衛星通信網設計是根據通信的實際需要，在建網之前，對衛星通信網的信道容量的確定，通信衛星的選擇，工作頻段的考慮，衛星通信體制的優選以及傳輸計畫的擬定等所做的一系列綜合性的設計，並力求達到對衛星的最佳化套用。這就是在滿足通信的實際需要前提下，節約使用空間段資源，並節省地球站投資。
基本介紹
- 中文名：衛星通信設計
- 外文名：design of satellite communication network
信道容量,衛星信道分配方式,通信衛星的選擇,衛星通信工作頻段,衛星通信體制,傳輸計畫,
信道容量
根據對衛星通信的需求和發展預測，為了確定信道數，對於預分配多址方式常採用業務矩陣方法。也就是把各地球站之間的衛星信道數，直接標在對應的地球站之間，製成業務矩陣表，使全網的衛星信道數量及其分布一目了然。但對於採用按需分配多址方式的衛星通信網來說，就必須根據全網的話務量以及給定的呼損率來算出衛星信道數。
衛星信道分配方式
衛星信道分配方式包括有預分配和按需分配。
預分配多址方式是衛星多址通信網中，任一地球站的衛星信道通信地址都是事先分配的。無論有無業務、是否使用，都定期固定分配，不能隨意變動。
按需分配多址方式是在衛星多址通信網中，任一地球站均可自由選擇和占用各站共享的衛星信道和通信地址，一旦通信完畢，信道就不被繼續占用。這是一個根據話務流的大小和方向變化而能自動調節的衛星通信網，能夠提高衛星信道的利用率。
通信衛星的選擇
若衛星通信網的信道數較少，則可租（或購）國際衛星或區域衛星的轉發器。若信道數很大，則應採用專用衛星。此時初始投資雖大，但可根據需要來選擇參數，如有效全向輻射功率（EIRP）、衛瞿通信成形波束等，從全網看更為合理。
衛星通信工作頻段
衛星通信工作頻段常用的有L頻段1.5/1.6GHZ，C頻段4/6GHz，Ku頻段11/14和12/14GHz，以及Ka頻段20/30GHZ。其中L頻段多用於衛星移動通信，C頻段因地面微波中繼通信早已套用，技術成熟，因而廣為衛星通信所採用，占據主要地位。但因在同頻段工作，衛星通信系統與地面微波接力通信系統的干擾協調工作常常不可避免，且星體的EIRP受限。Ku頻段主要用於直播電視，但20世紀80年代後期，已被廣泛用於甚小天線地球站（VSAT）衛星通信和電視傳輸。至於Ka頻段，90年代初在一些國家試用，其主要缺點是降雨損耗太大，解決的辦法是採用分集接收和功率自動控制。
衛星通信體制
衛星通信系統所採用的基本信號類型、復用方式、調製方式、多址連線方式、信道方式及交換方式等的不同組合，可以獲得不同的衛星通信體制。其中基本信號類型，是指是模擬制還是數字制。如為數字制，還要表明採用的是何種信源編碼方式或信源調製方式，例如是增量調製（DM）、脈衝編碼調製（PCM）還是其它方式。復用方式是指是頻分多路復用（FDM）、時分多路復用（TDM）還是單路單載波（SCPC），調製方式是指中頻的調製技術，常用的是調頻（FM）、移相鍵控（PSK）。多址連線方式是指衛星通信網的各地球站以何種方式相互建立連線。常用的有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）、碼分多址（CDMA）。信道分配及交換方式是指衛星信道的分配方式，常用的有預分配方式（PA）、按需分配方式（DA）、隨機占用方式（如ALOHA）及星上交換（SS）方式。
衛星通信體制的優選，取決於通信的實際需要和通信體制的性能。例如，若信道容量不大，且以通話為主，站址也較多，這時就可選用PCM/SCPC/DAMA方式。尤其20世紀80年代末以來迅速發展的用於稀路由的小型地球站衛星通信網，用的就是這一體制。雖然這是一個功率受限的網，若套用維特比軟判決解碼算法，可使解調的門限改善2～5dB。另外，還套用了按需分配（DAMA）技術，從而提高了衛星信道的利用率。如以傳輸數據為主，則可按照不同的需求，選用不同速率的時分多址、碼分多址和單路單載波的VSAT系統。更重要的是，甚小天線地球站的價格比較便宜，設定也比較方便。對於大容量的衛星通信網，可以選用PCM/QPSK/FDMA。衛星數字通道（IDR）是這類體制的代表。IDR統一採用四相移相鍵控（QPSK），3/4前向糾錯碼（3/4FEC）以及維特比軟判決解碼算法。由於它的業務量適中，同步方式簡單，設備便宜，故發展很快，已成為一種重要的取代模擬方式的衛星數字通信方式。為了提高衛星信道利用率、降低成本，IDR往往與數字電路復用設備（DCME）合用。DCME採用數字話音插空（DSI）和低碼速編碼技術（如ADPCM），使電路利用率提高4～5倍。其中DSI提高2.5倍，ADPCM（32kbit/s）提高2倍。這樣，一個標準的2Mbit/s信道，理論上最多可以傳輸120～150路的電話信號，實際上一般傳100路左右。也可考慮採用時分多址（TDMA）方式，除國際衛星通信的120Mbit/sTDMA外，國內衛星通信的較大通路有60Mbit/s、45Mbit/s的TDMA，還有供稀路由和專用網使用的100kbit/S以上至幾個兆比特的TDMA，用戶可用固定頻寬，亦可用可變頻寬。
傳輸計畫
傳輸計畫是對衛星通信網傳輸線路的具體計算，藉此檢查網路設計並對參數進行調整，使網路設計最佳化。要根據具體的衛星的技術參數來進行一系列的工作，諸如：①確定網路信道容量。②選定信號調製方式。③選定所用的地球站。④確定基本參數。地球站與衛星間的幾何關係，地球站的電參數等。⑤確定信號載波所需要的衛星功率。根據通信質量要求的信噪比（SA/V）或門限誤比特率（Pb），以及必要的餘量來確定信號傳輸所要求的載波與噪聲功率密度比（C/N0）；確定網路所能提供的載波與噪聲功率密度比（C/N0）t；確定網路信道容量；確定每個載波所需的（EIRP）st及全部載波所需的（EIRP）sΣ⑥確定所需占用轉發器頻寬B（MHz）。⑦確定轉發器數量：從功率考慮所需的轉發器數Mp；從頻寬考慮所需的轉發器數Mb。⑧參數調整：若MP=MB，則無須調整，說明網的設計是合理的；若MP≠MB；則應調整某些參數，使之接近最佳化。⑨確定地球站的（EIRP）e。
