移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)及應(yīng)用分析

摘 要：本文簡要介紹了衛(wèi)星通信的特點(diǎn)，并主要分析了移動(dòng)衛(wèi)星通信的特點(diǎn)、目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域和重要作用，重點(diǎn)是分析了移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)的三個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，即系統(tǒng)技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)和終端技術(shù)三個(gè)方面，并對移動(dòng)衛(wèi)星通信的這三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)分別進(jìn)行了較為詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)衛(wèi)星通信；系統(tǒng)技術(shù)；衛(wèi)星技術(shù)；終端技術(shù)

移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是通過衛(wèi)星通信的多址傳輸方式，可以向全球用戶提供大跨度、大范圍、遠(yuǎn)距離的漫游和機(jī)動(dòng)、靈活的移動(dòng)通信服務(wù)。

一、移動(dòng)衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

（一）衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信，是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進(jìn)行的兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信方式，具有覆蓋范圍廣、建站成本和通信成本與距離無關(guān)、站點(diǎn)開通時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，特別適合廣播通信業(yè)務(wù)以及難以鋪設(shè)有線通信設(shè)施地區(qū)的通信需求。

（二）移動(dòng)衛(wèi)星通信。移動(dòng)衛(wèi)星通信是指依靠衛(wèi)星通信的特點(diǎn)，在移動(dòng)載體上集成了衛(wèi)星通信系統(tǒng)或者衛(wèi)星通信終端設(shè)備，從而可以實(shí)現(xiàn)載體在移動(dòng)中不間斷的衛(wèi)星通信。根據(jù)衛(wèi)星通信環(huán)境和系統(tǒng)功能的要求，移動(dòng)載體既可以是飛行器和地面移動(dòng)裝備，還可以是海上移動(dòng)載體和移動(dòng)單兵，這就大大擴(kuò)展了衛(wèi)星通信的使用范圍和環(huán)境適應(yīng)性。

當(dāng)前，移動(dòng)衛(wèi)星通信的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢，但移動(dòng)終端小型化和通信業(yè)務(wù)寬帶化的是其比較顯著的特點(diǎn)。

二、移動(dòng)衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)

早期和當(dāng)代相比，移動(dòng)衛(wèi)星通信的發(fā)展呈現(xiàn)出移動(dòng)終端小型化和通信業(yè)務(wù)寬帶化兩個(gè)特點(diǎn)。其中，移動(dòng)終端小型化是指移動(dòng)衛(wèi)星通信的各種終端設(shè)備的逐步小型化。通信業(yè)務(wù)寬帶化是指移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)能夠提供傳統(tǒng)的窄帶話音服務(wù)和流暢的視頻服務(wù)以及高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等多種服務(wù)。

一般來說，和固定衛(wèi)星通信相比，移動(dòng)衛(wèi)星通信具有以下幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：

1）天線低增益與衛(wèi)星功率的有限性之間存在突出矛盾；

2）低增益天線存在多徑效應(yīng)和多普勒頻移等傳播信道問題；

3）眾多終端用戶共享有限的功率資源和衛(wèi)星頻率；

4）機(jī)動(dòng)性、小型化和漫游管理等要求。

根據(jù)移動(dòng)衛(wèi)星通信今后的發(fā)展趨勢，可以將移動(dòng)衛(wèi)星通信的關(guān)鍵技術(shù)分為系統(tǒng)技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)和地面技術(shù)三個(gè)方面。下面將從這三個(gè)方面分別進(jìn)行論述。

（一）系統(tǒng)技術(shù)。移動(dòng)衛(wèi)星通信最重要的是系統(tǒng)技術(shù)，主要包括系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和通信體制，以及移動(dòng)載體的管理和網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通。

移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮地面實(shí)現(xiàn)與管理的問題和用戶對系統(tǒng)的要求和使用問題。其中，地面實(shí)現(xiàn)與管理問題是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在確定了空間衛(wèi)星問題的同時(shí)，需要綜合考慮是采用分布式管理還是集中式管理的問題；用戶對系統(tǒng)的要求和使用問題是指在進(jìn)行移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮使用多少種終端類型以及系統(tǒng)的模型采用單模還是多模以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)的兼容和融合成本問題。

