衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用研究

黃立昌

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

隨著科技的發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)日益完善，通信能力及其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。在多個(gè)領(lǐng)域都體現(xiàn)出重大的作用和價(jià)值，已經(jīng)成為了我們生活中不可或缺的一部分。但是，與一些西方發(fā)達(dá)國家相比，我國的衛(wèi)星通信技術(shù)及其應(yīng)用還存在的一定的差距。分析衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行研究，是促進(jìn)我國衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大的基礎(chǔ)。

1 衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展

在國家的大力支持下，衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展極為迅速，為其應(yīng)用提供了較好的基礎(chǔ)。衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)是衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)。因此，可以說網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展是衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。現(xiàn)代的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)主要有兩種，一種是多星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；另一種是單星形式的通信網(wǎng)絡(luò)。近些年發(fā)展比較迅速的是衛(wèi)星通信網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如單星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，在早期是星狀結(jié)構(gòu)，后來發(fā)展成網(wǎng)狀，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展成面通信鏈路與衛(wèi)星通信鏈路的混合網(wǎng)了。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面的進(jìn)步非常明顯。而多星形式的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)可以提供國際移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的海事衛(wèi)星系統(tǒng)和國際固定通信業(yè)務(wù)中的國際衛(wèi)星系統(tǒng)。當(dāng)前已經(jīng)遍布個(gè)地球站，而且不同的星路之間也形成了較為完善的鏈路。

（2）線路頻段的發(fā)展。衛(wèi)星通信的線路頻段對(duì)于衛(wèi)星通信有著較大的影響，其發(fā)展也較為迅速。頻段的提升，最主要的是可以提高帶寬及傳輸容量。在當(dāng)今對(duì)于通信帶寬的要求不斷提高的情況下，線路頻段的提升顯得尤為必要和必需。而如果在線路頻段提升之后不提高帶寬，則可以縮短通信衛(wèi)星天線的長度，從而減小衛(wèi)星重量，降低成本。最開始的衛(wèi)星通信線路頻段以C頻段為主，后來通過發(fā)展，逐步得到了擴(kuò)展。如向上擴(kuò)展到Ku、X和Ka頻段，之后又向下擴(kuò)展到L、S、VHF和UHF頻段。當(dāng)然，頻段的擴(kuò)展仍在繼續(xù)，以后可能會(huì)向上擴(kuò)展到V頻段甚至更高。

（3）星座和軌道的發(fā)展。衛(wèi)星通信軌道也是衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。在衛(wèi)星通信發(fā)展的早期，以單星的精致軌道為主。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展到大橢圓軌道、靜止軌道和低軌道并存的形式。其中靜止軌道主要由多星共位組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作、單行獨(dú)立組網(wǎng)區(qū)域覆蓋工作和多星異位組網(wǎng)全球覆蓋工作三類組成。其中大橢圓軌道在組網(wǎng)的過程中的衛(wèi)星系統(tǒng)主要是由三顆天狼星組成，并對(duì)全時(shí)區(qū)域進(jìn)行了覆蓋。這一組網(wǎng)的軌道形成了美國移動(dòng)的廣播系統(tǒng)。另外，多種衛(wèi)星通信軌道之間還組成了星座的形式。

（4）衛(wèi)星天線波束覆蓋的發(fā)展。衛(wèi)星天線波束覆蓋是影響衛(wèi)星通信效率的重要因素，也一直處于快速的發(fā)展當(dāng)中。在衛(wèi)星通信發(fā)展的初期，使用的是靜止的衛(wèi)星通信電線，后來經(jīng)過不斷發(fā)展，依次升級(jí)成單重頻率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多重頻率復(fù)用單橢圓波束覆蓋、多橢圓波束覆蓋。當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展到多重覆蓋的方式。覆蓋方式一般會(huì)根據(jù)實(shí)際的使用情況來選定。近幾年還出現(xiàn)了一種蜂窩狀多點(diǎn)波束覆蓋，該方式能夠利用波點(diǎn)有效提高天線增益，減小了用戶使用的終端。

2 衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用

隨著衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展，其覆蓋面積和通信效率大大提高，通信成本也在不斷降低，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大。衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）通信平臺(tái)的應(yīng)用。衛(wèi)星通信平臺(tái)是衛(wèi)星通信技術(shù)的重要應(yīng)用方式之一。衛(wèi)星通信平臺(tái)注意通過兩種渠道進(jìn)行運(yùn)行，一是靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)；二是低軌道衛(wèi)星平臺(tái)。其中前者更大，應(yīng)為范圍也稍廣。而且隨著衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射質(zhì)量日益先進(jìn)，已經(jīng)在向著高處理技術(shù)、大容量和高G/T方向發(fā)展。而靜止衛(wèi)星平臺(tái)也隨著技術(shù)的發(fā)展而日益穩(wěn)定。

（2）通信地球站的運(yùn)行。通信地球站是衛(wèi)星通信的重要組成部分，在衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的早期由于技術(shù)限制，其尺寸和重量都較大，并且一般都是固定在某一區(qū)域內(nèi)。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，地球站的體積越來越小，質(zhì)量越來越輕，并且在向著便攜式發(fā)展了。當(dāng)前最小的地球站已經(jīng)成為了一種手持式的終端設(shè)備，在向著智能化和人性化的方向發(fā)展。

（3）轉(zhuǎn)發(fā)器的應(yīng)用。轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星通信技術(shù)中的重要組成部分，使用后可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變頻和放大。衛(wèi)星通信轉(zhuǎn)發(fā)器在許多方面發(fā)揮著重要的作用，如在轉(zhuǎn)發(fā)的過程中對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行再生及調(diào)解，可以有效降低信號(hào)傳輸過程中的噪音，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量；分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)發(fā)器的上下鏈路，對(duì)其接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)解，使上下鏈路通過不一樣的方式進(jìn)行調(diào)制，降低了對(duì)地面設(shè)備的要求。另外，通過轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行星上處理，可以對(duì)用戶線路的頻率、信道、功率等動(dòng)態(tài)分配，從而提高微信通信資源的利用效率。

3 結(jié)束語

當(dāng)前衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展還有著較大的空間，隨著人們的重視以及國家的大力支持，衛(wèi)星通信技術(shù)也會(huì)不斷取得突破性進(jìn)展，可以利用的功能也會(huì)越來越多，從而在人們的生活中發(fā)揮越來越大的作用。