衛星通信的發展與應用

鄭莉 中國移動通信集團設計院有限公司有線所

衛星通信的發展與應用

鄭莉 中國移動通信集團設計院有限公司有線所

當今時代衛星通信的發展日新月異，本文從衛星通信的發展歷史入手，概述了衛星通信現階段的發展現狀和衛星通信平臺的相關技術發展，針對衛星通信的特點，對其應用進行了詳細介紹。

衛星通信 多波束天線 蜂窩網衛星系統

1 引言

人類歷史上第一顆商用通信衛星來自于1965年，由美國發射該衛星，讓衛星通信在人們的生活、工作中的應用范圍逐漸擴大。衛星通信之所以能夠對人類的生產生活方式產生這么大的影響，主要是與其它通信方式相比有著顯著的特點：

（1）衛星通信覆蓋面積大。目前的地球同步軌道衛星可以達到全球面積的42%范圍覆蓋，保守估計使用三顆衛星就能實現對地球的全覆蓋，如圖1所示。

圖1 地球同步軌道衛星覆蓋示意圖

（2）通信距離遠。目前的衛星通信的發展，就地球同步軌道衛星而言，其海拔高度為35860千米，在這個高度下，一個中繼就能夠實現一萬多千米的通信距離。

（3）通信位置靈活。衛星通信的工作范圍和覆蓋方式決定了其靈活的通信優勢，只要能夠覆蓋到其位置就能實現通信數據的傳輸，所以通信終端可以靈活組網、隨身被人攜帶，由衛星通信所建立的通信網絡不受地理位置的限制。

（4）通信質量好。在通信學科中，能夠體現通信質量好的主要原因是通信網絡的信道傳輸穩定、在通信鏈路上的損耗較小。衛星通信的鏈路是視距通信鏈路，主要靠自由空間的傳播來維持通信過程。

（5）通信容量大。衛星通信的頻率資源豐富，可容納多用戶的同時通信需求。

2 衛星通信平臺的發展現狀

2.1 衛星通信平臺的發展

衛星平臺是實現衛星通信的基礎建設，是實現衛星科技不斷進步的堅實后盾。當前，衛星平臺已經實現了電池功率30kW，總重達到7噸這樣的數字，衛星平臺的設施建設越大，其所能包容的衛星通信應用范圍越大。我國的自主研發的最大的衛星通信平臺是東方紅4號，現已經達到了電池功率10.5kW的國際先進水平，東方紅5號還在實驗中，其規模比東方紅4號要大很多。

2.2 衛星通信系統的發展

自1965年的首發衛星之后，這幾十年的時間內全球的移動業務衛星通信系統迅速發展，發達國家和發展中國家相繼開發了提供陸地移動業務的衛星通信系統，有加拿大的MSAT、美國的LMSS、歐洲的EUTELSAT等等。為了實現對通信終端的隨時通信鏈接的建立，要求軌道衛星不能靜止，低軌衛星通信系統的研發和建立，為手持型通信終端提供了更多的業務種類，推動了衛星通信事業的發展。

3 衛星通信技術的發展現狀

3.1 調制解調技術

衛星通信中需要用到調制解調技術對信號的收發進行相應的處理，其中最常用的技術有QPSK、BPSK、APSK等，但隨著發展的需要，通信對于數據的高速傳輸的要求越來越高，針對高階調制方式如8PSK、16APSK、16QAM等的研究和應用越來越多。APSK調制是根據星座圖中包含的相位、幅度信息可分離的特性，對幅度進行調制，但不影響相位特征，一般應用在衛星電視廣播中。

OFDM正交頻分復用技術采用多載波進行信號調制，在4G、5G移動通信中應用廣泛，主要能夠對抗多經衰落引起的信號干擾。但OFDM在衛星移動通信中的應用有所受限，因為衛星的下行鏈路有所要求，其功率限制范圍較低，很難是OFDM發揮出其主要的作用，導致多載波互調干擾產生。但現在的衛星通信中也對OFDM有所應用，但一般不是犧牲頻帶效率，就是犧牲計算復雜度。

3.2 糾錯編碼技術

在信息進行傳輸的過程中，誤比特率需要降低才能保證信息傳輸的正確性。在衛星通信系統中，要求數據傳輸的誤比特率為，這需要高信噪比，導致對發射功率的消耗變大。一般采用糾錯編碼與調制技術結合，有效的損失較小的頻帶效率，從而實現誤比特率的大幅度降低。

3.3 擴頻通信技術

由于衛星通信的開放性，軍事通信上往往采用擴頻通信進行隱蔽和抗干擾。擴頻包括直接序列擴頻、跳變頻率、跳變時間和線性調頻這四種方式。直接序列擴頻是使信號的頻帶擴展N倍，對應接收端進行同樣序列的解擴設置，能夠提高N倍的信噪比，并使系統的干擾容限提高。

3.4 多址和復用技術

多址接收是從通信節點所接收到的多路信號中分別進行信號來源的準確區分，選擇需要路徑的信號進行處理，復用是將多路數據流安排到一條共享信道上進行同時傳輸和通信。FDMA（多址復用技術）在衛星通信中能夠擴大系統的用戶容量。

4 總結

衛星通信網在已經將有線電信網、計算機局域網、有線電視網融入到了骨干網中，實現其與無線核心網的互聯，民用衛星通信的規模將不斷擴大。

[1]董恩奇,劉珍寶,胡俊煒.衛星通信技術發展應用[J].藝術科技,2016,29(9)

[2]易克初,李怡,孫晨華,等.衛星通信的近期發展與前景展望[J].通信學報,2015,36(6):157-172