移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行通信體制設(shè)計(jì)的時(shí)候，既可以選用傳統(tǒng)的TDMA方式，也可以選用目前較為常用的CDMA方式，還可以選用上行為CDMA和下行為TDMA的混合體制方式。

移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行移動(dòng)載體的管理設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要需要考慮移動(dòng)載體的動(dòng)態(tài)特性和終端設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)，由于移動(dòng)通信衛(wèi)星發(fā)展的趨勢是波束寬度越來越窄，因此，要求移動(dòng)載體的管理設(shè)計(jì)更加嚴(yán)格和有效。

移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通設(shè)計(jì)的時(shí)候，不但要考慮現(xiàn)有的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和通信體制等，還要保證現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和新設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

（二）衛(wèi)星技術(shù)。移動(dòng)通信衛(wèi)星技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)主要集中衛(wèi)星載荷技術(shù)和衛(wèi)星與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合設(shè)計(jì)等方面。

1. 衛(wèi)星載荷技術(shù)。移動(dòng)衛(wèi)星通信需要滿足的條件是波束多點(diǎn)覆蓋、用戶間的單跳/雙跳通信以及多星組網(wǎng)通信等業(yè)務(wù)需求，重點(diǎn)是星載大型可展開天線、星上處理與交換以及星間鏈路等。

為了有效支持地面的移動(dòng)終端并克服由于傳播距離長而導(dǎo)致的信號衰減、衛(wèi)星上的發(fā)射功率有限等問題，移動(dòng)通信衛(wèi)星系統(tǒng)需要借助大型星載天線技術(shù)以及多波束技術(shù)來有效的提高波束的有效全向輻射功率。

一般來說，星上處理與交換技術(shù)主要包括全透明轉(zhuǎn)發(fā)、全處理和透明處理轉(zhuǎn)發(fā)三種模式。全透明轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)是技術(shù)體制適應(yīng)性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)較小，但雙跳通信的服務(wù)實(shí)時(shí)性比較差；全處理的特點(diǎn)是一般通過數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)實(shí)施性好且抗干擾能力強(qiáng)，但其技術(shù)體制適應(yīng)性較弱且容易受空間輻射的影響。透明處理轉(zhuǎn)發(fā)特點(diǎn)是折中了二者優(yōu)缺點(diǎn)。

星間鏈路主要由微波和激光兩種實(shí)現(xiàn)方式。目前，主要采用微波通信技術(shù)，但由于受到頻帶寬度、體積、重量、功耗等方面的限制，不可能無限制的提高傳輸速率和容量；激光通信方式在優(yōu)勢明顯，但技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大。

2.衛(wèi)星與地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的融合設(shè)計(jì)。衛(wèi)星通信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)作為對等的網(wǎng)絡(luò)，需要進(jìn)行融合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)之間的漫游和互通。

（三）終端技術(shù)。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，衛(wèi)星通信終端將來的發(fā)展趨勢為小型化和手持化。

當(dāng)前，以甚小口徑衛(wèi)星終端站（VSAT）為代表的衛(wèi)星通信終端得到了廣泛的應(yīng)用。VSAT 系統(tǒng)在衛(wèi)星通信中的特點(diǎn)是可靠性高、靈活性強(qiáng)和使用方便，因此，對VSAT用戶來說，數(shù)據(jù)終端可以直接和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，從而完成圖像傳輸、數(shù)據(jù)傳遞和文件交換等通信任務(wù)。

同VSAT系統(tǒng)等小型化的衛(wèi)星通信終端一樣，衛(wèi)星通信終端的應(yīng)用正在向多媒體、寬帶化和嵌入式方向發(fā)展，主要涉及的技術(shù)有天線和射頻模塊小型化技術(shù)以及通信體制的革新。

三、結(jié)語

未來，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展、業(yè)務(wù)領(lǐng)域的不斷拓展和用戶需求的不斷增長，移動(dòng)衛(wèi)星通信技術(shù)將會在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

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