衛(wèi)星通信的 新發(fā)展

程磊　李廣俠　朱宏鵬 （解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院）

衛(wèi)星通信的 新發(fā)展

程磊李廣俠朱宏鵬 （解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院）

衛(wèi)星通信是地球上的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進行的通信，具有通信距離遠、覆蓋范圍廣、不受地面條件約束、建站成本與通信距離無關(guān)、靈活機動、能多址連接且通信容量較大等優(yōu)點，在全球許多領(lǐng)域應(yīng)用效果很好，尤其在軍事上具有重要的應(yīng)用價值。進入21世紀(jì)以后，新的設(shè)計理念的提出和新型技術(shù)的采用使得衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平又一次達到新的高度。

1　 衛(wèi)星通信新理念及新方式

智能手機衛(wèi)星

美國航空航天局（NASA）于2013年成功地推出了三顆智能手機衛(wèi)星（smart-phone sat），在這3顆衛(wèi)星中有2顆衛(wèi)星，是使用HTC -Nexus One智能手機以及谷歌的安卓操作系統(tǒng)作為基礎(chǔ)構(gòu)建而成。

智能手機衛(wèi)星是一種“微納衛(wèi)星”，其主要特點是將智能手機的電子元件利用納米衛(wèi)星技術(shù)在衛(wèi)星平臺上進行裝載，發(fā)射到繞地軌道上。智能手機作為衛(wèi)星的星載計算機被安放在側(cè)面面積為25.8cm2大小的立方體衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中，其傳感器用來對衛(wèi)星進行姿態(tài)測量，相機用來對地觀測。智能手機衛(wèi)星有很多潛在的優(yōu)勢。

1）智能手機衛(wèi)星實現(xiàn)了衛(wèi)星的小型化：N A S A的3顆手機衛(wèi)星具有相同的尺寸（10cm×10cm×11cm），相比于現(xiàn)有的一些衛(wèi)星來說，面積約25.8cm2的立方體，其體積是微不足道的；

2）智能手機衛(wèi)星實現(xiàn)了衛(wèi)星的低成本：NASA通過使用商用的硬件產(chǎn)品來降低3顆衛(wèi)星的成本，在設(shè)計和制作過程中他們只能使用市面上能買到的，即拿即用的硬件部件來進行組裝，并采用最小型化的設(shè)計思路，將每顆衛(wèi)星的價格控制在3500～7000美元；

智能手機衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3）智能手機衛(wèi)星實現(xiàn)衛(wèi)星的高功效：NASA的手機衛(wèi)星已經(jīng)可以滿足多種衛(wèi)星系統(tǒng)需求，包括快速處理器、通用操作系統(tǒng)、多種微型傳感器、高分辨率相機、GPS接收機以及多種無線電信號，衛(wèi)星還采用了先進的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)，實現(xiàn)了高功效。

智能手機衛(wèi)星將通過無線電向地面?zhèn)魉托l(wèi)星運行狀況信息，以驗證其可以像普通衛(wèi)星一樣在太空中正常工作，嘗試?yán)米詭鄼C拍攝地球照片。

研制智能手機衛(wèi)星是對傳統(tǒng)航天器設(shè)計的一個挑戰(zhàn)，也是今后衛(wèi)星發(fā)展的一個重要趨勢。

量子衛(wèi)星通信

所謂量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型的通信方式，是近20年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠、覆蓋面積大、靈活穩(wěn)定等優(yōu)點，但是傳統(tǒng)衛(wèi)星通信的信息安全性難以得到保證。這是由于傳統(tǒng)衛(wèi)星通信在傳輸過程中是使用開放式無線接口的方式。而量子通信則不然，量子通信作為衛(wèi)星通信技術(shù)的一個新的發(fā)展方向，根據(jù)量子的不可克隆定理和測不準(zhǔn)原理，其安全保密可以得到保障。近年來，量子通信在理論和實踐上均已經(jīng)取得了較大突破，我國也在國家“973”計劃量子信息學(xué)項目的支持下，對量子信息學(xué)，特別是量子保密通信領(lǐng)域進行了深入的研究。

