《卫星通信作业.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卫星通信作业.（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 卫星通信技术的发展 卫星通信技术的发展 姓名：贺文孝 班级：通信三班 学号: 1306020319 指导老师: 沈明威/王峰 电话：15651627324 20 世纪 60 年代以来，卫星通信迅速发展，在军事和民用领域得到了十分广泛的应用；7080 年代达到了鼎盛时期。80 年代末、90 年代以后，由于光纤通信和地面蜂窝移动通信的崛起，传统的国际、国内长途通信和陆地移动通信业务已不再属于卫星通信的主要领地。在接下来的相互竞争、互为补充的发展中，卫星通信扬长避短，重新找到了自己的位置。近几年来，卫星通信在美、欧、日等发达国家实现了产业化和国际化，年收入达 900 多亿美元，年均增长率高达 13
2、。毫无疑问，在军事应用中，卫星通信仍然是其主要的通信手段，是其他通信手段所不能取代的；在经济、政治和文化领域中，卫星通信不仅有效地补充了其他通信手段的不足或不能（如海事、远程航空的通信等），而且作为大众传媒（如视频和音频广播），“最后一公里到户”的接入，防灾、救灾、处理突发事件的应急通信等，均大有作为。此外，近年来深空探测和载人航天活动的频繁活动，极大促进了卫星通信的发展，也是一大亮点。 总之，在社会需求牵引和技术发展推动的双重作用下，21 世纪的卫星通信正在向一个新的水平攀升，许多新技术或发展动向自然引起人们的关注。本文拟就当前卫星通信技术的若干热点作一些概括和综述，宽带卫星通信的基本概念：
3、宽带卫星通信是指利用通信卫星作为中继站在地面站之间转发高速率通信业务，是宽带业务需求与现代卫星通信技术相结合的产物，也是当前卫星通信的主要发展方向之一。作为宽带卫星通信系统中继节点的宽带通信卫星（也称多媒体卫星）一般具有较宽的带宽、很高的 EIRP（等效全向辐射功率）和 G/T（品质因数）值，并且通常具备星上处理和交换能力。利用宽带通信卫星可以向 USAT（极小口径终端）提供双向高速因特网接入和多媒体业务。需要说明的是，由于卫星的带宽容量远小于光纤线路，后者的通信容量通常以吉比特每秒来计；而对于卫星通信来说，信道速率达到几十兆比特每秒以上一般就可称为宽带通信。宽带卫星通信系统的发展现状及典型应
4、用：追溯卫星通信的发展史，其一出现就进入了宽带应用模拟电视传送，近些年又应用于数字电视、卫星直播电视等（如美国的 Direc TV、Echostar，欧洲 Eutelsat 的 Hot Bird 等）。但其“现代化”则是伴随着 IP 技术的出现而出现的，尤其是因特网的广泛使用加速了现代宽带卫星通信的发展步伐。从 20 世纪 90 年代起，全球陆续提出了许多个宽带卫星通信系统，其中既有采用对地静止轨道（GSO）卫星作为中继节点（如美国的 Direct PC 和Spaceway），也有采用非对地静止轨道（NGSO）卫星作为中继节点的（如 Teledesic 和 Skybridge）。文献1给出了国
5、际上提出的比较有代表性的宽带卫星通信系统的主要特性并进行了分析。但是由于受到地面光纤通信网迅速发展以及“铱”系统等商业运作失败的影响，这些被提出的系统至今没有一个真正投入应用。由于专门建设一个覆盖全球的宽带卫星通信系统需要很大的投资，市场风险极大，尤其是采用NGSO 卫星星座的低轨道宽带卫星通信系统。因此，先发射一颗宽带 GSO 卫星建立一个区域性宽带卫星通信系统来解决卫星宽带接入问题是一种明智的选择。基于此，泰国的 Shin 卫星公司（SSA）在2005 年正式发射了一颗宽带通信卫星（IPSTAR-1）来提供区域性宽带卫星通信业务。图 1 给出了IPSTAR-1 卫星的波束覆盖图，表 1 给
6、出了该卫星及系统的主要技术特性2。从图 1 和表 1 看到，该系统是一个区域性宽带卫星通信系统，能够解决亚太地区用户通过卫星实现宽带接入的问题，当然其商业运作能否成功还有待时间的检验。宽带卫星通信系统需解决的主要技术问题：卫星通信内在的大覆盖范围、以广播和组播模式工作的特性，使得它们能够提供高速因特网连接和多媒体远距离传输。但要发挥这些优势，除了人们所熟知的采用大型星载可展开式天线和多波束相控阵天线、增大卫星功率和带宽、使用更高效的星上电源系统、采用更先进的高效调制和编码技术等常规措施外，还有下列一些技术问题需要解决：1) 宽带卫星通信系统空中接口的标准化2) 星上处理及交换技术3) 卫星 I
7、P（IPo S）技术4) 服务质量（Qo S）5) 降雨损耗卫星移动通信的基本概念：卫星移动通信是指利用通信卫星作中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互通信的一种通信方式。它是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。从表现形式来看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个采用卫星作中继站的移动通信系统，所利用的卫星既可以是 GSO 卫星，也可以是 NGSO 卫星，如中等高度地球轨道（MEO）、低高度地球轨道（LEO）和高椭圆轨道（HEO）卫星等。虽然世界上地面通信网络已趋于完善，但受地理条件和经济因素的限制，地面蜂窝系统不可能达到全球无缝覆盖。以我国为例，在偏远地区，
