衛(wèi)星通信發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望

田有朋 李紅超 中國(guó)人民解放軍31032 部隊(duì)

衛(wèi)星通信具有覆蓋區(qū)域大，通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大，信道質(zhì)量好、傳輸性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，不僅在軍事領(lǐng)域具有強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)人類生產(chǎn)、生活的其它領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。本文基于衛(wèi)星通訊的特點(diǎn)及重要作用，就其發(fā)展現(xiàn)狀和前景進(jìn)行一些探討。

1 衛(wèi)星通信相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 調(diào)制解調(diào)技術(shù)

QPSK、OQPSK 等是衛(wèi)星通信中最常用的調(diào)制方式，近年來(lái)，高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笸苿?dòng)了高階調(diào)制方式的研究與應(yīng)用，其中APSK調(diào)制在衛(wèi)星電視廣播及衛(wèi)星寬帶移動(dòng)通信中具有良好的應(yīng)用前景。

格形編碼調(diào)制-TCM 將信道編碼與調(diào)制整合在一起，在不降低頻帶及功率效率的情況下，能夠獲得良好的編碼增益，在原理上是一種很好的體制，但其譯碼復(fù)雜度較高且不便于再級(jí)聯(lián)外碼以進(jìn)一步降低誤碼率，因此應(yīng)用并不廣泛。多載波調(diào)制方式OFDM 由于其抗多徑衰落能力強(qiáng)而在地面蜂窩網(wǎng)移動(dòng)通信中成為重要的調(diào)制技術(shù)，目前，OFDM 已經(jīng)成功應(yīng)用于在衛(wèi)星與地面基站相結(jié)合的移動(dòng)數(shù)字電視廣播系統(tǒng)中并已形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 糾錯(cuò)編碼技術(shù)

BER 即信息傳輸?shù)恼`比特率，各類通信業(yè)務(wù)對(duì)此都有最高限度要求。在數(shù)據(jù)傳輸和解調(diào)后達(dá)到最高誤比特率限度要求需要很高的鏈路信噪比，對(duì)發(fā)射功率會(huì)存在很大浪費(fèi)。采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)與調(diào)制結(jié)合，只須損失極小的頻帶效率就可以使數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼`比特率降低若干數(shù)量級(jí)，獲得良好的編碼增益。并行級(jí)聯(lián)形式的Turbo 碼和低密度奇偶效驗(yàn)碼LDPC 是目前最為先進(jìn)的兩種信道編碼算法。這種信道編碼算法的突出特點(diǎn)是結(jié)合了比特交織技術(shù)，能有效地糾正突發(fā)錯(cuò)誤且譯碼門限比卷積碼更低，能在較高的碼率下獲得較大的編碼增益。

1.3 擴(kuò)頻通信技術(shù)

擴(kuò)頻通信是為克服衛(wèi)星通信信道開放特性所導(dǎo)致的隱蔽性差、抗干擾能力弱等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的一種技術(shù)。因此該技術(shù)主要應(yīng)用于隱蔽通信和軍事抗干擾通信。基于DSSS 利用GEO 衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器可構(gòu)成隱蔽性很強(qiáng)的重疊通信系統(tǒng)，將功率譜密度極低的DSSS 信號(hào)重疊在其他正在進(jìn)行通信的強(qiáng)信號(hào)之上進(jìn)行較低比特率的通信，則信號(hào)具有高度的隱蔽性。跳頻（FH）比DSSS 更容易將信號(hào)頻譜擴(kuò)展到更寬的頻率范圍，可獲得更高的處理增益。只要跳頻范圍足夠?qū)?、跳速足夠快，再配合衛(wèi)星多波束天線技術(shù)從空間躲避可能的干擾，通信的安全性就有充分的保障。

1.4 多址復(fù)用技術(shù)

無(wú)線通信的4 種基本多址方式為頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)多址(Aloha)，其中Aloha常常用于多址接入的呼叫申請(qǐng)。多址方式對(duì)應(yīng)的復(fù)用方式為FDM、TDM、CDM 及其組合也常常伴隨著相應(yīng)的多址方式出現(xiàn)。FDMA 因其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而最早在衛(wèi)星通信中得到廣泛應(yīng)用，而將FDMA 與TDMA 相結(jié)合，形成多頻TDMA 即MF-TDMA，則是擴(kuò)大用戶容量的一條有效途徑。MF-TDMA 既適于基于透明轉(zhuǎn)發(fā)器構(gòu)成的系統(tǒng)，也適于有星上處理的系統(tǒng)，因此將有長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用。

1.5 空間激光通信技術(shù)

空間激光通信技術(shù)是指用激光束作為信息載體在自由空間進(jìn)行通信，既可作為衛(wèi)星間的高速傳輸鏈路，也可作為衛(wèi)星與地面站之間的通信鏈路?？臻g激光通信的主要優(yōu)點(diǎn)是：通信容量大、功耗低、可靠性高、保密性好、發(fā)射機(jī)體積小和質(zhì)量輕。美國(guó)在新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)中均采用了星間激光通信鏈路來(lái)提高系統(tǒng)的性能；我國(guó)空間激光通信研究已在地面和海上進(jìn)行過(guò)成功實(shí)驗(yàn)，用于衛(wèi)星鏈路的研究正在進(jìn)行。

2 衛(wèi)星通信的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

衛(wèi)星通信的應(yīng)用主要還是在軍事領(lǐng)域。由于衛(wèi)星通信所具有的特點(diǎn)及獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注，尤其是隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)信息化程度的不斷提升，軍用通信衛(wèi)星正成為現(xiàn)代軍事領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。目前，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家均擁有較為成熟的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如美國(guó)國(guó)防衛(wèi)星通信系統(tǒng)DSCS 以及WGS；英國(guó)的新一代軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)Skynet-5；法軍的新一代通信衛(wèi)星系統(tǒng)的Syracuse-3 等。

衛(wèi)星通信在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家早已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，衛(wèi)星通信的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)滞晟?。我?guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要還是由國(guó)有資本組織運(yùn)作，基本是由軍用衛(wèi)星通信發(fā)展所帶動(dòng)。就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的發(fā)展尚存在一些技術(shù)短板，所擁有的核心專利也比較少，這使得我國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位，尤其是在民用衛(wèi)星通信領(lǐng)域，市場(chǎng)基本被國(guó)外公司所占據(jù)。

3 衛(wèi)星通信的前景展望

地面移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使得衛(wèi)星通信在民用領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)較為緩慢，但衛(wèi)星通信所具有的無(wú)疑覆蓋等優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑使其始終具備發(fā)展的潛力。目前，衛(wèi)星通信接入因特網(wǎng)仍是一些國(guó)際通信企業(yè)的重要研究方向，谷歌公司、Space X 公司等在此方面均提出了各自的發(fā)展計(jì)劃，由此可見，衛(wèi)星通信除軍事領(lǐng)域的應(yīng)用外，未來(lái)的發(fā)展前景勢(shì)必將集中在民用領(lǐng)域即因特網(wǎng)接入方面，雖然從當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信接入因特網(wǎng)在短期內(nèi)仍是地面覆蓋不足的一種補(bǔ)充，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，民用衛(wèi)星通信在規(guī)模和實(shí)際效益將會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)軍用衛(wèi)星通信。