衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用研究

陳致健

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衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用研究

陳致健

廣東海格怡創(chuàng)科技有限公司，廣東 廣州 510000

自從20世紀(jì)60年代，我國(guó)成功發(fā)射了自主研究的第一顆人造通信衛(wèi)星開始，衛(wèi)星通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，并大規(guī)模運(yùn)用，取得了非常巨大的成就，為人們的生產(chǎn)、生活及其他方面帶來了巨大的便利。衛(wèi)星通信覆蓋面積大并可實(shí)現(xiàn)擁有眾多地面用戶的大型通信網(wǎng)絡(luò)，其不受地理?xiàng)l件的約束、通信容量大，信號(hào)穩(wěn)定，且通信成本不會(huì)隨著距離的增加而增加，是未來通信行業(yè)發(fā)展的主要載體。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用，不僅影響著我國(guó)的民用通信市場(chǎng)，在軍事、科研、天文等領(lǐng)域也有著重要的實(shí)用價(jià)值。而隨著衛(wèi)星通信的進(jìn)一步運(yùn)用，其在廣泛運(yùn)用中所存在的問題也需要進(jìn)一步加強(qiáng)改進(jìn)，比如整體成本較高、鏈路傳輸衰減大，鏈路傳輸時(shí)延長(zhǎng)等。

衛(wèi)星通信技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)用

1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作原理及基本組成

衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成，分別為測(cè)控系統(tǒng)，通信衛(wèi)星，監(jiān)管系統(tǒng)及地球站。其中測(cè)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)測(cè)量和控制通信衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡，起著中繼站作用的通信衛(wèi)星，接收所有地面站發(fā)來的射頻信號(hào)，然后經(jīng)過放大和變頻處理，將信息傳送到地球站，地球站的功能是將要傳送的基帶信號(hào)經(jīng)過處理變?yōu)樯漕l信號(hào)，發(fā)送給通信衛(wèi)星，接收衛(wèi)星信號(hào)并解調(diào)出對(duì)應(yīng)傳送的基帶信號(hào)，并將該信號(hào)通過地面網(wǎng)絡(luò)傳給用戶，監(jiān)管的職責(zé)是確保整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2 衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，衛(wèi)星通信技術(shù)主要有以下七大核心技術(shù)：調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、擴(kuò)頻通信技術(shù)、陣列天線與衛(wèi)星蜂窩網(wǎng)技術(shù)、多址和復(fù)用技術(shù)、星上信號(hào)處理和交換技術(shù)、空間激光通信技術(shù)。這些核心的衛(wèi)星通信運(yùn)用技術(shù)，使用的領(lǐng)域十分廣泛，其中海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)、銥星移動(dòng)通信系統(tǒng)、全球衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)以及其他的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，均展現(xiàn)了衛(wèi)星通信的廣泛市場(chǎng)空間與廣闊的發(fā)展前景。特別是星際激光通信鏈路，其容量可與光纖想媲美，且抗干擾截獲能力有著其他通信方式無法比例的優(yōu)勢(shì)，具有很好的保密和安全效應(yīng)[2]。

衛(wèi)星通信系統(tǒng)不僅在軍事上的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)十分顯著，其在民用通信以及衛(wèi)星通信的社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化方面，也擁有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)[2]。發(fā)達(dá)國(guó)家衛(wèi)星通信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，一些國(guó)家的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)就是在市場(chǎng)化環(huán)境下運(yùn)行的，來自市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)推動(dòng)著衛(wèi)星通信行業(yè)的迅速發(fā)展。一些著名的衛(wèi)星通信系統(tǒng)就是源自市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的成果，如：ACeS（Asiacellularsatel lite）系統(tǒng)，國(guó)際電聯(lián)（ITU）、O3b網(wǎng)絡(luò)等，均是在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中涌現(xiàn)的杰出代表[3]。

我國(guó)的衛(wèi)星通信是由軍用衛(wèi)星帶動(dòng)起來的，目前產(chǎn)業(yè)鏈上下游已有上百個(gè)企業(yè)參與，其中涵蓋了各個(gè)部件和系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)等。然而與當(dāng)前我國(guó)電信行業(yè)的發(fā)展相比，我國(guó)的衛(wèi)星通信行業(yè)還缺乏像中國(guó)電信這樣比較大的、具有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，可見，我國(guó)的衛(wèi)星通信行業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面還存在著很大的短板，要在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，還需要研發(fā)出更多的核心專利技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)民用通信中的寬帶衛(wèi)星發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。可見未來一段時(shí)間，將衛(wèi)星通信全面引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的可行性十分巨大。我國(guó)需要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的巨大飛躍，必須要突破眾多的束縛，才能使得我國(guó)的衛(wèi)星通信市場(chǎng)不完全被國(guó)外公司占領(lǐng)。若是我國(guó)的衛(wèi)星通信技術(shù)無法在核心技術(shù)領(lǐng)域取得重大的進(jìn)步，與國(guó)際衛(wèi)星通信行業(yè)的差距，會(huì)直接給國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信企業(yè)帶來非常嚴(yán)重的危機(jī)[4]。

3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類及應(yīng)用

按照運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不同，可以分為同步和運(yùn)動(dòng)通信系統(tǒng)，依據(jù)覆蓋范圍標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)際衛(wèi)星，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星和區(qū)域衛(wèi)星系統(tǒng)三種，按所用頻段劃分為特高頻，超高頻，極高頻和激光衛(wèi)星通信系統(tǒng)，按基帶信號(hào)體制分為模擬和數(shù)字通信系統(tǒng)，按衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)能力分為無源和有源系統(tǒng)，由此可以看出衛(wèi)星通信在很多方面發(fā)揮著重要作用，前景廣闊。下面重點(diǎn)敘述衛(wèi)星通信在軍事和商業(yè)方面的應(yīng)用[5]：