在未來，量子技術(shù)是非常有前途的，但是在通信過程中量子算法和協(xié)議的差異仍然是一個比較嚴(yán)重的問題。想要充分利用自由空間量子通道的優(yōu)勢，就必須使用空間技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)。從當(dāng)前的情況來看，在接下來的幾年里，全世界范圍內(nèi)將會進行越來越多的自由空間和低軌道衛(wèi)星的量子實驗，對量子糾纏和量子密鑰分配進行研究，實現(xiàn)量子保密通信。在接下來的5～10年內(nèi)，研究的重點是如何在衛(wèi)星信道共享一個糾纏的量子比特。

而在量子衛(wèi)星通信中，量子密鑰分配和其他量子計算的算法要考慮以下3種情況：①地面上2個實體之間的自由空間通信，在這種情況下，沒有衛(wèi)星參與；②衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的通信，如果2顆衛(wèi)星在相互的視距范圍內(nèi)，就能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給對方；③地面衛(wèi)星通信（或衛(wèi)星地面通信），其中一方是衛(wèi)星，另一方是地面站。

衛(wèi)星認(rèn)知通信

由于高數(shù)據(jù)速率的需求增加，頻率擁擠已經(jīng)成為衛(wèi)星多媒體和衛(wèi)星頻段廣播服務(wù)的重要問題，而探索提高衛(wèi)星通信頻譜效率的新技術(shù)已成為一個重要的研究項目。而解決頻譜短缺問題，衛(wèi)星認(rèn)知通信是一種較好的解決方案。該方案通過評估當(dāng)前的最新水平來商討不同的認(rèn)知技術(shù)，如襯墊（underlay）、覆蓋（overlay）、交織和數(shù)據(jù)庫（DB）相關(guān)技術(shù)。

1）襯墊技術(shù)，是采用不同的干擾監(jiān)測和資源分配的一種通信技術(shù)。在襯底技術(shù)中，干擾可以通過以下方法進行控制：①使用較多的天線，在發(fā)射端采用合適的波束成形技術(shù)，以減少干擾；②選擇寬帶寬，認(rèn)知信號進行擴頻后，夾雜在噪聲中傳播，最后在認(rèn)知接收機處解擴；③實行電源控制，在發(fā)射端選用合適的功率，確定合適的信號電平。

2）覆蓋技術(shù)，其編碼技術(shù)主要是由初級用戶和認(rèn)知用戶之間的干擾水平來決定的。可以采用分時來決定采用不同的技術(shù)，以便于通信協(xié)議適應(yīng)信道條件。

3）交織技術(shù)，在衛(wèi)星認(rèn)知場景里有廣泛的應(yīng)用，比如在地面基站和衛(wèi)星的協(xié)作的考慮方案中，交織技術(shù)就是一項很重要的技術(shù)。探索聯(lián)合交織的適用性也是未來一個重要的領(lǐng)域。此外，交織技術(shù)可以用來解決衛(wèi)星通信中隱藏節(jié)點問題。

4）數(shù)據(jù)庫技術(shù)，就是通過二次系統(tǒng)查詢，在數(shù)據(jù)庫中找出空閑頻段，并在這些頻段上傳輸。該技術(shù)不存在一級系統(tǒng)和二級系統(tǒng)之間的同信道干擾問題。數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要用于空閑頻段的靜態(tài)分配，這是由于動態(tài)分配難以實現(xiàn)。

地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是2個獨立的網(wǎng)絡(luò)，是允許存在相同的頻譜的。在低干擾區(qū)域，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)之間互動少，相同的頻譜共存的可行性大，然而，在高干擾區(qū)域，衛(wèi)星和地面系統(tǒng)之間的相互作用較多，頻譜不能共存。

