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1.1卫星通信CDMA技术卫星通信CDMA技术是根据用户需要和卫星的特点，用功率控制的手段实现导频信号的幅度变化，降低用户对星上功率的要求，减少多址干扰。卫星通信CDMA技术可利用多个卫星分集接收信息实现网络传递，大大降低了系统内耗和干扰的出现，改善了上星通信信息传输的可靠性。卫星通信CDMA技术具有优越的抗干扰性能、很好的保密性和隐蔽性、连接灵活方便等特点，使之成为卫星通信中关键的技术核心。
1.2卫星通信MPLS网络体系MPLS网络体系可以将IP路由的控制和第二层交换无缝地集成起来，是目前最有前途的网络通信技术之一。卫星通信MPLS体系结构分为用户层、接入层、核心层三部分，其中，用户层包括卫星手持移动终端、小型专用局域网用户、其他网络用户等。各结构和网络体系将信息有效绑定、标注和转发，实现卫星的通信功能。
1.3卫星通信的抗干扰技术卫星运行在外太空，电磁环境复杂，统一受到太阳风、强磁暴等空间环境影响，导致出现信息干扰和信息失真，卫星通信的抗干扰技术主要依靠卫星传输链路中不同的抗干扰设备和系统完成其功能，抗干扰设备和系统主要有DS/FH混合扩频、自适应频域滤波、猝发通信、时域适应干扰消除、基于多用户检测的抗干扰、自适应信号功率管理、自适应调零天线、多波束天线、分集抗干扰、变换域干扰消除、纠错编码和交织编码抗干扰技术等。在软硬件共同的作用下阻断电磁干扰、过滤杂波、屏蔽信号污染、实现程序监视等功能。
2卫星通信技术的发展趋势
2.1通信卫星体积的发展趋势通信卫星体积正在向大型化和微型化两个方向发展。其一，各国把通信卫星体积建造得越来越大，以便实现高灵敏和强处理能力。其二，各国推出小型通信卫星，用多颗小卫星组网构成卫星通信网络代替单颗大卫星，具有方便发射和成本低廉等优点。
2.2卫星移动通信技术方兴未艾卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信。随着频谱扩展、数字无线接入、智能网络技术的不断发展，卫星移动通信在向卫星个人通信方向演进，用手持机可实现方便接入卫星移动通信网，进行卫星移动通信。
2.3卫星互联网技术兴起将卫星通信网络转化为互联网中数据上下交换的链路，可将电话拨号、局域网等其他通信链路作为上行数据链路，还可以将下载和传输作为下行数据链路，利用卫星的特点实现地面随时连接互联网络。
2.4卫星通信向宽带化发展为了满足卫星通信系统用户对大数据量和高负荷的需求，卫星通信技术已向拓展直EHF频段发展，扩大频段的容量，大大减轻现有频谱拥挤现象，减少受电磁现象影响引发的信号闪烁和衰落，提高了卫星的抗干扰能力。使卫星通信部件尺寸和重量大大缩小和减轻，方便卫星搭载更多的通信设备。
2.5卫星通信光通信化发展卫星光通信是利用激光进行卫星间通信，达到降低卫星通信系统设备质量和体积，提高卫星通信保密性等目的。
3结语
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关键词：Ka频段；圆极化；轴比；同轴滤波器；隔板移相器
中图分类号：TN927+.21 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1516303
Ka Wide Band Satellite Communication Feed System
YUAN Zhaohui,DU Biao，JIN Chao
(The 54th Research Institute,China Electronic Science&Technology Group Corporation,Shijiazhuang,050081,China)
Abstract：A high performance Ka wide band four ports circularly polarized feed system is designed for Ka band satellite communication earth stations.This paper shows scheme and how to select the key parts of this feed system,and gives test result.In the 19.2~21.2GHz receive band and the 29.0~31.0 GHz transmit band,the feed system shows much better performance,the axial ratio is less than 0.5 dB,and the return loss is better than -30 dB,as the final test results already reached the international advanced level.