3.1 衛(wèi)星通信在軍事領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

衛(wèi)星通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用集中表現(xiàn)在擁有高端科技實(shí)力的各國(guó)相繼秘密發(fā)射各種用途的軍事衛(wèi)星，以完成偵察，導(dǎo)航，測(cè)地，攔截的功能，美國(guó)的DSCS-Ⅲ衛(wèi)星就是典型的軍用通信衛(wèi)星，DSCS-Ⅲ衛(wèi)星呈立方體形，三軸穩(wěn)定，重量約為1042?kg，擁有一副指向太陽的帆板，衛(wèi)星上裝有多波束天線，以接收不同波段的信號(hào)。新近研究的軍用衛(wèi)星對(duì)應(yīng)的攻擊，毀傷，抗干擾及生存能力等參數(shù)指標(biāo)隨著科技的發(fā)展進(jìn)一步提高，以此實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大用途，全天候、全天時(shí)實(shí)時(shí)傳輸信號(hào)的目的[6]。

3.2 衛(wèi)星通信在商業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

越來越多的衛(wèi)星通信技術(shù)隨著商業(yè)化而進(jìn)入日常的生活，許多發(fā)達(dá)國(guó)家相繼發(fā)射了數(shù)以百計(jì)的高質(zhì)量，大功率，長(zhǎng)壽命的商用衛(wèi)星，廣泛應(yīng)用于電信服務(wù)、廣播電視、內(nèi)部專網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，以滿足經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和科教的發(fā)展[7]。

4 衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，國(guó)際上衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)主要朝兩方面發(fā)展：一方面是在傳統(tǒng)的VSAT基礎(chǔ)上開發(fā)新產(chǎn)品，其次是研制更高頻段的新型衛(wèi)星通信系統(tǒng)，并力爭(zhēng)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改善，以滿足寬帶性能的提升及手持終端的擴(kuò)展，從單獨(dú)組網(wǎng)到多網(wǎng)互連是未來衛(wèi)星通信發(fā)展的總趨勢(shì)[8]。固定通信，直接廣播，移動(dòng)通信的彼此互融及電信與有線電視網(wǎng)的相互滲透，未來的衛(wèi)星通信必將是包含眾多系統(tǒng)的混合網(wǎng)絡(luò)，伴隨光信息處理，智能化星上網(wǎng)控，新發(fā)射工具和新軌道技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，真正具有天，地一體化全球無縫覆蓋的功能，同時(shí)眾多優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)將繼續(xù)對(duì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著引領(lǐng)和促進(jìn)作用[9]。

5 結(jié)論

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，是在微波通信和航天技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門無線通信技術(shù)，在現(xiàn)代通信中占有重要的地位，信息技術(shù)的發(fā)展與它密切相關(guān)。衛(wèi)星通信可以無縫覆蓋三維空間，適合多個(gè)固定或移動(dòng)用戶及固定與移動(dòng)用戶之間信息的傳遞，因此廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)，國(guó)際通信，軍事通信，電視廣播等領(lǐng)域[10]。

[1]侯慶香.衛(wèi)星通信技術(shù)的新趨勢(shì)[J].新媒體研究，2016（2）：17-18.

[2]李會(huì)青.衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用研究[J].信息通信，2016（1）：278-280.

[3]董恩奇，劉珍寶，胡俊煒.衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展應(yīng)用[J].藝術(shù)科技，2016（9）：299.

[4]沈濤.衛(wèi)星通信技術(shù)創(chuàng)新[J].通信對(duì)抗，2016（2）：63.

[5]楊茂強(qiáng)，郭道省，魯璐.衛(wèi)星通信在全球信息柵格中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字通信世界，2012，21（1）：44-47.

[6]韓磊，趙尚弘，李勇軍，等.空間通信協(xié)議及其在衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].光通信技術(shù)，2012，36（11）：15-18.

[7]劉興佳.衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展概述[J].消費(fèi)電子，2012（9）：249.

[8]黃睿.衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用體會(huì)及未來趨勢(shì)展望[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（20）：81.

[9]韋鵬寬.衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨向分析[J].自然科學(xué)：全文版，2016（10）：46.

[10]陳亮.美國(guó)軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展研究[J].通信技術(shù)，2014（4）：354-358.

Development and application of satellite communication technology

Chenzhijian

Guangdong Haige iscreate Technology Co. Ltd, Guangdong Guangzhou 510000

since 1960s, China's first man-made satellite successfully launched independent research, satellite communication technology to achieve rapid development, and large-scale application, has made very great achievement, bring great convenience to people's production, life and other aspects. Satellite communication covers a large area and can realize the large-scale communication network has many ground users, it is not affected by geographical conditions, large communication capacity, stable signal, and the communication cost is not increased with the increase of the distance, is the main carrier of the future development of the communications industry. With the further development and application of satellite communication technology, it not only affects the civil communication market in our country, but also has important practical value in military, scientific research and astronomical fields. With the further application of satellite communication, the problems in its extensive application also need to be further improved, such as higher overall cost, greater attenuation of link transmission and longer extension of link transmission.

satellite communication technology; development; application

TN927.2

A

1009-6434（2017）04-0055-02