卫星通信的发展与应用

郑莉 中国移动通信集团设计院有限公司有线所

卫星通信的发展与应用

郑莉 中国移动通信集团设计院有限公司有线所

当今时代卫星通信的发展日新月异，本文从卫星通信的发展历史入手，概述了卫星通信现阶段的发展现状和卫星通信平台的相关技术发展，针对卫星通信的特点，对其应用进行了详细介绍。

卫星通信 多波束天线 蜂窝网卫星系统

1 引言

人类历史上第一颗商用通信卫星来自于1965年，由美国发射该卫星，让卫星通信在人们的生活、工作中的应用范围逐渐扩大。卫星通信之所以能够对人类的生产生活方式产生这么大的影响，主要是与其它通信方式相比有着显著的特点：

（1）卫星通信覆盖面积大。目前的地球同步轨道卫星可以达到全球面积的42%范围覆盖，保守估计使用三颗卫星就能实现对地球的全覆盖，如图1所示。

图1 地球同步轨道卫星覆盖示意图

（2）通信距离远。目前的卫星通信的发展，就地球同步轨道卫星而言，其海拔高度为35860千米，在这个高度下，一个中继就能够实现一万多千米的通信距离。

（3）通信位置灵活。卫星通信的工作范围和覆盖方式决定了其灵活的通信优势，只要能够覆盖到其位置就能实现通信数据的传输，所以通信终端可以灵活组网、随身被人携带，由卫星通信所建立的通信网络不受地理位置的限制。

（4）通信质量好。在通信学科中，能够体现通信质量好的主要原因是通信网络的信道传输稳定、在通信链路上的损耗较小。卫星通信的链路是视距通信链路，主要靠自由空间的传播来维持通信过程。

（5）通信容量大。卫星通信的频率资源丰富，可容纳多用户的同时通信需求。

2 卫星通信平台的发展现状

2.1 卫星通信平台的发展

卫星平台是实现卫星通信的基础建设，是实现卫星科技不断进步的坚实后盾。当前，卫星平台已经实现了电池功率30kW，总重达到7吨这样的数字，卫星平台的设施建设越大，其所能包容的卫星通信应用范围越大。我国的自主研发的最大的卫星通信平台是东方红4号，现已经达到了电池功率10.5kW的国际先进水平，东方红5号还在实验中，其规模比东方红4号要大很多。

2.2 卫星通信系统的发展

自1965年的首发卫星之后，这几十年的时间内全球的移动业务卫星通信系统迅速发展，发达国家和发展中国家相继开发了提供陆地移动业务的卫星通信系统，有加拿大的MSAT、美国的LMSS、欧洲的EUTELSAT等等。为了实现对通信终端的随时通信链接的建立，要求轨道卫星不能静止，低轨卫星通信系统的研发和建立，为手持型通信终端提供了更多的业务种类，推动了卫星通信事业的发展。

3 卫星通信技术的发展现状

3.1 调制解调技术

卫星通信中需要用到调制解调技术对信号的收发进行相应的处理，其中最常用的技术有QPSK、BPSK、APSK等，但随着发展的需要，通信对于数据的高速传输的要求越来越高，针对高阶调制方式如8PSK、16APSK、16QAM等的研究和应用越来越多。APSK调制是根据星座图中包含的相位、幅度信息可分离的特性，对幅度进行调制，但不影响相位特征，一般应用在卫星电视广播中。

OFDM正交频分复用技术采用多载波进行信号调制，在4G、5G移动通信中应用广泛，主要能够对抗多经衰落引起的信号干扰。但OFDM在卫星移动通信中的应用有所受限，因为卫星的下行链路有所要求，其功率限制范围较低，很难是OFDM发挥出其主要的作用，导致多载波互调干扰产生。但现在的卫星通信中也对OFDM有所应用，但一般不是牺牲频带效率，就是牺牲计算复杂度。

3.2 纠错编码技术

在信息进行传输的过程中，误比特率需要降低才能保证信息传输的正确性。在卫星通信系统中，要求数据传输的误比特率为，这需要高信噪比，导致对发射功率的消耗变大。一般采用纠错编码与调制技术结合，有效的损失较小的频带效率，从而实现误比特率的大幅度降低。

3.3 扩频通信技术

由于卫星通信的开放性，军事通信上往往采用扩频通信进行隐蔽和抗干扰。扩频包括直接序列扩频、跳变频率、跳变时间和线性调频这四种方式。直接序列扩频是使信号的频带扩展N倍，对应接收端进行同样序列的解扩设置，能够提高N倍的信噪比，并使系统的干扰容限提高。

3.4 多址和复用技术

多址接收是从通信节点所接收到的多路信号中分别进行信号来源的准确区分，选择需要路径的信号进行处理，复用是将多路数据流安排到一条共享信道上进行同时传输和通信。FDMA（多址复用技术）在卫星通信中能够扩大系统的用户容量。

4 总结

卫星通信网在已经将有线电信网、计算机局域网、有线电视网融入到了骨干网中，实现其与无线核心网的互联，民用卫星通信的规模将不断扩大。

[1]董恩奇,刘珍宝,胡俊炜.卫星通信技术发展应用[J].艺术科技,2016,29(9)

[2]易克初,李怡,孙晨华,等.卫星通信的近期发展与前景展望[J].通信学报,2015,36(6):157-172