衛(wèi)星通信導(dǎo)論上課課件-第6章衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)1(已修改)
2025-01-09 08:13 本頁面
【正文】 第 6章 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)概述n 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)發(fā)展過程 第一代 衛(wèi) 星移 動 通信系 統(tǒng) ：模 擬 信號技 術(shù) 1976年，由 3顆 靜止 衛(wèi) 星構(gòu)成的 MARISAT系 統(tǒng) 成 為 第 1個提供海事移 動 通信服 務(wù) 的衛(wèi) 星系 統(tǒng) （ 艦載 地球站 40W發(fā) 射功率，天 線 直徑 ） 1982年， InmarsatA成 為 第 1個海事 衛(wèi) 星移 動電話 系 統(tǒng)第二代 衛(wèi) 星移 動 通信系 統(tǒng) ：數(shù)字 傳輸 技 術(shù) 1988年， InmarsatC成 為 第 1個 陸 地 衛(wèi) 星移 動 數(shù)據(jù)通信系 統(tǒng) 1993年， InmarsatM和澳大利 亞 的 Mobilesat成 為 第 1個數(shù)字 陸 地 衛(wèi) 星移 動電話 系 統(tǒng)支持公文包大小的 終 端 1996年， Inmarsat3可支持便攜式的膝上型 電話終 端第三代 衛(wèi) 星移 動 通信系 統(tǒng) ：手持 終 端 1998年， 銥 （ Iridium）系 統(tǒng) 成 為 首個支持手持 終 端的全球低 軌衛(wèi) 星移 動 通信系 統(tǒng) 2023年以后，集成了 衛(wèi) 星通信子系 統(tǒng) 的全球移 動 通信系 統(tǒng) （ UMTS/IMT2023） 2衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)概述 續(xù) 1n 衛(wèi)星與地面移動通信系統(tǒng)的比較 衛(wèi) 星移 動 通信系 統(tǒng) 地面移 動 通信系 統(tǒng)易于快速 實(shí)現(xiàn) 大范 圍 的完全覆蓋 覆蓋范 圍 隨地面基 礎(chǔ)設(shè) 施的建 設(shè)而持 續(xù) 增 長全球通用 多 標(biāo) 準(zhǔn)， 難 以全球通用頻 率利用率低 頻 率利用率高（蜂 窩 小區(qū)小）遮蔽效 應(yīng) 使得通信 鏈 路 惡 化 提供足 夠 的 鏈 路余量以 補(bǔ)償 信號衰落適合于低人口密度、有限 業(yè)務(wù) 量的農(nóng) 村 環(huán) 境適用于 該 人口密度、大 業(yè)務(wù) 量的城市環(huán) 境 3衛(wèi)星星際鏈路n 在衛(wèi)星之間建立星際通信鏈路（激光鏈路或毫米波鏈路），每顆衛(wèi)星將成為空間網(wǎng)的一個節(jié)點(diǎn)，使通信信號能不依賴于地面通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，提高傳輸?shù)男屎拖到y(tǒng)的獨(dú)立性，對于組建全球性通信網(wǎng)將是十分方便和靈活的。n 星際鏈路的特性的描述? 仰角的時(shí)變特性 ? 天線的動態(tài)指向特性? 方位角的時(shí)變特性 ? 天線的動態(tài)指向特性? 星間距離的時(shí)變特性 ?功率的動態(tài)控制特性4衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 1n 相同軌道高度衛(wèi)星間的星際鏈路? 同一軌道平面內(nèi)的軌內(nèi)星際鏈路（ IntraOrbit ISL）： 同一軌道面內(nèi)的兩顆衛(wèi)星能夠基本保持不變的相對位置，軌內(nèi)星際鏈路的星間距離、方位角和仰角變化很小，建立相對容易 ? 不同軌道平面之間的軌間星際鏈路（ InterOrbit ISL）： 由于不同軌道面內(nèi)兩顆衛(wèi)星存在著相對運(yùn)動，軌間星際鏈路的方位角、仰角和星間距離一般隨時(shí)間而變化，建立相對比較困難 5衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 2n 星際鏈路的仰角和距離計(jì)算? 根據(jù)右圖所示的幾何關(guān)系容易推出 6衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 3n 已知衛(wèi)星位置時(shí)的仰角計(jì)算 ? 如果兩顆衛(wèi)星的瞬時(shí)經(jīng)緯度位置已知，分別以（ λs1， φs1）和（ λs2， φs2）表示，則衛(wèi)星所夾的地心角為 根據(jù)前 頁 的式子可以確定 衛(wèi) 星 間 的仰角和距離7衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 4例 1414km。某一時(shí)刻，衛(wèi)星 A的位置為（ 0186。E， 20186。N），衛(wèi)星 B的位置為（ 50186。E， 15186。S），問在最小余隙為 50km時(shí)，衛(wèi)星 A和 B間能否建立星際鏈路？如果能，此時(shí)星際鏈路的仰角是多少？解 ：根據(jù)已知條件可以計(jì)算該星座衛(wèi)星能夠建立星際鏈路時(shí)對應(yīng)的最大地心角：在已知兩顆衛(wèi)星瞬時(shí)經(jīng)緯度坐標(biāo)位置時(shí)，可計(jì)算星間的地心角：因?yàn)?ααmax，所以衛(wèi)星間可以建立星際鏈路，此時(shí)星際鏈路的仰角和距離為： 8衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 5n 已知衛(wèi)星軌道參數(shù)時(shí)的仰角計(jì)算 ? 對于星座系統(tǒng)而言，更多時(shí)候給出的是衛(wèi)星的軌道參數(shù)（包括軌道高度、仰角、升交點(diǎn)赤經(jīng)和初始幅角等） ? 根據(jù) Ballard的衛(wèi)星位置以及相互關(guān)系表征方法（圖 615），可以確定衛(wèi)星 i對 j的地心角距離 Rij（即衛(wèi)星間的地心角 α）：9衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 6n 星際鏈路的方位角計(jì)算? 方位角的度量以衛(wèi)星運(yùn)動方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)到衛(wèi)星連線方向。 ? 根據(jù) Ballard的衛(wèi)星位置以及相互關(guān)系表征方法（圖 615）， t時(shí)刻衛(wèi)星 i對 j的方位角 ψij由下式確定 通過下標(biāo)位置互換可以獲得計(jì)算 j對 i的方位角 ψji的公式 10衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 7n 星際鏈路性能隨軌道高度的變化11衛(wèi)星星際鏈路 續(xù) 8n 星際鏈路性能隨軌道高度的變化? 方位角的變化周期與衛(wèi)星軌道周期相同；仰角和星間距離的變化周期為衛(wèi)星軌道周期的一半? 在其他軌道參數(shù)不變的情況下，增加軌道高度將降低方位角和仰角
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