先進通信技術衛星

近年來，為了適應現代衛星通信業務的需求，研究人員提出了大量衛星通信新技術。其中，一些新技術已被歐美套用於實際衛星通信系統中。相比之下，現階段我國衛星通信雖然取得了一定的成績，但與國外發展水平相比仍存在較大差距。現代衛星通信技術包括空間雷射通信技術、“動中通”技術、空間網際網路協定技術、寬頻衛星通信技術、星上處理技術、數字信道選擇器技術、自適應信道分配技術等。

基本介紹

• 中文名：先進通信技術衛星
• 外文名：Advanced Communications Technology Satellite
• 技術包括：空間雷射通信、星上處理技術等

簡介

隨著信息化時代的到來，全球個人移動通信和信息高速公路通信需求的迅速增長，要實現通信網的“無縫”覆蓋，衛星通信是必不可少的通信手段。與傳統的通信和傳輸方式相比，衛星通信在技術和成本上具有高可用性和高性價比的優勢，它以其覆蓋廣、通信容量大、通信距離遠、不受地理環境限制、質量優、經濟效益高等優點，已成為信息化的主要支柱之一。

近年來，為了適應現代衛星通信業務的需求，研究人員提出了大量衛星通信新技術。其中，一些新技術已被歐美套用於實際衛星通信系統中。相比之下，現階段我國衛星通信雖然取得了一定的成績，但與國外發展水平相比仍存在較大差距。在市場需求和國家強力扶持下，應充分消化和利用衛星通信先進技術，從而快速縮小與國外的差距。

衛星通信系統的組成

衛星通信系統的基本組成有通信衛星、測控系統、地球站和監管系統。通信衛星起中繼作用，把一個地球站送來的信號經變頻和放大傳送給另一端的地球站；地球站是衛星系統與地面系統的接口，地面用戶通過地球站出入衛星通信系統，形成連線電路；為了保證系統的正常運行，衛星通信系統還必須要有測控系統和監測管理系統配合，測控系統對通信衛星的軌道位置進行測量和控制，以保持預定的軌道，監測管理系統對所有通過衛星有效載荷(轉發器)的通信業務進行監測管理，以保持整個系統安全、穩定地運行。

現代衛星通信技術發展研究

空間雷射通信技術

空間雷射通信模式是指以雷射光波作為載波、大氣作為傳輸介質的光通信技術。空間雷射通信結合了光纖通信與微波通信的優點，除具有尺寸、功率和頻寬優勢外，其波段窄、波束小，比現有的通信系統更難以被截獲和干擾，安全性能較高口。美軍轉型衛星通信系統(TSAT)就採用了雷射通信技術，通過雷射通信方式可以提供2.5～10Gb/s的傳輸速率。

“動中通”技術

“動中通”是指移動的載體在運動過程中實時地跟蹤衛星或升空平台，不間斷地傳遞語音、數據、圖像等多媒體信息。在載體運動過程中，測量出載體姿態的變化，通過數學平台的運算，變換為天線的誤差角，通過伺服機構調整天線方位角、俯仰角、極化角，保證載體在變化過程中天線對星在規定範圍內，使衛星發射天線在載體運動中實時跟蹤地球同步衛星。“動中通”跟蹤方式有自跟蹤和慣導跟蹤兩種。美軍的TSAT和“移動用戶目標系統”(MUOS)等新型衛星系統均具有較強的“動中通”能力，終端天線的最小口徑可至0.3m，機動部隊能在快速移動條件下進行通信，不必停下來架設天線、調節方向。

空間網際網路協定技術

空間網際網路協定技術是指在衛星之間形成一個類似於網際網路的通信系統，連線空間、空中和地面節點，在全球範圍內接入/部署移動用戶。該技術將利用IPV6協定以及衛星IP協定來提高速度和頻寬，通過AISR和SISR實時地把空中和空間數據傳到地面，高度保證自動的、動態的、網路運行狀態，實現了地面終端聯接一顆衛星只需一條上行鏈路和一條下行鏈路，一旦用戶連線到陸地基礎結構及其支撐的地面系統，他們就可以訪問任何其他用戶和數據。這種系統能夠在任何擁有信息和通過安全認證的用戶之間建立通信鏈路。美軍TSAT就是基於IP的新型系統，將現有的衛星通信系統轉型成為動態的、端到端的連線，消除了在容量、控制、適應性、回響能力和覆蓋率等方面的限制。