認(rèn)知技術(shù)適用于高低干擾不同的區(qū)域。在干擾電平較高時，通過使用干擾抑制技術(shù)抑制干擾的可能性較小。在這樣的情況下，為了能夠達到最佳性能，最好是使用交織和數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其中，從長遠角度來看可用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，短期考慮可用交織技術(shù)。如果干擾電平是低的，系統(tǒng)之間的干擾可以通過使用襯底技術(shù)進行抑制。覆蓋技術(shù)可以通過使用先進的編碼和調(diào)制技術(shù)在這兩種干擾情況下使用。

認(rèn)知系統(tǒng)適用于地球表面高低干擾不同的區(qū)域

2　 新的天線技術(shù)

微帶天線

目前，對天線的研究，其重點在于尋找一個高增益、低成本和低質(zhì)量平面天線。近年來，隨著新的發(fā)展思路的提出，天線技術(shù)有了進一步的發(fā)展。微帶天線就是近年來提出并設(shè)計的一個最具創(chuàng)新性的天線理論，該類天線在各類系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)星通信系統(tǒng)、“全球定位系統(tǒng)”（GPS）的上行頻率和下行頻率間隔較大，一般使用2個不同的單波段天線來實現(xiàn)發(fā)送和接收。微帶天線的雙頻操作可以避免“1個系統(tǒng)2個不同單波段天線”的現(xiàn)象。

微帶天線有很多優(yōu)點，比如能夠使用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路技術(shù)制作，具有低剖面，能夠在天線陣列和電子元件中進行集成。當(dāng)然，微帶天線也有缺點：①會受到窄帶輻射的影響，窄帶輻射的大小約為中心頻率的1%；②低增益，微帶天線相對于一般天線來說增益較低；③較低的極化純度；④容差問題和功率容量受限。總的來說，微帶天線是有較大發(fā)展前景的。

多元天線陣列

隨著衛(wèi)星固定通信和衛(wèi)星移動通信的迅速發(fā)展，衛(wèi)星對于信息容量的需求越來越大，基于這個觀點，天線在Ku和Ka頻段進行雙極化操作以及天線頻率向著比Ka頻段更高的頻段變化是發(fā)展的必然趨勢。目前，有很多Ku頻段具有高隔離的雙極化微帶天線已經(jīng)研究成功，這類微帶天線通常使用多層結(jié)構(gòu)來增加帶寬。

現(xiàn)有一個128陣元的寬帶雙頻雙極化的Ku頻段微帶陣列天線，該天線是通過孔徑耦合和空氣層插入技術(shù)來實現(xiàn)寬帶的。陣列天線的設(shè)計方法是：①2個H型耦合于T形的接地平面槽上，以此來改進天線的隔離問題；②4個4×8陣元的天線陣列并行工作，并通過一個寬帶1～4功率分配器進行功率供給。

該天線陣列的性能特點：①水平極化端口的工作頻段在11.5～12.76GHz時，電壓駐波比小于1.5 （VSWR≤1.5），相對阻抗帶寬約為10.07%；②垂直極化端口工作頻段在13.78～14.49GHz時，電壓駐波比小于1.5（VSWR≤1.5），相對阻抗帶寬約為5.02%；③天線陣列在2個頻段最大增益分別達到26.2dB和24.1dB。

U形槽貼片天線

U形槽貼片天線是一種能夠同時適用于4 G Wi MAX（3.4 GHz）和衛(wèi)星應(yīng)用（4.9 GHz）的多波段微帶貼片天線。該天線可以在3 . 4 G H z、 4.4GHz、4.9GHz三個諧振模式下工作。移動設(shè)備可以通過這樣一根天線直接進行與衛(wèi)星之間的通信。

