什麼是衛星通訊基礎知識？定義、運作方式
衛星通信基礎知識。怎麼運作的。衛星數字通信。
什麼是衛星通訊？
衛星通信是 LOS 微波技術的延伸。衛星必須位於每個參與的地球終端的視線範圍內。與 LOS 微波相比，我們更擔心衛星通信鏈路中的噪聲。在大多數情況下，接收到的信號水平會低得多。
在運行頻率低於 10 GHz 的衛星系統上，需要的鏈路餘量非常小;沒有褪色，就像 LOS 微波爐所經歷的那樣。這裡的討論僅涉及地球靜止軌道 （GEO） 通信衛星。
衛星通信提供了另一種擴展數字網絡的方法。這些數位中繼可用作電話、資料、網際網路、傳真和視訊的任何其他數位中繼。然而，光纖已成為衛星通訊的有力競爭對手。只有非常小的孔徑終端 （VSAT） 系統在 GEO 領域顯示出任何真正的增長。一種新型通信衛星正在部署中。
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衛星通訊基礎知識
衛星通信無非是使用距離終端地球站很遠的一顆（或兩顆）衛星進行LOS微波，如圖2所示，由於涉及距離，因此認為從地球站到衛星的傾斜範圍與赤道上方的衛星高度相同。如果天線指向衛星的天頂（仰角 08），則情況確實如此。距離隨著衛星指向角度的減小而增加（仰角）。
衛星通訊基本圖
因此，我們正在處理非常長的距離。穿越這些距離所需的時間（即從地球站到衛星到另一個地球站）約為 250 毫秒。來回延遲將為 2 × 250 或 500 毫秒。這些傳播時間比傳統地面系統中遇到的時間要大得多。因此，一個主要問題是電話電路上的傳播時間和由此產生的回聲。它會影響某些數據電路的延遲，無法回复塊或數據包傳輸系統，並且需要仔細選擇電話信令系統，否則呼叫建立時間可能會變得過長。
自然，損失要大得多。對於 LOS 微波，我們遇到的自由空間損耗可能高達 145 dB。對於在 22,300 GHz 上運行的範圍為 4.2 英里的衛星，自由空間損耗為 196 dB，在 6 GHz 時為 199 dB。在 14GHz 時，損耗約為 207 dB。從地球到衛星，這並沒有帶來不可克服的問題，其中可以使用相對較高功率的發射器和極高增益的天線。相反，從衛星到地球的鏈路受到功率限制，原因有兩個：（1） 在與地面服務（例如流行的 4 GHz 頻段）共享的頻段中，以確保對這些服務不受干擾，以及 （2） 在衛星本身中，只能從太陽能電池中獲取電力。需要大量的太陽能電池才能產生所需的射頻功率;因此，從衛星到地球的下行鏈路至關重要，接收信號電平將遠低於同類無線電鏈路，低至 -150 dBW。
衛星通訊涉及的距離
第三個問題是擁擠。赤道軌道上充滿了地球靜止衛星。從一個衛星系統到另一個衛星系統的射頻干擾正在增加。對於在地球站使用較小天線的系統尤其如此，因為地球站具有固有的較寬波束寬度。這一切都歸結為發射器的頻繁擁堵。
頻段：最理想的
商業衛星通信最理想的頻段是 1000–10,000 MHz 頻譜。這些頻段是：
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3700–4200 MHz（衛星對地或下行鏈路）;
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5925–6425 MHz（地對衛星或上行鏈路）;
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7250–7750 MHz（下行鏈路）;
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7900–8400 MHz（上行鏈路）。
設計工程師首選這些頻段，主要原因如下：
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大氣吸收低於高頻;
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降雨損失不是問題;
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更少的噪音，無論是銀河還是人造的;
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發達的技術;
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與較高頻率相比，自由空間損耗更小。
對通訊衛星的多次存取
多址被定義為多個地球站通過公共衛星互連各自通信鏈路的能力。衛星接入按分配分類 （1） 按分配，無論是準永久性的還是臨時的，即 （a） 預先分配的多重接入或 （b） 按需分配的多重接入 （DAMA）;（2）根據指配是在頻域還是時域，即（a）頻分多址（FDMA）或（b）時分多址（TDMA）。在相對較重的路由（≥10 erlang）上，預先分配的多重存取可能會變得經濟。當然，還必須考慮其他因素，例如地球站是否符合“INTELSAT”標準以及使用衛星所收取的空間段費用。在電話術語中，「預先分配」是指專用電路。DAMA 對於低流量多點路由非常有用，從經濟角度來看，DAMA 變得有趣。此外，地球站可能會訴諸 DAMA 作為其 FDMA 電路溢出的補救措施。
處理衛星數字通信的方法有三種：（1） TDMA、（2） FDMA 和 （3） 通過 VSAT 網絡。FDMA 的數位存取以與類比 FDM/FM 配置類似的方式處理。多個用戶可能共享一個通用的應答器，並且相同的輪詢規則成立;事實上，在使用數位格式時，它們更為重要，因為衛星 TWT 高功率放大器 （HPA） 中產生的 IM 產物會顯著降低誤差效能。在鏈路預算中，一旦我們計算出 C/N0，我們就用以下公式轉換為 Eb/N0：
Eb/N0 = C/N0 – 10 log（比特率）。現在可以將 Eb/N0 值應用於圖 9.10 中的典型曲線以推導 BER。
如前所述，衛星通信受到下行鏈路限制，因為下行鏈路EIRP受到嚴格限制。儘管如此，我們還是希望獲得足夠的電力來滿足錯誤性能目標。實現這一目標的一種方法是在較低的 Eb/N0 比率仍將滿足誤差目標的鏈路上使用前向糾錯。因此，INTELSAT 需要對其數字訪問進行編碼。
IDR 載波佔用的衛星頻寬單位約等於傳輸速率的 0.6 倍。傳輸速率定義為編碼符號速率。為了在同一應答器上的相鄰載波之間提供保護頻段，標稱衛星帶寬單位是傳輸速率的 0.7 倍。
