卫星通信的近期发展与前景展望

刘 成

国家新闻出版广电总局无线电台管理局

卫星通信的近期发展与前景展望

刘 成

国家新闻出版广电总局无线电台管理局

随着卫星通信的进一步运用，卫星通信可以无缝覆盖三维空间，适合多个固定或移动用户及固定与移动用户之间信息的传递，因此广泛应用于国内，国际通信，军事通信，电视广播等领域。卫星通信在广泛运用中所存在的问题也需要进一步加强改进，比如整体成本较高、链路传输衰减大，链路传输时延长等。基于此，文章就卫星通信的近期发展与前景展望进行简要的分析，希望可以提供一个借鉴。

卫星通信；近期发展；前景展望

1.卫星通信系统的工作原理及基本组成

卫星通信系统主要由以下几个部分组成，分别为测控系统，通信卫星，监管系统及地球站，其中测控系统负责测量和控制通信卫星的运行轨迹，起着中继站作用的通信卫星，接收所有地面站发来的射频信号，然后经过放大和变频处理，将信息传送到地球站，地球站的功能是将要传送的基带信号经过处理变为射频信号，发送给通信卫星，接收卫星信号并解调出对应传送的基带信号，并将该信号通过地面网络传给用户，监管的职责是确保整个系统的安全性和稳定性，对应的组成框图如图1。

图1 卫星通信系统基本组成框图

2.卫星通信的发展现状

按照各方面所进行业务的不同，把卫星通信分为三种：(1)宽带卫星通信相关的业务系统；(2)卫星通信相关的业务系统；(3)卫星移动通信相关的业务系统。到现在为止，这些方面的卫星通信系统也都能够得到相应的应用，以下就是这些系统现状进行一些介绍。

2.1 宽带卫星通信及其系统

宽带卫星通信一般来说就是把通信卫星用来作为一个中继站，就可以在各个地面站进行相关的通信，它就是把宽带业务以及相关的卫星通信拿来使他们能够有效地结合在一起，当然这也是现在的卫星通信所需要进行发展的一个重要业务。

2.2 卫星固定通信及系统

固定通信作为作为卫星通信中的传统业务之一，应用范围较广，应用方面有电信服务、广播电视、内部专网、数据收集等方面。根据速率的不同，可以把卫星固定业务分为两类，一类是窄带业务，一类是宽带业务。窄带业务的特点是：窄带通过话音和低俗数据业务推动自身发展，相对来说发展较为缓慢；与之形成鲜明对比的是宽带业务取得了不错的发展，在宽带业务中，IP业务发展尤为迅速。如：电视会议、远程医疗、通信传播等。据数据统计分析可得，近些年进来，话音业务占的比重越来越低，占到14%左右，视频业务所占比重大幅增加，占到62%，其他24%为传统型数据业务。

卫星固定通信，近些年来取得了不错的发展，其具有以下方面的特点：①从组网方式来看，实现了点到点的通信方式向点到多的通信方式转变的过程，具体方面如数据采集、数据分发等；②从技术标准上来看，由原先的没有统一标准的VSAT体系逐步转化为DVB体系和TCP/IP协议。

2.3 卫星移动通信及系统

卫星移动通信是一种帮助用户之间实现相互通信的一种通信方式，其中可是实现移动用户与移动用户之间的通信、移动用户与固定电话之间的通信等。它一般会利用通信卫星作为其信号中继站，它既具有传统卫星固定通信的特点，又具有地面移动通信的特点。具体到表现形式上，一方面它可以它可以作为卫星通信系统提供强大的移动业务，另一方面它也是一个移动通信系统，利用卫星中继站实现通信系统功能。现对国际目前使用范围广，影响力大的卫星系统作一介绍如下。

Inmarsat系统，名为国际海事卫星系统，它通过静止轨道提供全球范围内的通信系统，它的经营者是国际海事组织者。BGAN系统是Inmarsat系统的第四代业务简称，它具有强大的功能，可以借助手持终端而向全球范围内的客户提供话音和宽带数据，并且提供速率稳定高效。Thuraya系统是一个静止且具有一定区域性的卫星移动通信系统，是一个阿联酋卫星通信公司建立。其卫星网络信号覆盖面积广，基本上覆盖了整个欧洲和其他一些洲和地区，在世界范围内有120个国际、28亿人次使用此卫星系统。并且，其提供的内容功能多样，有语音、数据、定位等功能。