現(xiàn)有U形槽天線元件：寬3 7 m m，使用長度27mm，基板的厚度1.5mm。設(shè)計的天線元件具有兩個插槽，其中一個是U形的，另一個是矩形的，該天線的饋是共軸的，具有良好的阻抗匹配。U槽的尺寸： 長10.2mm，寬5.5mm。所設(shè)計天線的性能分析如下：①天線具有良好的性能（低于-10dB），工作頻率在3.4GHz處的回波損耗是-19.5dB，在4.4GHz處的回波損耗是-29dB，在4.9GHz處的回波損耗是-27dB；②天線在頻率分別是3.4GHz和4.9GHz處達到最大輻射功率9mW；③天線工作在3.4GHz處的效率是94.5%；④天線的U形槽結(jié)構(gòu)在所有方向都有輻射，是不定向天線；⑤天線在同極化達到最大值時，其交叉極化分量較小。

利用軟件無線電實現(xiàn)智能天線系統(tǒng)

智能天線技術(shù)

智能天線技術(shù)也稱自適應(yīng)天線技術(shù)，主要由三部分組成：實現(xiàn)信號空間過采樣的天線陣；對各陣元輸出進行加權(quán)合并的波束成型網(wǎng)絡(luò)；重新合并權(quán)值的控制部分。該天線技術(shù)的主要思想是利用同步碼分多址（SCDMA），考慮傳輸信號在各傳輸方向上的差異， 將同頻率或同時隙的信號區(qū)分開來， 讓信道資源得到最大限度的利用。與傳統(tǒng)天線相比，智能天線除了有抗干擾、抗衰落等優(yōu)點之外，它還可以同樣起著電磁波的輻射和感應(yīng)作用。

在衛(wèi)星通信中，智能天線就相當(dāng)于一個空時濾波器，在多個指向不同用戶的并行天線波束的控制下，可以顯著降低用戶信號彼此間的干擾。具體而言，智能天線的優(yōu)勢主要在于：①擴大系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域；②增加系統(tǒng)容量；③提高頻譜利用效率；④降低基站發(fā)射功率，節(jié)省系統(tǒng)成本，減少信號間干擾與電磁環(huán)境污染。

由于智能天線技術(shù)主要是針對不同的通信系統(tǒng)的傳輸特性，選用不同的算法來調(diào)整波束，因此軟件無線電（SDR）將是未來智能天線研制的重要系統(tǒng)架構(gòu)，而運用軟件無線電系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展智能天線的最大挑戰(zhàn)在于各種算法的建立。

正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

3　 物理層傳輸技術(shù)

編碼調(diào)制技術(shù)

隨著衛(wèi)星通信的快速發(fā)展，對通信系統(tǒng)的各項指標(biāo)的要求也越來越高，而選用合適的編碼調(diào)制技術(shù)能夠提高系統(tǒng)的性能。

現(xiàn)在衛(wèi)星通信的信道編碼基本采用低密度奇偶校驗碼（LDPC）來代替Turbo碼，這主要是低密度奇偶校驗碼有以下優(yōu)點：①低密度奇偶校驗碼的性能優(yōu)于Turbo碼，具有較大的靈活性和較低的誤碼平層特性；②硬件復(fù)雜度較低，且可以實現(xiàn)并行操作，適合硬件實現(xiàn)；③吞吐量大，具有高速譯碼的能力。由于高階有限域上的低密度奇偶校驗碼（多進制低密度奇偶校驗碼）相對于二進制來說性能更優(yōu)，現(xiàn)在已經(jīng)開始了衛(wèi)星通信中多進制低密度奇偶校驗碼的理論研究。

在寬帶衛(wèi)星通信中，調(diào)制方式的選擇可遵循如下4條規(guī)則或依據(jù)：①盡量使用恒包絡(luò)調(diào)制來克服衛(wèi)星通信系統(tǒng)的非線性；②盡量使用誤比特率低的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，或信噪比高的模擬調(diào)制技術(shù)，節(jié)省衛(wèi)星功率；③盡量選擇頻帶利用率高的調(diào)制方式，提高頻帶利用率；④盡量選擇更高階的PSK類信號(如：64PSK、256QAM等)，減少其占用轉(zhuǎn)發(fā)器的功率。