Keywords：Ka-band；circular polarisation；axial ratio；coaxial filter；septum polarizer
1 引 言
目前,多数商用卫星固定业务使用C波段(4/6 GHz)和Ku波段(12/14 GHz)。随着卫星通信业务种类日益繁多，经过缩小轨位间距、采用正交极化复用和空间复用等手段充分开发后的C和Ku频段，频道资源愈来愈拥挤且日渐饱和。70年代，国外一些空间研究机构就开始致力于新一代大容量卫星通信系统的研制。
就使用带宽而言，Ka频段远大于C、Ku频段，因此是的新一代大容量卫星通信系统的首选频段。经过20多年的研究与试验，国外Ka频段卫星通信系统已进入实用化阶段。近年，我国也正在开展Ka频段卫星通信系统的研制。本文介绍了我单位新研制的一种Ka宽频带卫星通信馈源系统，其收发频带分别为19.2～21.2 GHz,29.0～31.0 GHz，接收频带及发射频带内回波损失小于-20 dB，轴比小于0.5 dB。
2 系统方案
Ka宽频带卫星通信馈源系统由波纹喇叭、同轴滤波器、分波器、发射频段隔板移相器及接收频段90°电桥与多弯波导组成。馈源系统原理图及外形图分别如图1,图2所示。
由原理图可知，馈源系统收发频段信号由同轴滤波器分开,同轴滤波器通带为接收频段，对发射信号有几十分贝的抑制。发射信号经隔板移相器、方圆过渡从同轴内导体中间的圆波导进入分波部分，由于滤波器的抑制不能进入同轴线及与之相接的接收通路，通过喇叭辐射出去。
接收信号波长大于圆波导截止波长，不能从同轴内导体中间的圆波导传输，因此只能从外侧同轴滤波器中通过，由分波器正交耦合及合成两路信号。
接收圆极化器信号时，这两路信号幅度相等，相位差为90°。再由90°电桥将两路信号合成到电桥的输出端口1或输出端口2，即馈源系统的两个接收端口。
3 关键件设计
同轴滤波器与分波器实现收发信号的分离，对发射频带信号有80 dB的抑制度，接收频带回波损失小于-25 dB。通过选取合适的圆波导口径使发射频段TE10可以传输，考虑加工的因素，以此确定同轴内导体直径。由于同轴外导体与馈源喇叭口部圆波导口径是一样的，要保证接收频段信号在口部圆波导的主模传输，同时也要保证同轴线中接收信号以TE11模的形式传输，通过这几个条件综合考虑可选定同轴外导体的直径。同轴线中TE11模传输的条件为：a+b>λmin/π(1)式中：a,b分别为同轴内外导体半径。
极化正交的线极化接收信号经过同轴滤波器进入分波器，被短路面截止后从侧臂四个对称的耦合孔耦合，经波导及魔T合成，生成正交的输出信号。
接收频段的圆极化器选用90°电桥，因为分波器正交耦合出来的两路接收信号，如采用波纹波导移相器、隔板式移相器实现圆极化须先将两路信号合成，结构复杂。而电桥输入、输出均为两端口结构，可直接通过两根多弯波导与分波器相接，结构简单。
90°电桥由两个并列放置的波导管通过窄壁长为L的耦合区相连通构成。通过耦合部分切窄防止TE30模的影响，采用多级阶梯过渡匹配波导的不连续性，可实现很好的电性能。
接收频段的轴比性能，主要由90°电桥决定。经CST Studio仿真，90°电桥两端口幅度相差0.2 dB，相位差89.8°～91.5°即相位误差不大于1.5°，回波损失优于-25 dB。由式(2)可得，系统接收频段轴比(AR：单位 dB)优于0.31 dB。AR=A2e+0.022 5×φ2c(2)式中：Ae为幅度误差，单位：dB；φc为相位误差，单位：(°)。
与90°电桥连接的两根多弯连接波导形状复杂，相对电长度不一致将严重影响馈源系统接收频段的圆极化轴比性能。在接收频段所用R220波导中，接收频段中心频率20.2 GHz时的波导波长20.66 mm，如长度误差0.1 mm，则有1.74°的相位差，此相移与90°电桥相位误差相加，则最坏的情况是两路正交信号相差4.2°，由式(2)可知此时的接收频段轴比变为0.67 dB，考虑弯波导相移与相互抵消的情况，实际加工时两根波导长度差0.2 mm是可接受的。但对于连续多弯波导，达到这样的要求是有难度的，加工时须有专门的工艺及工装。
发射频段圆极化轴比是Ka宽频带卫星通信馈源系统另一个关键指标，它直接决定系统发射频带交叉极化隔离度的大小。在Ka频段，由于波导口径小，螺钉伸入波导内部的长度较短，调试困难，很难实现很好的性能。
