宽频卫星通信

日期:2016-06-20 / 人气: / 来源:未知


卫星通信的可用频谱资源很有限,建设宽带网必然要采用更高频率。
宽带卫星业务基本是使用Ku频段和C频段,但Ku频段的应用已经非常拥挤,故计划中的宽带卫星通信网基本是采用Ka频段,通过同步轨道卫星、非静止轨道卫星或两者的混合卫星群系统提供多媒体交互式业务和广播业务。基于此,越来越多的国家把注意力和研究重心放在了Ka频段宽带卫星通信的开发运用上。统计资料显示,目前全球在轨的全Ka频段宽带通信卫星有20余颗,2016年全球Ka频段商用通信卫星将达50颗左右。就我国而言,加紧Ka频段卫星研制及相关应用研究,对于跟踪国际先进卫星通信技术、更好地利用航天技术服务民众生活,其意义十分重大。
 
Ka 频段卫星通信技术己有基础,卫星通信要利用Ka频段必须解决下列关键技术问题:
*克服信号雨衰;
*研制复杂的Ka频段星上处理器;
*保证高速传输的数据没有明显的时延;
*保持星座中有关卫星之间的有效通信;
*通过星上交换进行数据包的路由选择。
国际上特别是欧洲、美国,有关Ka频段卫星通信概念和关键技术的试验工作已做了不少,可以说,现代卫星通信技术的发展已为解决后四项关键技术打下了基础,而降雨对信号的衰减是波长在1~1.5cm之间的Ka频段的特殊问题。由于使用的波长和雨滴的大小相仿,雨滴将使信号发生畸变。目前正在设计的Ka频段的卫星通信系统,因降雨衰减而引起的通信中断平均每月要超过3小时。这就难于满足一般电信用户通信可利用率达到99.9%的要求。
为了克服雨衰问题已提出的解决方法:
(1) 加大天线尺寸和信号功率,但这会增加卫星的成本;
(2) 设立更多的地面终端站,从而使信号能沿多条路径传送,但这会增加地面系统的成本;
(3) 通过控制功率分配,增大对降雨地区的传输功率。采用这个措施会增加卫星的复杂性,特别是提高了对控制软件的要求;
(4) 发展对信号畸变的校正技术;
(5) 采用地面光纤于卫星通信相结合的方式。
Ka频段的卫星通信系统雨衰问题的解决,在一定程度上是服务质量和费用的折衷。若要保证Ka频段卫星通信业务的高可靠性和高利用率,就必须在链路设计中留有一定余量来避免因暴雨造成通信中断。但这种余量在正常的天气情况下却是一种浪费,会导致整个系统的成本增加和终端的价格上升。低轨道卫星星座组网技术积累了经验 以铱星、全球星和ICO为代表的非静止轨道卫星通信系统取得了很大进展,铱星系统已投入了运行。这些系统的建造促进了星座组网、星上处理和星间通信等技术的发展,开发过程中积累的卫星设计能力、卫星制造技术、大卫星系统集成和超大系统管理经验都将直接应用到全球宽带多媒体通信系统。可以说是全球个人移动电话系统奠定了发展全球宽带多媒体卫星通信系统的基础。
 
Ka波段大致上的频率范围是30/20GHz。Ka频段具有可用带宽宽,干扰少(干扰不一定少),设备体积小的特点。因此,Ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清晰度电视(HDTV)、卫星新闻采集(SNG)、VSAT业务、直接到户(DTH)业务及个人卫星通信等新业务提供一种崭新的手段。Ka频段的缺点是雨衰较大,对器件和工艺的要求较高。在Ka频段频音下,Ka用户终端的天线尺寸主要不是受制于天线增益,而是受制于抑制来自其它系统干扰的能力。
KU波段是直播卫星频段,它有很多优点:1、KU波段的频率受国际有关法律保护,并采用多馈源成型波束技术对本国进行有效覆盖 ;2、KU波段频率高,一般在11.7-12.2GHz之间,不易受微波辐射干扰;3、接收KU波段的天线口径尺寸小,便于安装也不易被发现;4、KU频段宽,能传送多种业务与信息;5、KU波段下行转发器发射功率大(大约在100W以上),能量集中,方便接收。其缺点如下:1、KU波速窄,方向性强,因此安装调试过程要认真细致,对噪点明暗和拉横条现象要特别注意,接收信息往往就在它们的附近(或正下或左右)。2、KU波段的雨衰耗较大,如果安装调试时没有考虑雨衰现象,会使接收机输入达不到或超过门限点时,接收机会出现噪波输出(模拟信号)或中断输出(数字信号)。
 
对我国来说,使用国产Ka频段宽带卫星进行多媒体通信的崭新时代并不遥远,呼之欲来,但通信卫星的技术革新永远不会就此停步。当今社会大数据、云计算、多源信息融合、移动互联网、多星组网、陆海空天信息网和信息安全保障等技术的迅速发展,对通信技术提出了更多更新更高的要求,除了要发展Ka频段通信技术以外,也要大力发展光通信、太赫兹和量子通信等技术。

作者:admin


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