卫星组网概述

1 卫星组网的基本概念

1.1 物理定律(开普勒三定律)

  1.卫星轨道为椭圆；
  2.相同时间内，小天体和大天体间连线扫过的面积相等(面积定律)；
  3.公转周期T的平方和轨道椭圆半长轴a的立方成正比;

1.2 常用轨道

  地球静止轨道（geostationary earth orbit, GEO）卫星，也称地球同步轨道卫星，35768km高度。
  低轨（low earth orbit, LEO）卫星，700km-2000km高度。
  中轨（medium earth orbit, MEO）卫星，8000km-20000km。
  低轨卫星和中轨卫星都是非同步轨道卫星，需要通过卫星星座实现全球覆盖，一般有两种卫星星座的标记法，即星座的两种网络部署结构，分为Walker构型码和Ballad构型码。

1.3 传输频段：

  C（4-8GHz，固定卫星业务）、X（8-12）、Ku（12-18）、K（18-27）、Ka（27-40）。Ku趋于饱和，新一代宽带卫星使用Ka频段。

1.4 通信卫星基本工作流程

  在卫星通信系统中，卫星覆盖范围内的所有终端设备及地球站通过发射天线利用反向链路将请求数据传输到多波束卫星，多波束卫星接收信号并进行放大，通过反向链路转发至信关站，由信关站传输给地面网络进行处理；地面网络处理完成后，将回复数据传输给信关站，信关站利用前向链路将回复数据发送到通信卫星，同样进行放大并通过反向链路转发至多波束小区，从而完成数据的请求与接收流程。如果信关站与卫星覆盖小区不再同一颗卫星的覆盖范围内，则卫星需要将信号通过星间链路转发至目标卫星，由目标卫星发送给信关站。

1.5 多址技术

a) 频分多址FDMA：

  频分多址是将可以使用的频率带宽进行分割，形成多个相互不会重叠的若干子频率带，相互之间用保护频带分离。当多个地球站同时使用卫星转发器时，使用不同的频带进行通信。然后在接收端利用频率正交性，通过滤波器过滤筛选，从混合信号中还原所需信号。
  优点是实现简单、可靠。在设计和实现时需要解决的关键技术：（1）严格的功率控制；（2）设置适当的保护间隔；（3）尽量减少互调的影响。

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