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卫星移动通信系统

设计方案

指导老师：刘祖军
小组成员：01114016屈晓芳

01114024郝静

01114025刘小彤

01114027赵琨

01114040李琦

一、卫星通信的起源和发展

1945年，英国科幻大师Arthur.C.Clarke在英国《无线电

世界》杂志第10期上发表了一篇具有历史意义的无线通信科学设想

论文，题为《地球外的中继》，这篇论文详细地论证了卫星通信的可

行性。按照他的这一设想，研究人员开始利用人造地球卫星实现通信

的探索。1957年，前苏联发射了一颗名为SputnikⅠ的小型卫星，

这标志着卫星通信的开始。

近几年来，卫星移动通信系统的研制和开发取得了很大的进展。

美、加、日和欧洲国家都已或计划建立卫星移动通信系统。卫星移动

通信系统可以构成陆、海、空的立体化移动通信网，沟通国际上乃至

全球范围的世界漫游系统。卫星移动通信系统充分展现了卫星通信的

优势和特点，它不仅可以向人口密集的城市和交通沿线，也能向人口

稀少的地区提供移动通信服务，尤其是对正在运动中的汽车、火车、

轮船、飞机、个人提供通信服务更具有特殊的意义。

二、卫星移动通信系统的组成

卫星移动通信以VSAT和地面蜂窝移动通信为基础，结合空间卫

星多波束技术、星载处理技术、计算机和微电子技术的综合运用，是

更高级的智能化新型通信网，能将通信终端延伸到世界的每个角落，

实现世界漫游，从而使电信网发生质的变化。

按卫星运行轨道来分，卫星移动通信系统基本上可以分为同步轨
道（GEO）、中轨道（MEO）和低轨道（LEO）系统。GEO系统技术成熟，

成本低。对于GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖除地球南、北极区

的卫星移动通信系统。

本文中所设计的卫星移动通信系统主要覆盖东南亚地区，地面终

端为手持机，为GEO同步轨道卫星，卫星天线有140个点波束，EIRP：

73dBW，G/T：15.3dB/K，支持数据速率9.6kbps,至少能提供10,000

路双向信道，频段为L波段，上行1626－1660MHz，下行1525－1559MHz。

该系统设计思路为：用户终端→信息编码→调制器→上变频器→

功率放大器→卫星接收、下变频→解调、路由→上变频、发射→接收

机与解调器→用户终端。

图1.系统组成图
三、系统的传输技术体制

1信号调制方式（BPSK）

二相相移键控(BPSK)是相移键控中最简单的一种形式，相移大小

为180°，又可称为2-PSK。简单来说，就是二进制信号的0和1，

分别用载波相位0和或和来表示。表达式为

式中为二进制数字，为+1的概率为P，为-1的概率为（1-P）
采用BPSK调制方式时，发送端以某个相位作为基准，因而在接

收端也必须有一个固定的基准相位作参考。如果参考相位发生变化，

则接收端恢复的信息就会出错，即存在“倒”现象。因此在实际应

用中一般采用差分相移键控（DBPSK）。DBPSK是利用前后相邻码元的

相对载波相位来表示数字信息的一种表示方法。DBPSK只是比BPSK

多了一个差分编码器。

手机的接收和发送均采用二项项移键（BPSK）调制，数字信号允

许的最大比特误码率为,从而导致语音信道的S/N为34dB,当误

码率为时语音信道的C/N的理论值等于8.4dB。实现裕量设定为

0.6dB，则最小的C/N设定为9dB。

2多址接入方式

1.上行链路:卫星交换的FDMA每载波单路信号的FDMA

（SDMA-SCPC-FDMA）

在终端每路信号进行调制变频放大后以一条独立载波发送出去，

卫星接收信号进行处理交换，直接发送信息给被呼叫用户。

图2卫星交换FDMA系统模型

在SS-FDMA系统中，通常存在多个上行链路波束和多个下行链路

波束，没个波束内均采用FDMA方式，各波束使用相同的频带（空分

多址）。在卫星通信过程中，其上行链路载波必须处于某个特定的频

率上，以便转发器能根据其载波频率选路到相应的下行链路波束上，
即在SS-FDMA方式中，载波频率与需要去往的上下行链路波束之间有

特定的对应关系，转发器可以根据对应关系实现不同波束内FDMA载

波之间的转换。

图3SS-FDMA卫星转发器框图

上图给出了SS-FDMA卫星转发器框图，图中上行链路下行链路均

只有三个波束为例。对于SS-FDMA来说，每个上行链路载波在星上都

有一个滤波器与之对应。去往某个下行链路的上行链路载波都必须在

星上被选路到覆盖该接收地球站的下行链路波束。在任一波束中的每

条上行链路在任何时候都可以连接到任一波束中任何下行链路。

除了可以实现空