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关键词：卫星通信 干扰 抗干扰
现今，空间已经成为影响各国军事主导权的重要领域，而空间的战场是靠通信卫星来掌控的，但是由于卫星的四周并无封闭的区域，其只能自始至终敞开暴露在空中，极易受到对方各种方式的攻击，因此卫星通信中的干扰与抗干扰的话题，始终成为这一领域关注的焦点。以下篇幅，笔者将对现阶段卫星通信所面临的干扰及抗干扰因素作以总结，并针对干扰及抗干扰问题，提出自己的浅薄之见。
一、卫星通信所面临的干扰
作为特殊信道的卫星信道由两条链路组成：上行链路和下行链路。对卫星通信系统的干扰通常是通过对这两条链路进行的。
（1）对上行链路的干扰
正是由于通信卫星都暴露在空中的确定轨道上，因此极容易被敌方发现并进行相应的干扰。而一旦上行链路中的转发器受到了干扰，那么通过此转发器的所有用户都会受到影响。
（2）对下行链路的干扰
由于地面站天线具有方向性，若想干扰通信卫星，必须使得干扰机接近信号接收地面站。对于军事卫星来说，不同种类的卫星受到干扰的程度各不相同。对于战略卫星而言，各国的地面站会设定一定的保护措施，使得敌方难以接近，因此干扰效果会大打折扣。而对于战术卫星来讲，由于其距离敌方较近，受到干扰的效果会较强。
（3）对卫星的干扰
若卫星本身受到干扰，则整个卫星通信系统将面临瘫痪的状态。由于卫星距离地球站以及干扰机相近，与二者之间的关系又是共视的，且卫星天线覆盖范围较广。因此，即使对天线的方向图进行了赋型处理，但是只要在邻国或公海有足够的EIRP，那么在卫星天线所能覆盖到得范围内，干扰地球站的信号就能对卫星起到干扰效果。
二、卫星通信的抗干扰技术
由于卫星通信干扰源的差异性，对通信系统产生的影响不尽相同。因此，为了确保卫星通信系统的正常运行，必须采用综合的手段与其对抗。
（一）扩展频谱技术
1.直接序列扩频（DS）抗干扰
直接序列扩频信号通过高码率的扩频码序列来实现信号的频谱扩展，从而使得单位频带内的功率变小，使信号的功率谱密度变低。在此情况下，通信便可在热噪声和信道噪声的掩饰下，使对方忽略信号的存在。而在接收端采用相同的扩频码技术进行解扩从而恢复扩展后的信号。由于干扰信号与扩频码的非相关性，接收端在解扩时可实现对干扰信号的处理增益。
2.跳频抗干扰
跳频技术是目前主要应用于军用通信中的技术，它可以有效地避开干扰，发挥通信应有的效能。跳频是利用载波频率的随机跳变性来实现在一个远大于信号带宽的带宽内躲避干扰。对方如果要达到完全干扰信号的目的，那么必须要干扰整个带宽内相当大的范围。
（二）星上处理技术
主要有以下几种星上处理抗干扰应用：
1.跳频星上处理抗干扰
上行链路采用跳频抗干扰信号，在星上进行解跳和解调，然后将数据进行异步时分复用，重新调制后在下行转发。根据不同的系统要求，在星上还可以采用译码和重新编码技术，下行也可调制后采用跳频技术对下行链路进行保护。
2.直接序列扩频星上处理抗干扰
上行链路采用直接序列扩频抗干扰信号，在星上进行解扩、解调，数据通过异步时分复用后，重新调制在下行进行转发。根据不同的系统要求，在星上可以采用译码和重新编码技术，下行也可以采用直接序列扩频技术对下行链路进行保护。
3.混合扩频星上处理抗干扰
混合扩频主要是上行采用跳频抗干扰信号，信号传送到卫星上后，在星上完成解跳和解调。解调后的数据通过异步时分复用，重新调制后再经直接序列扩频后在下行链路进行转发。根据系统要求的不同，在星上还可以采用译码和重新编码等技术。
4.星上Smart AGC抗干扰技术
Sman AGC主要是根据强干扰与直接序列扩频通信信号包络的不同特点，通过自适应包络变换实现强干扰的抑制。当上行链路无干扰时，它不对信号进行包络处理，相当于线性放大器；当检测到上行链路强干扰时，通过将包络线性放大区向右移，从而产生零区，使多数干扰落入零区而被消除，而与强干扰相叠加的小信号部分被放大，因此改善了输出的信噪干比。
（三）星上处理和星地宽带跳频相结合的抗干扰技术
在星上通过对上行信号进行解跳和解调，将信号还原为数字信号，然后进行再调制再跳频。较大地提高了星上处理转发器的抗干扰能力。
三、干扰分析决策系统
每颗卫星都有自己的抗干扰体制，而在同一颗卫星上又存在着多种抗干扰体制。我们应该根据实际情况，有目的性的采取干扰措施，才能做到有针对性的抗干扰，达到抗干扰的效果。而采用了抗干扰手段后，必然会牺牲系统的有效资源，因此，需要建立一套卫星通信抗干扰分析决策系统，协调网内用户的通信采用的抗干扰体制。
