衛星通信的近期發展與前景展望

劉 成

國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局

衛星通信的近期發展與前景展望

劉 成

國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局

隨著衛星通信的進一步運用，衛星通信可以無縫覆蓋三維空間，適合多個固定或移動用戶及固定與移動用戶之間信息的傳遞，因此廣泛應用于國內，國際通信，軍事通信，電視廣播等領域。衛星通信在廣泛運用中所存在的問題也需要進一步加強改進，比如整體成本較高、鏈路傳輸衰減大，鏈路傳輸時延長等。基于此，文章就衛星通信的近期發展與前景展望進行簡要的分析，希望可以提供一個借鑒。

衛星通信；近期發展；前景展望

1.衛星通信系統的工作原理及基本組成

衛星通信系統主要由以下幾個部分組成，分別為測控系統，通信衛星，監管系統及地球站，其中測控系統負責測量和控制通信衛星的運行軌跡，起著中繼站作用的通信衛星，接收所有地面站發來的射頻信號，然后經過放大和變頻處理，將信息傳送到地球站，地球站的功能是將要傳送的基帶信號經過處理變為射頻信號，發送給通信衛星，接收衛星信號并解調出對應傳送的基帶信號，并將該信號通過地面網絡傳給用戶，監管的職責是確保整個系統的安全性和穩定性，對應的組成框圖如圖1。

圖1 衛星通信系統基本組成框圖

2.衛星通信的發展現狀

按照各方面所進行業務的不同，把衛星通信分為三種：(1)寬帶衛星通信相關的業務系統；(2)衛星通信相關的業務系統；(3)衛星移動通信相關的業務系統。到現在為止，這些方面的衛星通信系統也都能夠得到相應的應用，以下就是這些系統現狀進行一些介紹。

2.1 寬帶衛星通信及其系統

寬帶衛星通信一般來說就是把通信衛星用來作為一個中繼站，就可以在各個地面站進行相關的通信，它就是把寬帶業務以及相關的衛星通信拿來使他們能夠有效地結合在一起，當然這也是現在的衛星通信所需要進行發展的一個重要業務。

2.2 衛星固定通信及系統

固定通信作為作為衛星通信中的傳統業務之一，應用范圍較廣，應用方面有電信服務、廣播電視、內部專網、數據收集等方面。根據速率的不同，可以把衛星固定業務分為兩類，一類是窄帶業務，一類是寬帶業務。窄帶業務的特點是：窄帶通過話音和低俗數據業務推動自身發展，相對來說發展較為緩慢；與之形成鮮明對比的是寬帶業務取得了不錯的發展，在寬帶業務中，IP業務發展尤為迅速。如：電視會議、遠程醫療、通信傳播等。據數據統計分析可得，近些年進來，話音業務占的比重越來越低，占到14%左右，視頻業務所占比重大幅增加，占到62%，其他24%為傳統型數據業務。

衛星固定通信，近些年來取得了不錯的發展，其具有以下方面的特點：①從組網方式來看，實現了點到點的通信方式向點到多的通信方式轉變的過程，具體方面如數據采集、數據分發等；②從技術標準上來看，由原先的沒有統一標準的VSAT體系逐步轉化為DVB體系和TCP/IP協議。

2.3 衛星移動通信及系統

衛星移動通信是一種幫助用戶之間實現相互通信的一種通信方式，其中可是實現移動用戶與移動用戶之間的通信、移動用戶與固定電話之間的通信等。它一般會利用通信衛星作為其信號中繼站，它既具有傳統衛星固定通信的特點，又具有地面移動通信的特點。具體到表現形式上，一方面它可以它可以作為衛星通信系統提供強大的移動業務，另一方面它也是一個移動通信系統，利用衛星中繼站實現通信系統功能。現對國際目前使用范圍廣，影響力大的衛星系統作一介紹如下。

Inmarsat系統，名為國際海事衛星系統，它通過靜止軌道提供全球范圍內的通信系統，它的經營者是國際海事組織者。BGAN系統是Inmarsat系統的第四代業務簡稱，它具有強大的功能，可以借助手持終端而向全球范圍內的客戶提供話音和寬帶數據，并且提供速率穩定高效。Thuraya系統是一個靜止且具有一定區域性的衛星移動通信系統，是一個阿聯酋衛星通信公司建立。其衛星網絡信號覆蓋面積廣，基本上覆蓋了整個歐洲和其他一些洲和地區，在世界范圍內有120個國際、28億人次使用此衛星系統。并且，其提供的內容功能多樣，有語音、數據、定位等功能。

