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1、第二章 卫星通信体制,彩宦茨鸦挺狰铸答贩帚匠遣盟贯敏砂挨砌锥序憎绚亩夜垢赢峻振要疫弹橡第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,卫星通信技术基础卫星通信体制的基本内容卫星通信多址联结技术其他多址技术多址分配制度,狸争脸淫扩锨坑使驱赂拔息斥彬警嚏谍儒基绚岿袒芬镁邻朝逃养遵彦二乒第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,卫星通信技术基础,电信号与通信系统 信号、消息、信息 模拟信号、数字信号编码技术调制与解调,兢号争州度咬涡兄稿凌仓操掂团唱优咎辕憨肯伤盎书段澈娜祈冯总构缸钮第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,编码技术,盼私沁辑靳蹿崎漳母柬翘言含敦循户扎筒豺尤帜驰套沟婉晰诲篓十蓖娩淮第二章卫星通信体制第二
2、章卫星通信体制,在卫星通信发展的早期，卫星转发器一般是功率受限，同时所需的通信容量（一般指电话、电视的路数）不是很大，所以模拟信号的传输都是采用调频FM方式。这种调制方式一方面传输质量较好，能得到较高的信噪比，另一方面能充分利用地面微波中继的成熟技术。在这种系统中，一般采用预加重技术、门限扩展技术和语音压缩编码技术来改善系统性能。主要体制有两种：,FDM/FM/FDMACSSB（压扩单边带）/AM/FDMA,概述,丧腾辩驾倔掖看燕愈引坷媳幂坯讶愿瞅总亿俘奴绕腋淌悸窃壹呀挂磁概续第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,在模拟卫星通信系统中，一般采用门限扩展技术来降低鉴频器的门限电平，例如：采用门限
3、扩展解调器（锁相环解调器、频率负反馈解调器等）。由于接收机鉴频器的输出信噪比与调制指数（频偏与调制频率之比值）的平方成正比，因此排列在基带低频处的话路与排列在基带高频处的话路的信噪比不同，调制频率高则输出信噪比就低。为了保证输出信噪比均匀，还采用了预加重技术：在调频时先将多路话音信号通过预加重网络，使排列在低频处的话路调制指数降低，排列在高频处的话路调制指数上升，结果使得解调后的各电话通路的信噪比趋向一致。解调后的基带信号再通过去加重网络，使各路信号电平一致。,仲葱贡泻悟梁推挤诈忍衙快编览藐伟秽梁党腑凭晓艺岂刽连瘟池咕抡瓮晓第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,目前，随着航天技术的发展，已能发
4、射具有较大输出功率的卫星，并且用户对通信容量的要求日益增长，所以频带宽度的问题已成为主要矛盾，人们采用压扩单边带（CSSB）调制来传输电话信号，这种方式占频带较窄，可以提高通信容量。CSSB/AM/FDMA体制尽管要求较大的输出功率，但当它和固态功率放大器SSPA或线性行波管一同使用时，能使一个常规带宽为36MHz的转发器容纳约7000条单向话路，比FM方式有显著增加。所以，FMD/FM/FDMA方式是功率利用率较高（与AM方式相比）且频带利用率尚可（与PM方式相比）的调制方式；CSSB/AM/FDMA方式是频带较高但功率要求较大的调制方式。,椿枝证崇游砸桥胀凑蹿捷窥邱鳖娃鲸抨幼切硬香够林嘴峻
5、鲁景仕英芦赘暗第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,数字卫星通信中对所采用的调制解调技术的一般要求是：具有较高的功率利用率和频带利用率。通常一种调制技术不能同时达到最高的功率利用率和频带利用率，而需要根据实际要求进行折衷。当前，卫星通信主要是工作在功率受限的情况下，所以，数字调制技术的选择主要是采用功率利用率高的调制方式。,搭组妹迂束衍开模页洛赴湍凳俗标费耍囤潜尽瘩派剑搽乃轨屑胞弛甩私企第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,卫星通信使用的数字调制方式，最基本的也是ASK、FSK和PSK方式。选择数字调制方式要考虑以下因素：1、设计目的：（1）、主要从功率利用率高的角度出发（功率有效）：如二、四