信号探测与侦收、信号的解析与判别、抗干扰决策系统、指令系统四部分，构成了一个完整的卫星通信的抗干扰支持与决策系统。
（1）信号的探测与侦收：利用软件无线电技术，进行射频直接采样、数字下变频及多速率处理。达到接收进入卫星通信系统或转发器的信号的目的。
（2）信号的解析与判别： 利用信号调制样式自动识别技术，对各种调制信号进行解调。以达到完成各种调制信号的解调，对信号进行敌我识别的目的。
（3）抗干扰决策系统： 利用前面两部分所得到的结果，在系统被敌方干扰的时候，对干扰信号的性质进行分析，来确定：干扰的种类（瞄准式干扰、跟踪干扰和阻塞式干扰）；受干扰转发器的数量、信号强度；受干扰转发器频带的数量；暂未受到干扰转发器资源的数量。确定了上述内容之后，就可以采取与之相对应的抗干扰体制，可以利用的频带及频率点，决定哪些站通信时需要采取抗干扰手段。
（4）指令系统：通信系统根据抗干扰决策系统提供的指令，自动切换到相应的抗干扰工作方式。
参考文献：
[1]《浅谈卫星通信抗干扰技术》.石卫平.军民两用技术与产品. 2002.10
卫星通信范文4
传统移动通信方式需依赖基站提供的基站信号才能通信，若基站在特殊情况下遭到损毁，便无法正常工作进行通信，且基站信号覆盖范围有限，一些特殊地区无法正常通信，因此不能满足人类畅通无阻通信的愿望。而卫星通信则不受地理条件限制，且通信速度快、适应性、信号覆盖广，几乎能够实现全球范围的快速通信。但常规卫星通信设备也具有一定局限性，只能在静止条件下通信。而动中通系统则克服了传统卫星通信设备的不足，实现了移动载体卫星通信。本文将针对用于移动载体卫星通信的动中通系统若干关键问题展开研究。
【关键词】
卫星通信；动中通系统；关键问题
由于传统卫星通信设备必须静止对准目标卫星才能通信，所以应用中具有一定局限性。为了克服这一缺陷，经过不断研究研发了动中通系统。动中通系统实现了移动载体卫星通信，将其安装在移动载体上，便能够在载体移动过程中稳定追踪目标卫星，保持不间断卫星通信。动中通系统的应用进一步消除了通信过程对基站的依赖，可以更方便的利用卫星进行无阻碍通信。虽然动中通系统刚刚兴起不久，且处于发展阶段，却已具有较强的性能，能够很好的解决移动载体通信问题。研究动中通系统，对于促进移动通信发展进步具有重要意义。
1移动载体卫星通信
简单来说卫星通信就是地球上的无线电通信站之间利用卫星作为中继进行的通信。卫星通信不受到地理条件限制，不受自然灾害影响，通信可靠性高，通信范围大，卫星电波覆盖范围内任意两点都可以进行畅通的通信[1]。移动载体卫星通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进行的卫星通信，与传统卫星通信相比，增加了移动载体。移动载体卫星通信与传统移动通信技术相比，不仅能够实现全球覆盖，且网络安全高，线路稳定性强，通信成本低，能够满足特殊地域环境通信需求，可用于语音通信、数据通信、军事通信，既可进行国内通信，也可以进行国际通信。现如今移动载体卫星通信已广泛应用于安全通信、抢险求灾通信、专用调度通信等领域。
2动中通系统
动中通系统是近些年新兴的通信系统，是移动中卫星地面站通信系统的简称，大体可分为FSS和MSS两大类。FSS的特点是传输带宽大，传输速度高，使用的频率是C、Ku、Ka频段。MSS的特点是传输带宽小，传输速率低，可移动通信传输语言数据等窄带信息，使用的频率是L、S频段[2]。目前主流动中通系统为了满足用户动态通信要求，基本固定使用Ku频段进行移动通信信息传输。利用动中通系统，飞机、汽车、轮船、火车的移动载体便能够实现在高速移动中实时跟踪目标卫星，不间断进行图像、数据、语音移动通信，可满足移动条件下多媒体通信需求和各种军事通信、应急通信。动中通系统突破了传统卫星通信技术限制，它的诞生是通信领域的一次重大突发，很好的解决了移动载体在运动中的卫星通信问题，目前已广泛应用军民两大领域。
3用于移动载体卫星通信的动中通系统若干关键问题
