卫星通信的近期发展与前景展望

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1、卫星通信的近期发展与前景展望自1965年美国发射第一颗商用通信卫星以来，卫星通信技术及其应用取得了令人瞩目的巨大成就。它实现了覆盖全球丰富多彩的通信服务，不仅在军事中发挥了关键性作用，也对人类的生产、生活方式产生了巨大影响。与微波中继通信及其他通信方式相比，卫星通信主要具有以下特点。1)通信覆盖区域大，通信距离远：地球同步轨道(GEO)卫星距地面高度35860km，只需一个卫星中继转发，就能实现1万多公里的远距离通信;每一颗卫星可覆盖全球表面的42.4%，用3颗GEO卫星就可以覆盖除两极祎度76°以上地区以外的全球表面及临

2、地空间。2)可将其广播性与各种多址连接技术相结合构成庞大的通信X：在一颗卫星所覆盖的区域内，不必依赖显式的交换，只需利用卫星中继传输和多址/复用技术就能构成拥有许多地面用户的大型通信X。3)机动灵活：卫星通信的建立不受地理条件的限制，无论是大城市还是边远山区、岛屿，随地可建;通信终端也可由飞机、汽车、舰船搭载，甚至个人随身携带;建站迅速，组X灵活。4)通信频带宽、通信容量大：卫星通信信道处于微波频率范围，频率资源相当丰富，并可不断发展。5)信道质量好、传输性能稳定：卫星通信链路一般都是自由空间传播的视距通信，传输损耗很稳定

3、而可准确预算，多径效应一般都可忽略不计，除非是采用很低増益天线的移动通信或个人通信终端。6)通信设备的成本不随通信距离増加而増加，因而特别适于远距离以及人类活动稀少地区的通信。卫星通信也存在一些缺点和一些应该而且可以逐步改进的方面，这主要有以下几点。1)卫星发射和星上通信载荷的成本高：星上元器件必须采用抗强辐射的宇航级器件，而且LEO、GEO卫星的寿命一般分别只有8年、15年左右。2)卫星链路传输衰减很大：这就要求地面和星上的通信设备具有大功率发射机、高灵敏度接收机和高増益天线。3)卫星链路传输时延大：GEO卫星与地面之间

4、往返传输时间为239~278ms;在基于中心站的星形X系统中，小站之间进行话音通信必须经双跳链路，那么传输时延达到0.5s,对话过程就会感到不顺畅，而且如果没有良好的回音抑制措施，就会因二-四线制转换引起的回波干扰而使话音质量显著下降。基于卫星通信的特点及其重要作用，本文将从卫星通信的可用频率资源、卫星平台、主要关键技术、典型的卫星通信系统、卫星通信应用和产业化发展等方面进行介绍，综述发展现状，展望发展前景。2通信卫星平台与信道资源的发展2.1卫星通信的频率资源早期GEO卫星转发器主要是C和Ku频段，各有500MHz带宽，

5、其上行分别位于6GHz、14GHz附近，下行分别位于4GHz、12GHz附近;每个转发器的带宽有33MHz、36MHz、54MHz等;Ku后来扩展到800MHz。最近十几年Ka频段2GHz带宽得到了广泛应用，上行、下行分别位于20GHz、30GHz附近。此外还有UHF、L和S频段各有15〜30MHz的带宽可用于卫星移动通信，分别位于0.4GHz、1.6GHz、2GHz左右。目前，正在开发40~60GHz的EHF频段。各频段的可用频带不一定连成一片，具体的频带划分参见文献[4]。采用天线正交极化、多波束卫星天线、低轨道卫星群

6、等技术，可使上述频率重复使用许多次，可用频率资源扩大许多倍。此外采用空间激光通信技术扩展信道资源，特别是星际激光通信链路，其容量可与光纤通信相比拟，而抗干扰抗截获能力更强。2.2通信卫星平台的发展卫星平台技术是推动卫星通信应用和増强市场竞争力的重要因素。目前，世界上最大的通信卫星平台重达7吨、太阳能电池功率达30k等高阶调制方式的研究与应用。其中APSK调制因其星座中所含幅度和相位信息是变量可分离的，可以采用简单的预失真法进行幅度非线性矫正而不影响相位特性，使之在透明转发这种高阶调制信号时的功率效率不明显降低[5,6]。因

7、此，APSK调制在卫星电视广播中得到应用，在卫星宽带移动通信中也有很好的应用前景。格形编码调制(TCM,trelliscodingmodulation)在原理上是一种很好的体制[5];它将信道编码与调制融合在一起，因而几乎不付出频带效率和功率效率降低的代价，就能获得5dB左右的编码増益。TCM调制用于卫星通信的国际标准早己经形成，但因其译码复杂度较高，而且不大便于再级联外码以进一步降低误码率[7,8]，因此应用并不广泛。遥感数据传输和大容量宽带卫星通信中对于高速调制解调技术有迫切需求，目前我国基于FPGA并行实现的高速调制

8、解调己达到1.5Gbit/s，己接近国际先进水平[9]。这个速率基本上能满足通信卫星馈送链路高速数据传输的要求。正交频分复用(OFDM)技术作为一种多载波调制方式，由于其抗多径衰落能力强而在地面蜂窝X第四代(4G)、第五代(5G)移动通信中成为不可或缺的技术[10]，因此人们一直想将其广泛应用于卫星移动