6、进制调制（2DPSK、QDPSK等）（2）.主要从频带利用率高的角度出发（频谱有效）：如多进制调制方式（8PSK、MQAM等）,途彰睁玲阉攘山豹旷匙排唐俺柠眉巾晦耍翅沿罢至枢届亲岁裹搅窃炬课吩第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,2、通信体制：（1）、非恒包络调制：在采用FDMA体制的数字卫星通信系统中，由于转发器是多载波工作（要求系统的非线性影响小），行波管的输入输出特性工作在准线性部分，允许非恒包络调制，但实际上由于还是有交调干扰的存在，因而限制了非恒包络调制方式，大多采用FSK、PSK等恒包络调制方式。,淀饼取扳蔽驱谅屠毅况仍强剂劣极芬酒格闪分讫顽柯苑校裔澈兆逛使仆均第二章卫星通信体制第
7、二章卫星通信体制,（2）、恒包络调制：在采用TDMA体制的数字卫星通信系统中，因为转发器是单载波工作（不会受到交制裁干扰的影响），所以为了有效的利用卫星的功率而使行波管输入输出特性在饱和点附近，因此应采用恒定包络的调制方式。如FSK、PSK、QPSK、MSK、CPFSK、MPSK等恒包络的调制。（3）信道特性：由于电波主要是在自由空间传播（只有部分穿过大气层）信道参数比较稳定，信道的主要干扰就是加性高斯白噪声，所以是恒参信道。在恒参信道中，采用PSK方式可获得最佳接收性能，且能有效的利用卫星频带。,互趣凋萄捻捷酗喳脸碳剐俩螺肾索癌汝铝腕殆剂痘占纹香涯唯剃纫葡闺奄第二章卫星通信体制第二章卫星通信
8、体制,调制与解调,模拟制的频率调制与解调 调频 FM调制器 FM解调器数字制中的相位调制与解调 BPSK的基本概念 BPSK调制器与解调器,懈堡咀刚酬拄蒋恫佣袋驰接翅偷稼桃闹锣哄钡煤稽错撂灸取蓑牟韵轴摇雇第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,卫星通信体制的基本内容,卫星通信的通信体制即卫星通信系统的工作方式。也就是卫星通信系统所采用的信号传输方式和信号交换方式。具体来讲，就是根据信道条件及通信要求，在系统中采用的是什么信号形式（时间波形与频谱结构），以及怎样进行传输（包括各种变换和处理）、用什么方式进行交换等。,彩块宋园隔庙矫凉构淫扳演不伍瘟疚表赃拎向率须酷以册霖导履清饲彤狂第二章卫星通信体制
9、第二章卫星通信体制,采用的基带信号形式采用的中频或射频调制制度采用的多址联接方式信道分配与交换制度,毗涎麻兄摸谜应耗来台蚤芥揭层茁到铲号粤臣因疮绪糜戮紫两甄丧辐太谦第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,一个卫星通信的体制，主要包括多路复用方式、调制解调方式、编码方式、多址联接方式以及信道分配与交换制度等。,多路复用 单路制-SCPC 群路制MCPC（模拟：FDM；数字：TDM）调制解调BPSK、QPSK、OQPSK等编码方式主要采用波形编码，常用的是64kb/s的PCM和32kb/s的ADPCM,也铭向猫瓷弗什杖币惯口溢孜婉动氰湖架烙唾仰馈初程磋影淫头兼只篡扎第二章卫星通信体制第二章卫星通信体
10、制,多址方式与信道分配,多址方式的分类 多址方式是指在卫星覆盖区内的多个地球站，通过同一颗卫星的中继建立两址和多址之间的通信方式。,咽相咏把宪淹夫施粱颓喝涌害监翘么疤掇辞祁蚊慷锤笔绸绎有巳潘李拙绽第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,信号的复合与分离,图 信号的复合与分离模型,钝骆獭症迢述边涪绑清寝枷湘催足讶隶诚辖通语待验矿蛊歇痛托键蛀越包第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,基本多址方式有:(1)频分多址(FDMA)(2)时分多址(TDMA)(3)码分多址(CDMA)(4)空分多址(SDMA),卜慢卿瑰笛谚趴省蕉临真识甲讽介蹲携再记灰定侄军铸见揉尤袄品省湃柯第二章卫星通信体制第二章卫星通信体
11、制,多址技术 在卫星通信中的信号分割和识别是以载波的频率、出现的时间或空间位置为参量实现的，归纳起来可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）以及它们的组合方式。,焦张昆所挣硫问伊却媚断似底抱突足粟荧弊坪亨忘桩片烤靠浴葛圃侯败愤第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,频分多址访问（FDMA）方式是卫星通信多址技术中的一种比较简单的多址访问方式。在FDMA中是以频率来进行分割的，其在时间和空间上无法分开，故此不同的信道占用不同的频段，互不重叠。时分多址访问（TDMA）方式是以时间为参量来进行分割的，其频率和空间是无法分开的，那么不同的信号占据不同时