移动载体卫星通信的动中通系统由卫星通信系统和卫星自动追踪系统两大部分组成。卫星自动追踪系统主要负责保证卫星发射天线在载体运动时对卫星的准确指向。其主要设备包括：天线座、伺服系统、数据处理系统、载体测量系统。天线座采用卸载和储力方式减小天线传动时的负载惯量，保证系统整体稳定性和可靠性，避免载体移动对系统造成的负面影响。伺服系统采用位置环或速度环控制方式，减小伺服跟踪系统的动态滞后误差，提高模拟硬件电路响应速度，降低通信延迟，提高通信速度[3]。数据处理系统主要负责对误差信号和载体动态信息进行处理，通过专用数学计算平台，解算天线控制信号。载体测量系统能够通过捷联惯导测量组合测量出载体的变化量，使其反应在天线跟踪上，对物体精准定位，实时输出移动载体的角速度、线加速度、线速度等数据，保障数据准确性。
卫星通信系统主要设备包括：双工器、降噪声放大器、编码器、解码器、高功率放大器、上变频器、下变频器、调制器、解调器等等。主要功能是负责使信号上行传输到卫星，并由转发器下行传送到地面卫星接收装置。传统卫星通信载体移动过程中其姿态和地理位置发生变化，便会引起原对准卫星天线发生偏离，造成通信中断。想要实现移动中进行不间断卫星通信，必须解决天线稳定问题，使天线不受移动影响，始终对准卫星。动中通系统中的卫星自动追踪系统就能够有效解决这个问题，它在初中静态情况下由GPS、经纬仪、捷联惯导系统测量载置的经纬度和水平初始角，根据测量经纬度及载体地理位置与载体姿态，自动确定水平基准天线仰角，并在水平仰角不变的情况下，转动方位，自动对准卫星，获得信号极大值。若载体处于移动状态，载体测量系统便会测量出载体姿态变化数据交由数学计算平台进行精确解算，通过伺服调整极化角、俯仰角、方位角，卫星自动追踪系统便可自动变化天线误差角，保障载体移动过程中天线依然在规定范围内，使卫星发射信号能够在载体移动中进行不间断通信。移动载体卫星通信的动中通系统的优点是：自主、自主跟踪卫星，抗干扰性能好、线路稳定、能够实现点对点移动通信、点对多点移动通信、点对主站移动通信，具有较强的机动性和灵活性，传播效率高，速度快，成本低。
4结束语
移动载体卫星通信的动中通系统信号传输过程中，质量高，效果强，信号稳定，能够降低大范围、复杂情况的移动通信需求，有效节约了通信人力物力，减小了电磁辐射污染。
参考文献
[1]邱建彪.卫星移动通信中地面移动载体天线终端的研究与设计[D].电子科技大学，2012，13（11）：119~124.
[2]朱军.基于GEO卫星的“动中通”系统设计与关键技术研究[D].南京理工大学，2011，11（14）：132~136.
卫星通信范文5
关键词:卫星通信；发展；前景展望
在当今这个信息化与时俱进的时代,卫星通信技术有了大展身手的舞台。它的快速发展,不但解放了生产力,促进了生产技术的发展,同时还带来了人类交往沟通的方式变化,让地球连成一个整体,使人类联系更加紧密顺畅。我们必须了解卫星通信技术的特点和优势,不断促进其发展,使卫星通信技术的开发和应用在今后更大有所为,有更大新的突破。
1卫星通信的发展进程
卫星通信的伟大构想由英国科学家阿瑟•克拉克提出,由美国于1964年8月率先完成试验,并转播了东京奥运会,这是早期试验阶段。60年代为实用阶段。先是第一代“国际通信卫星”发射,承揽一般通信和商务通信业务。后由苏联发射的通信卫星,已可提供传真、电视、广播和电话通信业务。进入70年代,卫星通信已应用于国家内部的通信领域。此时,还研发了可为海上运输提供通信服务的海事卫星通信系统。80年代为极速飞跃阶段,代表作是VSAT卫星通信系统的问世。90年代,中、低轨道移动卫星通信进一步推进了世界信息化发展的脚步。到了21世纪,卫星通信在理论研究和再应用领域,都有了显著发展成果,比如GPS的出现。
2我国卫星通信的应用情况与不足
1972年,我国引进国外设备,租借国际第四代通信卫星,在北京和上海建立了四座大型地球站,这是中国卫星研究和使用的开端。
2.1卫星通信的应用情况
(1)应急通信应用。
(2)卫星电视广播应用。
(3)卫星宽带通信应用。
(4)传统的卫星固定通信应用。
(5)卫星移动通信应用。
2.2存在不足
我国卫星通信业务虽然发展较快,但在技术水平和应用规模上与国外发达国家相比还有很大不足,且国产化水平还不普遍。不足主要有:(1)我国商用通信卫星转发器资源在规模和性能容量方面,与国外商用通信卫星还无法匹敌。(2)卫星移动通信系统尚未实现国产化,现使用的商用卫星移动通信系统均来自国外。(3)由于用户对卫星通信了解欠缺以及卫星资源的成本过高的原因,卫星通信广播虽然潜在市场广阔,但开发还不够有效、充分。