目前較適合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的調(diào)制方式主要有以下幾種：①多進制數(shù)字相位調(diào)制（MPSK），32PSK和64PSK的頻帶利用率分別比正交相移鍵控（QPSK）提高了1.5倍和2倍，但階數(shù)越高，功率損失越大；②多進制正交幅度調(diào)制（MQAM），在同等頻帶利用率的情況下，多進制正交幅度調(diào)制比多進制數(shù)字相位調(diào)制的功率損失小，如目前正在廣泛研究的256QAM等。

正交頻分復(fù)用技術(shù)

在衛(wèi)星通信中，正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)正處于快速發(fā)展中。正交頻分復(fù)用技術(shù)是一種特殊的多載波傳輸方案，它既可看作是一種調(diào)制技術(shù)，也可看作是一種復(fù)用技術(shù)。它的基本原理就是把高速的數(shù)據(jù)流通過串并變換，分配到傳輸速率相對較低的若干個子信道中進行傳輸。其優(yōu)點是能對有限的頻帶資源進行有效利用，并且能夠很好地對抗頻率選擇性衰落和符號間干擾（ISI）；正交頻分復(fù)用能夠提供大容量的信息傳輸，并解決了在移動終端傳輸高速數(shù)據(jù)時信道性能變差的問題；而且正交頻分復(fù)用技術(shù)的抗多徑衰落、頻譜利用率高等優(yōu)點，適合在寬帶衛(wèi)星通信這種環(huán)境下進行高速傳輸。

但是正交頻分復(fù)用也有缺點：同步偏差非常敏感和峰均功率比（PAPR）高，這2個問題會使正交頻分復(fù)用整體性能下降。針對這些問題，正交頻分復(fù)用做了如下改進：提出恒包絡(luò)正交頻分復(fù)用，解決了正交頻分復(fù)用高峰均功率比問題，使得其峰均功率比變?yōu)?dB，大大節(jié)省了功耗，并且增加了系統(tǒng)的靈活性，更加有利于系統(tǒng)的更新和升級。

交織分多址系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

多輸入多輸出技術(shù)

目前，衛(wèi)星通信面臨著業(yè)務(wù)急劇增長和頻譜帶寬不足等問題。而多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)的主要思想是利用多天線來抑制信道衰落，能夠在不增加發(fā)射功率和帶寬的情況下，獲得與天線數(shù)量成線性增長關(guān)系的容量增益和頻譜利用率。衛(wèi)星通信系統(tǒng)如何利用多輸入多輸出技術(shù)的優(yōu)勢，提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳輸能力，成為目前研究的一個重要方向。

多輸入多輸出算法方案可以分為空時編碼方案（天線分集）和空間復(fù)用方案：通過空時編碼增加傳輸?shù)目諘r冗余信息，可以提高傳輸?shù)姆€(wěn)健性；通過空間復(fù)用可以創(chuàng)建并利用并行通道傳輸獨立的信息流，從而提高系統(tǒng)的容量增益。

根據(jù)衛(wèi)星采用的載荷方式的不同，衛(wèi)星多輸入多輸出技術(shù)可具體分為星上處理多輸入多輸出技術(shù)的研究和星上透明轉(zhuǎn)發(fā)多輸入多輸出技術(shù)的研究。根據(jù)傳輸構(gòu)建的機制不同，多輸入多輸出技術(shù)可以為以下3種情況考慮：①極化方式不同，可以由1顆衛(wèi)星和1個地面站進行簡單的分析，可將衛(wèi)星和地面站均裝載兩個不同極化方式的天線進行多輸入多輸出傳輸。這種方式復(fù)雜度較低，但是能夠獲得的增益也較為有限；②多個地面站，可以由1顆衛(wèi)星和多個地面站組成，衛(wèi)星上裝載2個天線，地面由多個站構(gòu)成，每個地面站上裝載一個天線。該方式在地面多個站的分布分散，抗打擊性較強，在軍事領(lǐng)域擁有比較大的應(yīng)用前景，同時能夠獲得比第一種方式更大的容量增益；③多個衛(wèi)星實現(xiàn)，可以由多顆衛(wèi)星和一個或多個地面站所構(gòu)成。這種方式所構(gòu)建的多輸入多輸出系統(tǒng)能夠獲得最大的容量增益，但不足的是其系統(tǒng)復(fù)雜度最大，付出的代價最高。該方式在以后的衛(wèi)星通信上發(fā)展前景很大，但是現(xiàn)在還處于理論分析階段。

