星通信系统与通信寻址报告系统（ACARS） 11.1.1 卫星通信的定义 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，在两个或多个地球站之间进行的通信。 地球站是指设在地球表面（包括地面、海洋和大气中）的无线电通信站，包括地面地球站（GES）和飞机上的机载地球站（AES）。 用于实现通信目的的这种人造卫星叫作通信卫星。 如图11—1所示。卫星通信实际上就是利用通信卫星作为中继站的一种特殊的微波中继通信方式。 图11—1 卫星通信示意图 同步卫星（静止卫星）:目前，绝大多数通信卫星是地球同步卫星（静止卫星）。这种卫星的运行轨道是赤道平面内的圆形轨道，距地面约36000km。它运行的方向与地球自转的方向相同，绕地球旋转一周的时间，即公转周期恰好是24h，和地球的自转周期相等，从地球上看去，如同静止一般，故叫静止卫星。静止卫星并不是说卫星真的静止不动，而是与地球同步运行，故又叫同步卫星。 由静止卫星作中继站组成的通信系统称为静止卫星通信系统或称同步卫星通信系统。 图11—2 是静止卫星与地球相对位置的示意图。从卫星向地球引两条切线，切线夹角为17.34度。两切点间弧线距离为18101km。 可见在这个卫星电波波束覆盖区的地球站均可通过该卫星来实现通信，这种波束称全球波束。 若以120度的等间隔在静止、轨道上配置三颗卫星，则地球表面除了两极区未被卫星波束覆盖外，其他区域均在覆盖范围之内. 由此可见，只要用三颗等间隔配置的静止卫星上的全球波束覆盖就可以实现全球通信，这一特点是任何其他通信方式所不具备的。 静止卫星所处的位置分别在太平洋、印度洋和大西洋上空。 半球波束、区域波束、国内波束、点波束: 除了上述能覆盖1／3地球表面的全球波束（又叫覆球波束）之外，对于固定卫星业务和陆地卫星业务，事实上只要保证覆盖陆地即可，没有必要覆盖海洋。对于区域通信或国内通信，也只要求卫星能覆盖特定地区。因此，可以根据特定业务的需要来设计卫星天线，因而出现了半球波束、区域波束、国内波束、点波束以及形形色色的覆盖特定区域的成形波束，如图11—3所示。这样的波束较全球波束窄，可以提高卫星的有效辐射功率，因而增加系统容量。 图11—3 几种常见波束覆盖区域示意图 11.1.2 卫星通信系统的分类 （1）按卫星通信范围分为：全球卫星通信系统、国际卫星通信系统、区域卫星通信系统和国内卫星通信系统。 （2）按卫星处理能力可分为：星上处理通信系统和星上能量放大的转发通信系统（又称弯管型通信系统）。 （3）按基带信号体制可分为：模拟制卫星通信系统和数字制卫星通信系统。数字制又分为窄带和宽带卫星通信系统。 （4）按多址方式可分为：频分多址卫星通信系统、时分多址卫星通信系统、空分多址卫星通信系统、码分多址卫星通信系统和混合多址卫星通信系统。 （5）按所用的频段可分为：特高频（UHF）卫星通信系统、超高频（ SHF）卫星通信系统、极高频（毫米波）（EHF）卫星通信系统，或者分为C波段、Ku波段、Ka波段卫星通信系统，以及激光卫星通信系统。 （6）按通信业务种类可分为：固定业务卫星通信系统、移动业务卫星通信系统、广播电视卫星通信系统、科学实验卫星通信系统和军事等卫星通信系统。 11.1.3 卫星通信的特点 一、与其他通信手段相比的主要优点 （1）通信距离远，且费用与通信距离无关。由图12—13可见，利用静止卫星，最大通信距离达18000 Km左右。而且建站费用和运行费用不因通信站之间的距离远近及两站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上，比地面微波中继、电缆、光缆、短波通信等有明显的优势。除了国际通信外，在国内或区域通信中，尤其对边远的城市、农村和交通、经济不发达的地区，卫星通信是极其有效的现代通信手段。 （2）覆盖面积大，可进行多址通信。许多其他类型的通信手段，通常只能实现点对点通信。例如地面微波中继线路只有干线或分支线路上的中继站方能参与通信，不在这条线上的点就无法利用它进行通信。而卫星通信由于是大面积覆盖，在卫星天线波束覆盖的整个区域内的任何一点都可设置地球站，这些地球站可共用一颗通信卫星来实现双边或多边通信，即进行多址通信。 由于卫星覆盖区域很大，而且在这个范围内的地球站基本上不受地理条件或通信对象的限制，有一颗在轨道上的卫星，就相当于在全国铺设了可以通过任何一点的无形的电路，因此使通信线路具有很大的灵活性。 （3）通信频带宽、传输容量大，适于多种业务传输。目前，卫星带宽可达GHz量级。一颗卫星的容量可达数千路以至上万路电话，并可传输高分辨力的照片和其他信息。 （4）通信线路稳定可靠，通信质量高。卫星通信的电波主要是在大气层以外的宇宙空间传输，而宇宙空间是接近真空状态的，