3卫星通信的发展前景与展望
3.1卫星通信网络会更趋健全
受地面电信网限制是阻碍卫星通信技术广泛应用的罪魁祸首。在偏僻地区完整的通信网络并没有建立起来,致使使用卫星通信也无从谈起。在实际情况下,少于四颗卫星构成的卫星通信网络不具有稳定性,信号缺失、传输数据慢都是比较常见现象。
3.2多频段卫星通信网络趋于主流
卫星宽带通信中,传统的Ku频段和C频段的卫星在现代卫星宽带通信的需求面前已经无法包打天下,未来大容量、高速度成为主流这一问题会更加突出。这就对研发者提出了更高的要求,只有加大新的卫星通信系统研发力度,建立多频段的卫星通信网络,才能使数据传输速度有效提高,使人类的生产生活真正从卫星通信系统发展中受益,这样人类生产生活质量提高也就水到渠成了。
3.3综合卫星服务趋于可能
目前卫星通信服务主要集中在地面及高空中,对海域的覆盖有所欠缺,因此,未来要在卫星通信的功能延伸以及使用范围拓展上下功夫,要开发功能更加全面、强大的卫星通信系统,使其不仅应用在特殊行业,在日常的生产生活中也要能被广泛的应用,从而为人们的生产生活提供更为便捷的服务。
3.4接收终端设备的小型化与智能化发展迅速
目前,卫星通信接收终端设备的小型化与智能化方面发展发展迅速,一部分国家的通信卫星正向着小型化和微型化的方向发展,通过缩小通信卫星的体积可实现小卫星集群部署间接减小因为一个或少部分卫星遭到破坏而致使整个通信系统崩溃的可能性,同时,数量较多的小卫星也更加有利于信号的传输,减少通信成本。随着卫星通信频谱的不断拓展、数字网络技术和和互联网技术的支持,卫星通信的设备也会更加简便和有效。
4结语
随着时代的发展和科技水平的不断提升,卫星通信事业发展日新月异。它不仅已深深融入到人类生产生活中,同时也在经济发展、国防建设等众多领域中起着无可替代的独特作用。在未来,为了适应经济社会发展和人类发展的需求,研发人员应对现实需求正确分析,客观查找不足,不断汲取先进经验,探索完善新技术,研究建立更加完善、科学的卫星通信系统,以促进卫星通信技术的发展,真正让卫星通信技术发挥出最大效果,为我们国家的发展贡献最大力量。
参考文献
[1]于甄忠.卫星通信技术及其发展趋势[J].黑龙江科学,2014,12(5):235.
卫星通信范文6
1)地球站与空间站之间的通信;2)空间站之间的通信;通过空间站的转发或反射来进行的地球站相互间的通信(也就是通常所称的卫星通信，卫星就是一种空间站)。实际上，这二者是密切相关的，甚至可以结合为一个大系统，因为地球站与空间站之间以及空间站之间的通信，也常常需要通过通信卫星的转发或中继来进行，并与地面基础设施相联系。故笔者认为，从信息传输的角度看，前二者也是一种广义的卫星通信(美国有关部门和刊物星通信产业发展的评估中，将其宇航局(NASA)的深空通信等也纳入卫星通信的范畴内。
20世纪60年代以来，卫星通信迅速发展，在军事和民用领域得到了十分广泛的应用;70〜80年代达到了鼎盛时期。80年代末、90年代以后，由于光纤通信和地面蜂窝移动通信的崛起，传统的国际、国内长途通信和陆地移动通信业务已不再属于卫星通信的主要领地。在接下来的相互竞争、互为补充的发展中，卫星通信扬长避短，重新找到了自己的位置。近几年来，卫星通信在美、欧、日等发达国家实现了产业化和国际化，年收入达900多亿美元，年均增长率高达13%。毫无疑问，在军事应用中，卫星通信仍然是其主要的通信手段，是其他通信手段所不能取代的;在经济、政治和文化领域中，卫星通信不仅有效地补充了其他通信手段的不足或不能(如海事、远程航空的通信等)，而且作为大众传媒(如视频和音频广播)，“最后一公里到户”的接入，防灾、救灾、处理突发事件的应急通信等，均大有作为。此外，近年来深空探测和载人航天活动的频繁活动，极大促进了卫星通信的发展，也是一大亮点。
总之，在社会需求牵引和技术发展推动的双重作用下，21世纪的卫星通信正在向一个新的水平攀升，许多新技术或发展动向自然引起人们的关注。本文拟就当前卫星通信技术的若干热点作一些概括和综述，内容涉及宽带卫星通信系统的发展现状与趋势，卫星移动通信业务的系统与技术，空间通信网的构建与技术等，供有兴趣的读者参考。
2宽带卫星通信系统的现状及发展趋势
2.1宽带卫星通信的基本概念宽带卫星通信是指利用通信卫星作为中继站在地面站之间转发高速率通信业务，是宽带业务需求与现代卫星通信技术相结合的产物，也是当前卫星通信的主要发展方向之一。