寬頻衛星通信技術

基於目前L，S，C，Ku頻譜資源及GEO衛星軌道資源的緊缺與擁塞，越來越多的衛星通信將採用EHF頻段，甚至更高的Q/F(40/60GHz)頻段。當然，從市場發展前後相兼容角度看，在不少場合Ku/Ka混合結構不失為一種安全與明智的選擇，它們的發展將成為全球信息高速公路的重要組成部分，實現全球無縫個人通信和Internet空中高速通道。

星上處理技術

隨著信息高速公路概念的提出，寬頻傳輸業務、IP業務和個人PC通信漫遊業務的需求日益高漲，衛星星上處理技術越來越多的利用在衛星轉發器的設計中。如美國ACTS衛星、THRUYU衛星以及ASES亞洲蜂窩移動衛星等。星上處理技術使衛星波束的成型和調整、路由的分配和頻率的轉換等實現了可程式，解決了頻率和時隙的預分配，實現了波束的靈活調整、信道的靈活交換、頻率的最佳利用、功率的按需分配以及端到端之間的話音通信。

數字信道選擇器技術

數字信道選擇器(channelizer)將上行鏈路頻寬分成了將近1900個獨立的2.6MHz的子信道，可提供任意覆蓋區之間的連通能力(包括X到Ka和Ka到X的交叉鏈路)，使操作的靈活性達到最大程度。此外，該數字信道選擇器還支持組播和廣播服務，並為網路控制段提供極其有效、靈活的上行鏈路頻譜監測能力。通過數字信道選擇器，X頻段和Ka頻段實現了互連。美軍“寬頻填隙系統”(WGS)套用了這種數字信道選擇器。

自適應信道分配技術

自適應信道分配技術能自適應資源分配，處理變化的業務流，有很強的自組織性和靈活性，使低碼率與高碼率的用戶能夠共存，綜合固定移動廣播網路或其他的一些規則，實現對這些功能體積分布的控制。支持互動式多媒體業務，如視頻會議、無線網際網路等，提供更廣泛的服務和套用，從而使行動網路服務趨於多樣化。

除了以上提到的現代衛星通信相關技術之外，還包括數字處理技術、無縫連結技術、擴頻跳頻技術、鏈路模擬器技術、多址技術、多點波束技術、頻率復用技術、射頻通信技術、同步光網路技術和現代編碼調製技術哺3等，在此就不再一一贅述。這些先進的技術正影響著未來衛星通信系統的發展，使得通信衛星能更好地為用戶提供更加有效和方便的服務。

我國衛星通信系統的發展現狀

衛星固定通信發展的基本情況

隨著我國航天技術的發展，衛星通信網建設快速發展，交通、銀行、新聞、地質探測、交通運輸、電力傳送、水利興修、航天航空、天氣預報、農業種植、金融交易、國家完全和社會維穩等多個行業領域內使用衛星通信網，在地球上已經建立上萬座衛星通信系統和地球站。

衛星移動通信

衛星通信的建立使陸地、海上和空中各種目標之間以及地面民用網路通信業務得到了解決。我國的攜帶型用戶終端在靜止軌道衛星移動通信系統中運行較好，只有中低軌道系統的運行狀況不佳。在國際海事衛星組織(INMARSAT)成員國群體中，我國進入了INMARSAT的M站和C站，建立了進上萬部船載、機載和陸地終端，能夠為我國附近的海洋區域提供通信服務。在水利、搶險救災、地質、海關、石油、安全、體育、新聞、銀行、軍事、外交和國防等行業領域配備了相應業務終端。

衛星電視廣播

事實證明，衛星通信在電視廣播中的套用具有傳播遠、見效快、服務區域大、投資省、經濟效益高和質量高的優勢，特別是提高山區電視廣播節目信號最有效、最先進的途徑。國外衛星電視廣播信號已經進入了我國，二國家將衛星電視直播系統作為國家重點項目實施建設。當前，我國的衛星通信網路覆蓋已經全面鋪開，在經濟的發展，國防的鞏固和教育事業的發展等領域發展著重要的作用。

衛星寬頻通信

傳統的C和Ku頻段衛星通信系統已經與各種寬頻通信業務的需求不相符合，而且國外高速率的衛星通信線路在國外已經廣泛套用。中國教育和科研計算機網(CER Net)、中國金橋信息網(China GBN)和中國科技網(CST Net)等用國內通信衛星轉發器開通了數十條ISP(或區域網路)與核心網路間中繼鏈路，以C、Ku頻段衛星傳輸鏈路起步，以後增加Ka頻段衛星鏈路和地面通信設施，組成覆蓋全國的無級網路。這些網際網路系統根據不同的要求可高速網際網路接入、遠程醫療服務、數據下載、視頻會議、遠程教學和多點廣播等業務。