3.衛星通信相關技術分析

3.1 調制解調技術

衛星通信中最常用的調制方式是QPSK、OQPSK和π/4DQPSK等，近年來，高速數據傳輸的需求與轉發器資源緊缺推動了8PSK、16APSK、16QAM等高階調制方式的研究與應用。其中APSK調制因其星座中所含幅度和相位信息是變量可分離的，可以采用簡單的預失真法進行幅度非線性矯正而不影響相位特性，使之在透明轉發這種高階調制信號時的功率效率不明顯降低。因此，APSK調制在衛星電視廣播中得到應用，在衛星寬帶移動通信中也有很好的應用前景。

3.2 糾錯編碼技術

在衛星通信的前期發展中，使用最為廣泛的信道編碼是由卷積碼作為內碼、RS碼作為外碼的串行級聯碼。這是因為卷積碼實現簡單、譯碼門限較低，而RS碼的譯碼復雜度低，在輸入信息誤碼率較高時能獲得較高的編碼增益，例如，3/4卷積碼與RS編碼級聯情況下在達到BER=10-7時可獲得5.2dB編碼增益。

3.3 擴頻通信技術

衛星通信信道開放性的特點帶來的隱蔽性差、抗干擾能力弱等缺點，可采用擴頻技術克服，因此擴頻通信主要用于隱蔽通信和抗干擾軍事通信。擴頻主要有直接序列擴頻(DSSS，directsequencespectrumspreading)、跳變頻率(FH，frequencyhopping)、跳變時間和線性調頻等4種基本工作方式。跳頻(FH)通信中，發送端將調制信號的載波頻率在很寬的頻率范圍中按照某種秘密約定的跳頻圖案進行跳變，接收端采用同樣跳變的本地振蕩進行正交下變頻，變回為零中頻信號再進行基帶解調、符號判決和譯碼。因此FH比DSSS更容易將信號頻譜擴展到更寬的頻率范圍，可獲得更高的處理增益。

3.4 多址和復用技術

所謂多址(multipleaccess)是指某個站從它接收到的多路信號中區分各路信號來自哪個站點，并根據需要選擇其中一路或幾路進行接收處理；也可以是某一站以某種信道復用方式廣播地發送多路信號，讓其他各站能按需選擇其中一路或幾路信號進行接收處理。所謂復用即多路復用(multiplexing)，是指多個數據流的數字調制信號共享一條信道進行傳輸時的信道共享方法。

4.衛星通信的發展前景

在當今的時代，有線電信網絡、計算機局域網絡和有線電視網絡已實現有效的合并，形成了骨干通信網絡。而地面移動通信蜂窩網，則是通過無線核心網絡與骨干網互聯，實現通信資源的整合運用。

在衛星通信的發展過程中，基于Ka頻率段的LEO衛星群蜂窩網的發展，不僅增加了可用頻率資源，還帶來了通信容量的大幅增加。如此，對降低用戶端的成本有著顯著的效應，且突顯了衛星通信的無縫覆蓋優勢。其在國際民用通信中占據了較大的比例，但這種模式在我國的運用又存在著一些差異。我國基于4G的地面蜂窩網，占據了民用通信市場的半壁江山，與國外大多數國家相比有著很大的差異。而衛星通信的接入因特網，其競爭力還遠不如4G，因為其覆蓋的密度與4G相比還差了幾個數量級。所以，盡管國際上正在研發小衛星群支持因特網接入，相關技術尚未處于嘗試階段，但可以預見其僅能在國外占據一定的市場份額，而我國民用通信市場依然是4G的天下。

值得一提的是，在我國，衛星通信實現與因特網直接對接成功的運用，實現了衛星通信系統對地面網絡的全覆蓋，衛星通信的無縫覆蓋優勢依然具有較高的實用價值和社會意義，這與市場份額的占有量并無直接的相關性。要衡量衛星通信的社會價值和使用價值，需要從通信的前景發展需求細細考量。因此，我們仍需要以更加強大的創新意識和創新勇氣去迎接所遇見的競爭與挑戰。且我國衛星通信由政府主導的模式，也應盡快轉變為以市場為主導的模式，如此，才能在全球化的競爭中，取得一席之地并獲得長足的發展。

總之，衛星通信產業影響著人們生活的方方面面，同時在國家戰略層次上也是需要不斷推進研發的產業。因此，衛星通信的發展無疑是前途光明而且意義重大的。我們應該以更強的創新意識和更大的創新勇氣去迎接競爭和挑戰。

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[2]劉劉.軍事衛星通信的發展及運用實踐微探[J].中國新通信，2016，16：35.

[3]董恩奇，劉珍寶，胡俊煒.衛星通信技術發展應用[J].藝術科技，2016，09：299.