作为宽带卫星通信系统中继节点的宽带通信卫星(也称多媒体卫星)一般具有较宽的带宽、很高的EIRP(等效全向辐射功率)和G/T(品质因数)值，并且通常具备星上处理和交换能力。利用宽带通信卫星可以向USAT(极小口径终端)提供双向高速因特网接入和多媒体业务。
需要说明的是，由于卫星的带宽容量远小于光纤线路，后者的通信容量通常以吉比特每秒来计;而对于卫星通信来说，信道速率达到几十兆比特每秒以上一般就可称为宽带通信。
2.2宽带卫星通信系统的发展现状及典型应用
追溯卫星通信的发展史，其一出现就进入了宽带应用一模拟电视传送，近些年又应用于数字电视、卫星直播电视等(如美国的DirecTV、Echostar，欧洲Eutelsat的HotBird等)。但其“现代化”则是伴随着IP技术的出现而出现的，尤其是因特网的广泛使用加速了现代宽带卫星通信的发展步伐。从20世纪90年代起，全球陆续提出了许多个宽带卫星通信系统，其中既有采用对地静止轨道(GSO)卫星作为中继节点(如美国的DirectPC和Spaceway)，也有采用非对地静止轨道(NGS0)卫星作为中继节点的(如Teledesic和Skybridge)。文献[1]给出了国际上提出的比较有代表性的宽带卫星通信系统的主要特性并进行了分析。但是由于受到地面光纤通信网迅速发展以及“铱”系统等商业运作失败的影响，这些被提出的系统至今没有一个真正投入应用。
由于专门建设一个覆盖全球的宽带卫星通信系统需要很大的投资，市场风险极大，尤其是采用NGSO卫星星座的低轨道宽带卫星通信系统。因此，先发射一颗宽带GSO卫星建立一个区域性宽带卫星通信系统来解决卫星宽带接入问题是一种明智的选择。基于此，泰国的Shin卫星公司(SSA)在2005年正式发射了一颗宽带通信卫星(IPSTAR-1)来提供区域性宽带卫星通信业务。图1给出了IPSTAR-1卫星的波束覆盖图，表1给出了该卫星及系统的主要技术特性[2]。从图1和表1看到，该系统是一个区域性宽带卫星通信系统，能够解决亚太地区用户通过卫星实现宽带接入的问题，当然其商业运作能否成功还有待时间的检验。
宽带卫星通信系统的典型应用包括：娱乐(如视频点播、电视分发、交互式游戏、音乐应用、流媒体等)、因特网接入(如高速因特网接入、多媒体应用、远程教学、远程医疗等)、商业(如视频会议、企业对企业的电子商务等)、话音和数据中继(如IP话音、文件传输等)等。
有关统计分析指出，全球目前在卫星固定通信的4200多个标准转发器中，视频业务约占62%，数据业务占24%，话音业务下降到14%;而在业务收入方面，视频业务占总收入的70%以上。因此可以认为，卫星视频业务在今后一段时间内仍将是卫星通信的主要应用领域和发展方向，卫星宽带通信尚处在发展的培育期。
2.3宽带卫星通信系统需解决的主要技术问题[3~7]
卫星通信内在的大覆盖范围、以广播和组播模式工作的特性，使得它们能够提供高速因特网连接和多媒体远距离传输。但要发挥这些优势，除了人们所熟知的采用大型星载可展开式天线和多波束相控阵天线、增大卫星功率和带宽、使用更高效的星上电源系统、采用更先进的高效调制和编码技术等常规措施外，还有下列一些技术问题需要解决：
1)宽带卫星通信系统空中接口的标准化为了推广应用、降低成本，采用标准接口是发展趋势。目前美国电信工业协会(TIA)和欧洲电信标准学会(ETSI)分别对此规定了几个标准的接口，表2给出了其中3个空中接口标准主要技术特性的比较。
2)星上处理及交换技术
为满足用户对传输时延、终端小型化、误码率等方面的要求，宽带通信卫星采用星上处理和交换技术是一种比较好的解决办法。传统的通信卫星一般采用弯管式转发器，卫星只是完成变频、放大等基本功能，对信号不进行任何处理。为实现波束间交换，可采用载波处理转发器，卫星是以信号载波为单位在射频或中频上对信号进行交换，但对信息内容不进行处理。最适合宽带卫星通信业务的是全处理转发器，卫星不仅需要完成信号的解调、译码，还需要一定的信令处理和路由选择能力，能实现信息的星上交换(比如星载ATM交换机)。
3)卫星IP(IPoS)技术
由于卫星信道具有较大的并且可能是可变的分组往返时延(RTT)、大的时延带宽积、前/反向信道不对称使用、较高的信道误码率及信号衰落等。把为地面网络设计的TCP/IP直接应用于卫星通信会导致其工作效率低下，需采取一些措施予以解决，比如，在协议上进行改进或对链路进行分段，文献[7]对此给予了详细描述，并给出了许多试验结果。