衛(wèi)星多輸入多輸出傳輸系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：信道估計技術(shù)、分集接收的信號處理技術(shù)、信號同步技術(shù)（包括地面多個站之間信號同步問題和多顆衛(wèi)星之間信號同步問題）、空時編碼技術(shù)等。

交織分多址技術(shù)

為了提高RW-CDMA的系統(tǒng)容量，并降低接收機的復(fù)雜度，香港城市大學(xué)李蘋教授等人提出一種基于交織器的多址方案—交織分多址（IDMA）。

交織分多址系統(tǒng)的基本原理：在發(fā)送端，多用戶信號通過各自對應(yīng)的交織器后，復(fù)接入信道；在接收端，通過Turbo結(jié)構(gòu)的迭代譯碼理論進行譯碼。具體來說，交織分多址系統(tǒng)相對于碼分多址（CDMA）系統(tǒng)有以下的不同：①交織分多址運用了碼片交織器，將其作為區(qū)分不同用戶的唯一方法；②交織分多址將前向糾錯碼（FEC）和擴頻完美結(jié)合起來，使其編碼增益和多址信道容量（MAC）達到最大化；③交織分多址在接收端運用了碼片到碼片的Turbo結(jié)構(gòu)迭代多用戶檢測器，復(fù)雜度低，性能高。

交織分多址系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)的碼分多址系統(tǒng)的很多優(yōu)點，如：動態(tài)信道共享、靈活的傳輸速率適配、軟切換、衰落分集以及抗相鄰小區(qū)干擾等，同時與碼分多址系統(tǒng)相比，交織分多址系統(tǒng)具有自身的很多優(yōu)勢，如：具有更高的頻譜效率、擴大系統(tǒng)容量、更好的多用戶通信性能、較低的接收復(fù)雜度等。

交織分多址被公認(rèn)為未來衛(wèi)星通信可能采用的技術(shù)之一，交織分多址的優(yōu)良特性使其與其他技術(shù)的結(jié)合成為目前研究的熱點問題。

1)交織分多址技術(shù)和多輸入多輸出技術(shù)的結(jié)合。交織分多址的迭代檢測思想可以應(yīng)用到多輸入多輸出系統(tǒng)中，得到多輸入多輸出-交織分多址方案。

2)交織分多址和正交頻分復(fù)用的結(jié)合。正交頻分復(fù)用-交織分多址的基本原理：利用正交頻分復(fù)用技術(shù)抑制符號間干擾（ISI），利用交織分多址技術(shù)抑制多址干擾（MAI）。

交織分多址-正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

4　 總結(jié)

在通信技術(shù)發(fā)展的推動下，衛(wèi)星通信將獲得更大發(fā)展，尤其是各種新技術(shù)的實現(xiàn)，新理念的提出，將使衛(wèi)星通信產(chǎn)生革命性的變化。本文從新的設(shè)計理念、新的信道技術(shù)等方面介紹了衛(wèi)星通信新技術(shù)的發(fā)展，并對衛(wèi)星通信今后的發(fā)展前景進行了一定的預(yù)測。衛(wèi)星的小型化、低成本、高功效將成為今后一段時間衛(wèi)星的發(fā)展趨勢，智能手機衛(wèi)星的發(fā)射將帶動新一輪衛(wèi)星系統(tǒng)的變革。量子通信和認(rèn)知通信是近年來的研究熱門，同時，新的天線技術(shù)、物理層傳輸技術(shù)也將給衛(wèi)星通信的美好前景帶來助力。接下來，衛(wèi)星通信網(wǎng)會進一步向小型化、智能化、經(jīng)濟化的方向發(fā)展。

New Trends in Satellite Communications