8、地面网络的广泛覆盖仍然遥遥无期；在沿海岛屿众多的地方，建设地面网络非常困难；在发达地区的某些偏远地方同样没有地面蜂窝网的覆盖；野外勘探，飞机，远洋运输船只，远离城市的旅游探险者，以及紧急搜索、救援人员等都需要一种不受地域、天气限制的移动通信手段；西部地区疆域广阔，但多为荒漠和戈壁，人烟稀少，卫星移动通信将显示出独具的优势；尤其是发生重大毁灭性自然灾害的地区，地面网络多数会遭到破坏，而卫星移动通信可能是惟一幸存的通信手段。所以，卫星移动通信是一种大有可为的通信方式，具有广阔的应用前景。需要指出的是，卫星移动通信系统是作为地面蜂窝系统的补充而存在的，主要用于满足低业务密度的应用环境。卫星波束如同能
9、覆盖许多个不同类型蜂窝小区的“伞”，可用来覆盖相邻地面蜂窝网之间的缝隙、地面蜂窝网不能覆盖的区域、为暂时过载的小区提供补充通信业务等。国内外发展概况：至今我国尚无自建的民用卫星移动通信系统，国际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括：1) 对地静止轨道（GSO）卫星移动通信系统提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际海事卫星（Inmarsat）系统；提供区域覆盖的卫星移动通信系统有北美移动卫星（MSAT）系统、亚洲蜂窝卫星（ACe S）系统、瑟拉亚卫星（Thuraya）系统；提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫星（N-STAR）系统和澳大利亚卫星（Optus）系统等。其中波束覆盖我国的系统有
10、Inmarsat 和 ACe S。国际海事卫星（Inmarsat）系统是由国际海事组织经营的全球卫星移动通信系统。自 1982 年开始经营以来，全球使用该系统的国家已超过 160 个，用户从初期的 900 多个海上用户已发展到今天包括陆地和航空在内的 29 万多个用户。为了满足不断增长业务的需要，已开始发射第四代海事卫星。第四代卫星为 1 个全球波束、19 个宽波束和 228 个点波束。提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度为 67d BW（点波束），其 IP 业务最高速率可达432kbits，可应用于互联网、移动多媒体、电视会议等多种业务。2) 非静止轨道（NGSO）卫星移动通信系统提出的方
11、案很多，真正发射组网进行运营的只有 3 个：铱（Iridium）、全球星（Globalstar）和轨卫星通信技术的新发展一些典型的卫星系统： 海事卫星通信系统(Inmarsat)1,19,46 Inmarsat 是由国际海事卫星组织(Inmarsat) 自1970 年代开始发展的卫星移动通信系统，后来改制为股份制公司管理。从 Inmarsat-1 至 Inmarsat-5 共发展了 5 代，当前主要用后三代，共有 11 颗 GEO 卫星在轨运行，可覆盖全球除两极区之外的全部地区。Inmarsat-4 卫星装有一个 20 m 口径的多波束可展开天线，形成一个全球波束、19 个宽点波束和228 个
12、窄点波束，用户上行链路频率为 1 626.5 1 660.5 MHz，下行链路频率为 1 5251 559MHz。2005 年推出 BGAN(broadband global area network)业务，实现了从模拟向数字、从话音向数据、从传统电路交换向因特网业务、从窄带低速数据向宽带高速数据的转化，最高速率可达 492 kbit/s。可为全球几乎任何地方提供高速网络数据传输、移动视频、视频会议、传真、电子邮件和局域网接入等业务及多种附加功能。详见 www.inmarsat.org。由 Inmarsat 和欧洲航天局(ESA)联合主办的BGAN-X 项目已将终端类型扩展到 11 种，包括
13、3种航空、3 种海上和 2 种陆地汽车应用，它们使用全向及定向性天线。BGAN 仅对陆地便携终端提供点对点通信，而 BGAN-X 把该业务扩展至船舶和飞机，还包括多播业务。详见 http:/ 将由 3 颗卫星组成全球高速移动网络(Global Xpress)，每颗卫星提供89 个Ka 波段波束，最高上下行速率可分别达 5 Mbit/s 和 50 Mbit/s，而用户终端仅为 i Pad 大小。使用 i Direct 调制解调器，结合了高效的 DVB-S2，前向链路采用 TDMA 接入，回传链路采用自适应调制和编码，优化了信道利用率。Global Xpress 现已建成，总的吞吐率超过 100
14、Gbit/s，信息传输速率将达 50 Gbit/s，相当于以前的 BGAN 业务量的 10 倍。 铱星移动通信系统1,47 铱(Iridium)系统是一个基于 LEO 卫星群的全球移动通信系统，由美国 Motorola 公司牵头、多个国家(包括我国)的 19 个公司或单位投资 57 亿美元创建，是世界上第一个真正覆盖全球、支持手持式电话机的个人通信系统。1998 年 11 月开始运营，不久后宣布破产重组，重组后的新“铱”星公司以2500 万美元购买了铱星系统的资产，并与美国国防部签订为期二年合同，为军方提供 2 万用户服务。2001 年 3 月重新开始商业运营，用户数量平均每月新增 2 000
15、3000 个。截至 2006 年 5 月，全球用户数量已达 14.8 万户，其中商业、军事用户分别占80%、20%。铱系统的星座由分布在 6 个轨道面上的 66 颗卫星组成，每个轨道面 11 颗星，轨道高度 780 km。每颗星的太阳能电池 1.2 k W/50Ah，射频功率 400 W；采用再生式 OBP，星上分组交换，每个卫星有 4 条Ka 频段的星际链路与前后左右卫星相连。用户链路采用 L 频段 1 621.351 626.5 MHz；每颗卫星用 3 个 16 波束相控阵天线产生 48 个蜂窝波束，以 12 小区簇方式分配频率。总容量为 3 840 路(实际实现 1 100 路)全双工信道，话音采用 2.4 kbit/s 的多带激励声码器，编码后速率为 4.8 kbit/s