4)服务质量(QoS)
保证用户得到所需要的QoS是宽带卫星通信业务成功的关键，包括以下几个方面：
时延：把分组从发送方传输到接收方所需的时间;
时延抖动：端一端传输时延的变化程度;吞吐量：2个端点之间能够维持的最大数据传输速率;
丢包率：未成功传输分组数与总传输分组数的比例;
可靠性：网络可用度的百分比，主要决定如降雨和大气这样的环境参数。
5降雨损耗
目前，宽带卫星通信系统主要采用Ka、Ku频段以获得较宽的可用带宽和较小的地面站天线口径，但这些频带的电波传播特性受降雨衰耗的影响较大。根据实验和实际应用的结果，采用上行链路功率控制(UPC)和自适应编码调制可以基本解决这个问题。比如NASA的ACTS卫星采用了RS码和卷积码级联，晴朗天气情况下，其误比特率可达到10—12,有雨衰的情况下，至少99%的时间可以达到。
3卫星移动通信系统的发展现状及关键技术
3.1卫星移动通信的基本概念
卫星移动通信是指利用通信卫星作中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互通信的一种通信方式。它是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。从表现形式来看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个采用卫星作中继站的移动通信系统，所利用的卫星既可以是GSO卫星，也可以是NGSO卫星，如中等高度地球轨道(MEO)、低高度地球轨道(LEO)和高椭圆轨道(HEO)卫星等。
虽然世界上地面通信网络已趋于完善，但受地理条件和经济因素的限制，地面蜂窝系统不可能达到全球无缝覆盖。以我国为例，在偏远地区，地面网络的广泛覆盖仍然遥遥无期;在沿海岛屿众多的地方，建设地面网络非常困难;在发达地区的某些偏远地方同样没有地面蜂窝网的覆盖;野外勘探，飞机，远洋运输船只，远离城市的旅游探险者，以及紧急搜索、救援人员等都需要一种不受地域、天气限制的移动通信手段;西部地区疆域广阔，但多为荒漠和戈壁，人烟稀少，卫星移动通信将显示出独具的优势;尤其是发生重大毁灭性自然灾害的地区，地面网络多数会遭到破坏，而卫星移动通信可能是惟一幸存的通信手段。所以，卫星移动通信是一种大有可为的通信方式，具有广阔的应用前景。
需要指出的是，卫星移动通信系统是作为地面蜂窝系统的补充而存在的，主要用于满足低业务密度的应用环境。卫星波束如同能覆盖许多个不同类型蜂窝小区的“伞”，可用来覆盖相邻地面蜂窝网之间的缝隙、地面蜂窝网不能覆盖的区域、为暂时过载的小区提供补充通信业务等。
3.2国内外发展概况
至今我国尚无自建的民用卫星移动通信系统，国际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括：
1)对地静止轨道(GS0)卫星移动通信系统
提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际海事卫星(Inmarsat)系统;提供区域覆盖的卫星移动通信系统有北美移动卫星(MSAT)系统、亚洲蜂窝卫星(ACeS)系统、瑟拉亚卫星(Thuraya)系统;提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫星(N-STAR)系统和澳大利亚卫星(Optus)系统等。其中波束覆盖我国的系统有Inmarsat和ACeS。
国际海事卫星(Inmarsat)系统是由国际海事组织经营的全球卫星移动通信系统。自1982年开始经营以来，全球使用该系统的国家已超过160个，用户从初期的900多个海上用户已发展到今天包括陆地和航空在内的29万多个用户。为了满足不断增长业务的需要，已开始发射第四代海事卫星。第四代卫星为1个全球波束、19个宽波束和228个点波束。提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度为67dBW(点波束)，其IP业务最高速率可达432kbit/s，可应用于互联网、移动多媒体、电视会议等多种业务。
2)非静止轨道(NGSO)卫星移动通信系统