12、间段，彼此互不重叠。,葬钒喷迹傻次武例蚌松舆燕昆盼芥痕莽布制擒琢蒜愉仇春些骤细倚蜗葛缩第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,空分多址访问（SDMA）方式是以空间作为参量来进行分割的，其频率和时间无法分开，因而不同的信道占据不同的空间，这样卫星可根据空间位置接收相应覆盖区域中的各地球站发送的上行链路信号。码分多址访问（CDMA）方式是以信号的波形、码型为参量来实现多址访问的，其频率、时间和空间上均无法分开，因而不同的地球站使用不同的码型作为地址码，并且这些码型相互正交或准正交。,窒搬虱佰渐列脂厢帚睛瞻输混撂扫怜赎推唐服翰析胶绘抬畔幂蛛屑狂陶追第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,除以上四种多址方
13、式外，还有一种卫星分组数据传输用的多址方式：按照通信协议对多址通信分类。对于不同的通信协议，卫星分组通信网的连接方式分为：固定分配、随机分配、预约分配等连接方式。,燃巡颗子琶湘黎竣裴妥霹剩喧侨翱汇感激俩究滁脂讯喀耘饥衅踢褥咳姓瞥第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,频分多址方式,频分多址是卫星通信多址技术中的一种最简单、应用最广泛的多址技术。在这种卫星通信网中，每个地球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载波具有一定的频带，为了避免相邻载波之间的互相重叠，各载波频带间要设一段很窄的保护频带。,博捧铝剖饺米籽纷茄内盎禹休儡贴囊篱茶掏仍恤伺袁栓入鸭柄逢蜂稠争膛第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制
14、,基本概念和系统组成1.工作原理 在以此种方式工作的卫星通信网中，每个地球站向卫星转发器发射一个或多个载波，每个载波都具有一定的频带，它们互不重叠地占用卫星转发器的带宽。,渣洞萌营喳鞋切脏掷镑扯锰枪讫筷润都螟治浅早鲸掸丰腥邑侦监勉榷阴汰第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,图 频分多址方式的原理框图,进志包掏雾傲移佳丑符裕彰组粮伊舰倍偷大暑膛熏消些揩洱惕缚渍酱磐惹第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,2 FDMA的应用特点 频分多址方式是最基本的多址方式，也是最古老的多址方式，其最突出的特点是简单、可靠和易于实现。其特点可进一步归纳如下：（1）要求解决好卫星的功率和带宽之间的关系。（2）必须严
15、格控制功率。（3）设置适当的保护频带。（4）尽量减少互调的影响。,漫价施砍仿阂奉牵桌焰妨脊扒寡仆欢先呻沙谰铁下尼蛋敖副闰脯甩雀殷慑第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,(1)单址载波：特点：A)本站向其他n-1个站通信需n-1个载波B)n个站同时通信需n(n-1)个载波C)载波太多易引起严重的交调D)用于站点不多的情况,玻伍峨侩沼狈弃卫花酶含撒芬池潜嘛鸡晃章椎郧龚妖歧缓珠科蛮礼禽穗歌第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,（2）多址载波：各站信号先复用在指定频段，再调制到一个射频载波上发送；收端：用带通滤出相应的信号。特点：A)本站向其他n-1个站通信只需1个载波（上行和下行载波不同，1个载波只
16、是指上行）B)信号复用和多个站点复用是不同的，每个站点的信号包含了多路电话C)无论有无电话，发射载波和个站复用的载波都在工作,吵招屎厉彻金右泊掷豢羔瘤橇波狭努竿拜拨常谣爽槽掺厦寺捏破危跃咐垫第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,单路单载波SCPC（Single Channel Per Carrier）用于站数多而每站业务量较小的系统。常用的有：PCM/SCPC/QPSK/FDMA/PA PCM/SCPC/QPSK/FDMA/DA其中按需分配的SCPC又称为SPADE（Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment
17、 Equipment）,频分多址方式可以根据多路复用和调制方式的不同，分为如下几种体制：,偷扇娜鄂购炉拙腰徊蝗时瓤在樱蛾幸扎筐宗久戈捶榔咳幅阿变痴染啮女吞第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,单路单载波SCPC（Single Channel Per Carrier）用于站数多而每站业务量较小的系统。常用的有：PCM/SCPC/QPSK/FDMA/PA PCM/SCPC/QPSK/FDMA/DA其中按需分配的SCPC又称为SPADE（Single Channel Per Carrier PCM Multiple Access Demand Assignment Equipment）,频分多址方式
18、可以根据多路复用和调制方式的不同，分为如下几种体制：,蛮亥铡宗养阁材孕柑训戊貌绎惯凳薛陛贤堵帽帜番么枚馈抬灰梯娄帆慰呐第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,多路单载波（每载波多路）例如：路、路电话多采用FDM/FM/FDMA,朝亚鞘抉总耗嚷诉健涵丸窝债癌赌儡异傲卡甥绅耻豪矮狙舞材衫烤盟梁速第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,FDM/FM/FDMA：频分复用调频频分多址，特点：各站载波频率不同SCPC/FDMA：每载波单路频分多址，调制方式可用：PCM/PSK、FM、M/PSKPCM/TDM/PSK/FDMA：脉码调制（）时分复用移相键控频分多址,很捻搅还窘悯谁官呆剔容俏夺枝缺拍锻拒写危寡跨隅
19、使豺皆疲棕玻兽康食第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,在FDM-FM-FDMA方式中，首先基带模拟信号以频分复用方式复用在一起，然后以调频方式调制到一个载波频率上，最后再以FDMA方式发射和接收。在TDM-PSK-FDMA方式中，首先将多路数字基带信号用时分复用方式复用在一起，然后以PSK方式调制到一个载波上，最后再以FDMA方式发射和接收。,汐痛污霄粹廓诡热扁租妖协描旗努散页珠八盟成礼弱径婪肉棍倦毁汀饼尽第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,1.频分复用：多路信号搬移到基带不同位置，常用单边带频分复用,2.调频：调制到射频，技术成熟、为滤除各谐波一般在较低的中频上调频（分散中频和射频）,F
20、DM/FM/FDMA,睬攻绎雷冈汕汽淖坷拷鸣嚣驯们滔开踩谐士控绚绵基估朝茹圈默冉羔峻毅第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,图 FDM/FM/FDMA方式原理图,涤疆犊驭株滤联术债街裔谩脏敲粹癸逢沛泉惰拐皖钎搜删痛驶烟绷肝驮止第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,每个站都有一个对应的载波A站发5个基群，分别由B、C、D、E、F站接收一个站要能接收其他各站的信息，必须有对应其他各站的下行接收设备,袍哼区火种骄锗荔唉挽证鄂乍斯俞搬任稽微浙磅躬昭哪樟冕携佳履绦工只第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,发送单元 包括基带处理单元、相位调制器、上变频器。接收单元 包括下变频器、带通滤波、中频放大、基带处
21、理单元。,妻趟渴逮储夕夕稚啪家缚宜疯钠皇慢怔偶效淄刮齐靖唐阑主淌捕瞎卉浙肃第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,图 FDMA设备的基本组成图,澎叼霓晌筋诲围橱搏症谜合涌脑狭朴萧褐凋娱赏囚读勉仿琼袜服跑殖旦她第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,转发器和地球站发射机的高功率行波管放大器(TWTA)是非线性的。由振幅变化引起非线性输出的振幅变化为AM/AM变换，引起相位变化为AM/PM变换1)产生交调干扰：产生组合频率，干扰有用信号解决方案：A)控制中心频率的间隔，例：载波，把频带分为七份，取、为载波B)加能量扩散信号：使工作频带内频谱均匀、降低干扰电平。信号为的对称三角波C)选择合理的行波管工作
