衛星通信技術

衛星通信技術

衛星通信技術(Satellite communication technology)是一種利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波而進行的兩個或多個地球站之間的通信。自20世紀90年代以來,衛星移動通信的迅猛發展推動了天線技術的進步。衛星通信具有覆蓋範圍廣、通信容量大、傳輸質量好、組網方便迅速、便於實現全球無縫連結等眾多優點,被認為是建立全球個人通信必不可少的一種重要手段。

基本介紹

  • 中文名:衛星通信技術
  • 外文名:Satellite communication technology
  •  釋義:兩個或多個地球站之間的通信
  • 優點:覆蓋範圍廣、通信容量大
  • 組成:通信衛星和經該衛星連通的地球站
詳細描述,發展趨勢,優勢和不足,

詳細描述

衛星通信系統是由通信衛星和經該衛星連通的地球站兩部分組成。靜止通信衛星是目前全球衛星通信系統中最常用的星體,是將通信衛星發射到赤道上空 35860 公里的高度上,使衛星運轉方向與地球自轉方向一致,並使衛星的運轉周期正好等於地球的自轉周期( 24 小時),從而使衛星始終保持同步運行狀態。故靜止衛星也稱為同步衛星。靜止衛星天線波束最大覆蓋面可以達到大於地球表面總面積的三分之一。因此,在靜止軌道上,只要等間隔地放置三顆通信衛星,其天線波束就能基本上覆蓋整個地球(除兩極地區外),實現全球範圍的通信。當前使用的國際通信衛星系統,就是按照上述原理建立起來的,三顆衛星分別位於大西洋、太平洋和印度洋上空。
與其它通信手段相比,衛星通信具有許多優點:
一是電波覆蓋面積大,通信距離遠,可實現多址通信。在衛星波束覆蓋區內一跳的通信距離最遠為 18000 公里。覆蓋區內的用戶都可通過通信衛星實現多址聯接,進行即時通信。
二是傳輸頻頻寬,通信容量大。衛星通信一般使用 1~10 千兆赫的微波波段,有很寬的頻率範圍,可在兩點間提供幾百、幾千甚至上萬條話路,提供每秒幾十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速數據通道,還可傳輸好幾路電視。
三是通信穩定性好、質量高。衛星鏈路大部分是在大氣層以上的宇宙空間,屬恆參信道,傳輸損耗小,電波傳播穩定,不受通信兩點間的各種自然環境和人為因素的影響,即便是在發生磁爆或核爆的情況下,也能維持正常通信。
衛星傳輸的主要缺點是傳輸時延大。在打衛星電話時不能立刻聽到對方回話,需要間隔一段時間才能聽到。其主要原因是無線電波雖在自由空間的傳播速度等於光速(每秒 30 萬公里),但當它從地球站發往同步衛星,又從同步衛星發回接收地球站,這“一上一下”就需要走 8 萬多公里。打電話時,一問一答無線電波就要往返近 16 萬公里,需傳輸 0.6 秒鐘的時間。也就是說,在發話人說完 0.6 秒鐘以後才能聽到對方的回音,這種現象稱為“延遲效應”。由於“延遲效應”現象的存在,使得打衛星電話往往不象打地面長途電話那樣自如方便。
衛星通信是軍事通信的重要組成部分,一些已開發國家和軍事集團利用衛星通信系統完成的信息傳遞,約占其軍事通信總量的 80% 。

發展趨勢

是:充分利用衛星軌道和頻率資源,開闢新的工作頻段,各種數字務綜合傳輸,發展移動衛星通信系統。衛星星體向多功能、大容量發展,衛星通信地球站日益小型化,衛星通信系統的保密性能和抗毀能力進一步提高。
衛星通信就是先將信號轉換成微波發射到地球同步衛星,而後通過地球同步衛星發射到轉發信號,從而將信號覆蓋面擴大,達到信號的傳輸目的。
什麼是衛星通信?
衛星通信是地球上(包括陸地、水面和低層大氣中)無線電通信站之間利用人造衛星作為中繼站而進行的空間微波通信,衛星通信是地面微波接力通信的繼承和發展。我們知道微波信號是直接傳播的,因此,可以把衛星通信看作是微波中繼通信的一種特例,它只是把中繼站放置在空間軌道上。

優勢和不足

衛星通信是現代通信技術的重要成果,它是在地面微波通信和空間技術的基礎上發展起來的。與電纜通信、微波中繼通信、光纖通信、移動通信等通信方式相比,衛星通信具有下列特點:
( 1)衛星通信覆蓋區域大,通信距離遠。因為衛星距離地面很遠,一顆地球同步衛星便可覆蓋地球表面的1/3,因此,利用3顆適當分布的地球同步衛星即可實現除兩極以外的全球通信。衛星通信是遠距離越洋電話和電視廣播的主要手段。
(2)衛星通信具有多址聯接功能。衛星所覆蓋區域內的所有地球站都能利用同一衛星進行相互間的通信,即多址聯接。
(3)衛星通信頻段寬,容量大。衛星通信採用微波頻段,每個衛星上可設定多個轉發器,故通信容量很大。 (4)衛星通信機動靈活。地球站的建立不受地理條件的限制,可建在邊遠地區、島嶼、汽車、飛機和艦艇上。
(5)衛星通信質量好,可靠性高。衛星通信的電波主要在自由空間傳播,噪聲小,通信質量好。就可靠性而言,衛星通信的正常運轉率達99.8%以上。
(6)衛星通信的成本與距離無關。地面微波中繼系統或電纜載波系統的建設投資和維護費用都隨距離的增加而增加,而衛星通信的地球站至衛星轉發器之間並不需要線路投資,因此,其成本與距離無關。
但衛星通信也有不足之處,主要表現在:
(1)傳輸時延大。在地球同步衛星通信系統中,通信站到同步衛星的距離最大可達40000km,電磁波以光速(3×108m/s)傳輸,這樣,路經地球站→衛星→地球站(稱為一個單跳)的傳播時間約需0.27s。如果利用衛星通信打電話的話,由於兩個站的用戶都要經過衛星,因此,打電話者要聽到對方的回答必須額外等待0.54s。
(2)回聲效應。在衛星通信中,由於電波來迴轉播需0.54s,因此產生了講話之後的“回聲效應”。為了消除這一干擾,衛星電話通信系統中增加了一些設備,專門用於消除或抑制回聲干擾。
(3)存在通信盲區。把地球同步衛星作為通信衛星時,由於地球兩極附近區域“看不見”衛星,因此不能利用地球同步衛星實現對地球兩極的通信。
(4)存在日凌中斷、星蝕和雨衰現象。

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