3.卫星通信相关技术分析

3.1 调制解调技术

卫星通信中最常用的调制方式是QPSK、OQPSK和π/4DQPSK等，近年来，高速数据传输的需求与转发器资源紧缺推动了8PSK、16APSK、16QAM等高阶调制方式的研究与应用。其中APSK调制因其星座中所含幅度和相位信息是变量可分离的，可以采用简单的预失真法进行幅度非线性矫正而不影响相位特性，使之在透明转发这种高阶调制信号时的功率效率不明显降低。因此，APSK调制在卫星电视广播中得到应用，在卫星宽带移动通信中也有很好的应用前景。

3.2 纠错编码技术

在卫星通信的前期发展中，使用最为广泛的信道编码是由卷积码作为内码、RS码作为外码的串行级联码。这是因为卷积码实现简单、译码门限较低，而RS码的译码复杂度低，在输入信息误码率较高时能获得较高的编码增益，例如，3/4卷积码与RS编码级联情况下在达到BER=10-7时可获得5.2dB编码增益。

3.3 扩频通信技术

卫星通信信道开放性的特点带来的隐蔽性差、抗干扰能力弱等缺点，可采用扩频技术克服，因此扩频通信主要用于隐蔽通信和抗干扰军事通信。扩频主要有直接序列扩频(DSSS，directsequencespectrumspreading)、跳变频率(FH，frequencyhopping)、跳变时间和线性调频等4种基本工作方式。跳频(FH)通信中，发送端将调制信号的载波频率在很宽的频率范围中按照某种秘密约定的跳频图案进行跳变，接收端采用同样跳变的本地振荡进行正交下变频，变回为零中频信号再进行基带解调、符号判决和译码。因此FH比DSSS更容易将信号频谱扩展到更宽的频率范围，可获得更高的处理增益。

3.4 多址和复用技术

所谓多址(multipleaccess)是指某个站从它接收到的多路信号中区分各路信号来自哪个站点，并根据需要选择其中一路或几路进行接收处理；也可以是某一站以某种信道复用方式广播地发送多路信号，让其他各站能按需选择其中一路或几路信号进行接收处理。所谓复用即多路复用(multiplexing)，是指多个数据流的数字调制信号共享一条信道进行传输时的信道共享方法。

4.卫星通信的发展前景

在当今的时代，有线电信网络、计算机局域网络和有线电视网络已实现有效的合并，形成了骨干通信网络。而地面移动通信蜂窝网，则是通过无线核心网络与骨干网互联，实现通信资源的整合运用。

在卫星通信的发展过程中，基于Ka频率段的LEO卫星群蜂窝网的发展，不仅增加了可用频率资源，还带来了通信容量的大幅增加。如此，对降低用户端的成本有着显著的效应，且突显了卫星通信的无缝覆盖优势。其在国际民用通信中占据了较大的比例，但这种模式在我国的运用又存在着一些差异。我国基于4G的地面蜂窝网，占据了民用通信市场的半壁江山，与国外大多数国家相比有着很大的差异。而卫星通信的接入因特网，其竞争力还远不如4G，因为其覆盖的密度与4G相比还差了几个数量级。所以，尽管国际上正在研发小卫星群支持因特网接入，相关技术尚未处于尝试阶段，但可以预见其仅能在国外占据一定的市场份额，而我国民用通信市场依然是4G的天下。

值得一提的是，在我国，卫星通信实现与因特网直接对接成功的运用，实现了卫星通信系统对地面网络的全覆盖，卫星通信的无缝覆盖优势依然具有较高的实用价值和社会意义，这与市场份额的占有量并无直接的相关性。要衡量卫星通信的社会价值和使用价值，需要从通信的前景发展需求细细考量。因此，我们仍需要以更加强大的创新意识和创新勇气去迎接所遇见的竞争与挑战。且我国卫星通信由政府主导的模式，也应尽快转变为以市场为主导的模式，如此，才能在全球化的竞争中，取得一席之地并获得长足的发展。

总之，卫星通信产业影响着人们生活的方方面面，同时在国家战略层次上也是需要不断推进研发的产业。因此，卫星通信的发展无疑是前途光明而且意义重大的。我们应该以更强的创新意识和更大的创新勇气去迎接竞争和挑战。

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[3]董恩奇，刘珍宝，胡俊炜.卫星通信技术发展应用[J].艺术科技，2016，09：299.