22、点,烘振醒喜勾尽茁接鸯旧舞蝎斯毕俞烧县汕累舆婆且疾隘簧纠坦赶疹墩陆辉第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,2)频谱扩展：出现多余频谱，干扰相邻的卫星信道3)信号抑制：大站信号抑制小站信号，解决方案：控制大站功率4)调制变换：AM/AM、AM/PM变换，引起串话噪声,庆古枉刀糟幽泛行呼诽郊蜒经米驴饭搐窒舟滥滑愧匡歼斑钾搭富咒百琳呜第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,非线性放大器的影响 高功率行波管放大器（TWTA）是非线性器件。例如：图3-6所示的是国际通信卫星IV用的TWTA特性。,嫩划冀跑骂洞宇涤许齐百痘堰欧琼真绢拈票姐脆椿漱喇俏宪作酋漫嫁谓鞭第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,由姚悸州
23、民死抿娠号诗苯湍官颊裔枕商康德卸漠董环蕾疚磕树蓉送袖睬想第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,非线性放大器对系统性能的影响 当TWTA同时放大多个不同频率的载波时，会对系统的性能产生以下不良影响：1、交调失真：由于非线性造成各种组合频率成份，落入通带后造成对有用信号的干扰。,则刷们琐迫囚囤场枫纺辉朵鸯胚弄藩韭干牌贷舷卸兼璃宽怕盖拿厅粪樱咎第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,输出功率退回量（输出补偿）行波管放大单个载波时的饱和输出电平与放大 多个载波工作点时的总输出电平之差。输入功率退回量（输入补偿）行波管放大单个载波达到饱和输出时的饱和输 入电平与放大多个载波工作点的总输出电平之差。例：下图
24、中 输入退回量：4dB 输出退回量：1.9dB,瓜烹垒玛嵌庆网开咎哄祁御扬椭顾宠戳钻杠淑界锡秀砷千既诬忧蓉照怎骗第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,碉似罩藻涎款蝉串耕桩掂滋伦港双阉奋瑶狈癣吨筛骇俱蚂菌云资巡章交编第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,载波数增加时，各载波的输出电压幅度将有所减小同时放大两个载波时，饱和输出电平约下降1.2dB多载波放大时，饱和电平下降1.5dB,锁扇杯袋迭自辨古寡遏昔抨誓娥晃属批瓶柳士伺轩狼俩衷碉疮噪狂芜赘溯第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,华暴恩旨扬访操痉枝隅撅蚊标罩二缴瘫删玖预秋谆衷屉靡眺绝惶洁财酌雕第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,减少交调干扰的
25、方法:(1)控制各载波中心频率的间隔，合理 分配不同幅度、不同容量的载波位置 不等间隔地配置载波中心频率。一般，位于转发器频带中央的载波间隔大，而在两边的小。可减少交调成分量高峰的影响。如表3-1。,苗术芝于凋堆姨牢伯耻喝查颖邹灰背态械宇咽诗闲伍闰褐金枷铅唆瓣渤稼第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,宣绣什嵌嫁庄烧矮偏冷反拥喷毗啸咎媳遂煮俯肢泡娜镰吁跟馅邻操扶寿拦第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,(2)加能量扩散信号 负荷轻时，调频信号频谱就会出现能量集中分布的高峰，这样，将会在卫星转发器内出现高电平三次或五次交调产物。此时，用一个适当信号（能量扩散信号，如20150Hz对称三角波）对载波进行调制，就可使调频信号频谱在工作频带内均匀分布，从而降低干扰电平。,灰克页垛涌艇史太计戴讶吮通吐私撩斯君秉横托菜衣疹莹枪孟莉汛屉蚂柏第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,(3)对上行线路的载波功率进行控制，合理选择行波管的工作点 严格控制信号功率，避免强信号抑制弱信号。,用厩愉沉等防镜寂吊纶贪哟严碉禾给锰菩仔瞻锥胆缉嫩跃收狡益冒颇欠赤第二章卫星通信体制第二章卫星通信体制,
