卫星通信技术应用及优化论述

卫星通信技术应用及优化论述 摘 要：本文主要的讲述了卫星通信的关键技术以及在一些领域中的应用，最后指出了卫星通信技术的优化，为卫星通信发展奠定了基础。 关键词：卫星通信；关键技术；应用；技术优化一、卫星通信概述 从理论上来说，卫星通信主要是通过利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信的一种卫星通讯方式。卫星通讯的水平如何在很大程度上影响了信号功能和水平。就目前来说，卫星通讯在国际通信、国内通信、国防通信、移动通信、广播电视等领域内，卫星通信技术正在迅速的发展，并已经成为世界电信结构中的重要组成部分。 卫星通信是一种微波中继通信，作为中继站，与发、收信地球站共同组成卫星通信链路。 目前的卫星通信系统，主要有固定业务的卫星系统（FSS），移动业务的卫星系统（MSS），和广播业务的卫星系统（BSS），它们的组成部分不全都是相同的。一般的卫星通信系统是由空间阶段和地面阶段两个范围组成的，其中控制和管理卫星的检测站包含在空间段部分内。 卫星通信技术是现代通信技术不断发展的重要成就，也是航空航天技术运用到实践中的重要方面。它具有容量大、覆盖面广、频带宽、稳定性灵活性强等优点。四十多年以来，它在国际国内通信、军事民用通信等领域得到了比较广泛的应用。 二、卫星通信系统的特点 2.1 下行广播，覆盖范围广。 对地面的情况如高山海洋等不敏感，适用于在业务量比较稀少的地区提供大范围的覆盖，在覆盖区内的任意点均可以进行通信，而且成本与距离无关； 2.2 工作频带宽。 可用频段从150MHz30GHz。目前已经开始开发0、v波段（4050GHz）。ka波段甚至可以支持l55Mb可s的数据业务； 2.3 通信质量好。 卫星通信中电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定。虽然在大气层内的传播会受到天气的影响，但仍然是一种可靠性很高的通信系统； 2.4 网络建设速度快、成本低。 除建地面站外，无需地面施工。运行维护费用低； 2.5 信号传输时延大。 高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断； 2.6控制复杂。 由于卫星通信系统中所有链路均是无线链路，而且卫星的位置还可能处于不断变化中，因此控制系统也较为复杂。控制方式有星间协商和地面集中控制两种。 三、卫星通信关键技术分析 3.1 数据压缩技术。 目前，数据压缩技术已经在数据处理中运用地非常成熟。数据压缩可分为静态数据压缩和动态数据压缩，无论是哪种数据压缩，其在时间、频带、能量上给通信系统带了比较高的效率。MPEG62设计采用了面向对象的方法，目前已被多媒体卫星通信系统普遍应用。 3.2 智能卫星天线系统。 通常情况下，根据需要要求通信系统的带宽在2500MHz以上，因此，Ku甚至Q和V波段都被多媒体通信系统的使用。但是，雨衰比较严重的就是K以上波段，此时卫星功率受到限制。因此，对智能高性能天线的研究是非常重要的，采用多波束快速跳变系统，能够构成较大范围的多波束覆盖。蜂窝式天线覆盖图可在低轨道系统中地面接收天线做同频再用使用，并且具有跟踪功能。同步轨道系统形成蜂窝式覆盖图可用多馈源或相控阵天线类进行。 3.3 卫星激光通信技术。 未来对卫星通信数据率要求较高，要求其达到数百或数千Mbit/s，因此，激光通信技术在此时是非常重要的。激光通信技术主要在卫星网星际互联中应用。由于星际通信工作是在外层空间，可以将其激光的优点充分发挥出来，星际通信是不受大气层影响。全球卫星通信中“双跳”法能够带来信号长时延，为了减少这一状况，采用“星际激光链路”技术。卫星激光通信技术将为未来的卫星带来较快的发展。 四、卫星通信技术的应用 4.1卫星通信技术在广播电视领域中的应用。我国是一个人口众多的国家，由于人口的基数较大。我国的电视节目虽然数量众多，但是规模偏小，是处于发展的前期，潜力巨大。我国各类电视数目虽然较多，但是供于村村通的节目也就44套，而且我国单收设备也就才百万多台。虽然我国现在处于发展阶段，和一些发达国家相比有很大的差距，但是随着我国发展的不断深入，我国一定也会达到、甚至超过这样的水平，所以我国卫星通信技术在电视广播领域中的应用的前景是巨大的。目前，我国政府以及一些电视领域中的专家普遍表示我国发展卫星电视直播的业务已经成熟，我国已经获得了发展DBs的轨位和频道，而且我国在发展村村通的时候又有了一定的卫星广播的经验，并且得到了广大人民的支持，现在我国自行研制的RD已经进入市场。在不久的将来我国将通过卫星传输和广播的电视会进一步的覆盖更多的人，数百套的电视节目可以任由普通民众来选择。 4.2卫星通信技术在计算机网络领域中的应用。卫星通讯技术在计算机网络中的应用主要就是提供宽带网络。而提供网络宽带属于卫星固定通信业务。目前国际上卫星宽带业务发展主要体现在两个方面，第一就是在原有的VSAT技术的基础上研发新的产品并利用现有的频段卫星资源，快速的建立起宽带连接，以满足用户的需求，这一种是在和地面宽带业务的竞争中来获得自己的生存空间；而另外一种是积极的发展高频段的新型卫星宽带通信系统，来适应新业务的要求，这一种是和地面相辅相成的。我国目前的状况，就是首先要积极的发展卫星宽带通信业务，国内的电信经营商应该根据不同客户的需求提供不同的业务；其次就是跟踪国外再见的新型的卫星宽带通信系统；最后建立起自己的卫星宽带通信系统。 五、卫星通信技术的优化 5.1 采用合理的卫星轨道 通信质量的优劣主要取决于距离的长短，由于卫星本身存在在外太空中，与地球的距离是通信质量受限的原因。为了避免距离问题造成的限制，可以利用地轨道卫星解决，缓解距离问题带来的困难。使用高轨道卫星可以减少卫星的使用数量，同时把卫星覆盖的范围变大，但是换成低轨道卫星的话，卫星数量增加的同时可以将地球的覆盖面积变大，低轨道卫星的使用可以使得卫星体积变小，轨道的范围也会变小，这样可以不断的缓解微波因为距离的问题而产生延时的缺点。同时，数量的增加和高轨道的同步卫星相比较，可以较少盲区的范围和区域。增加卫星的数量本身就是一项技术性的活动，所以需要技术人员有完善的计划才可以实施。 5.2 采用合理的网络拓扑结构 卫星通信技术的优化主要是指在成本方面的优化和节约，这点也是从经济学的角度考虑。首先针对卫星的网络拓扑结构分析，选择最优的结构，方面信息的采集和处理。其中包括有三种形式的网络拓扑结构，分别是星状网，网状网以及混合网。三种形式合适的范围和状况都是不同的，各有其优缺点，因此在选择合适方式中需要高瞻远瞩。 5.3 优化卫星通信的调制和编码技术 在优化卫星通信的技术方面需要了解和熟悉调制和编码的技术，通信技术中这两点是应用广泛的技术，需要在卫星通信技术中应用恰当。调制技术是需要和差错控制技术结合在一起利用的，这样可以保证了信息的可靠传输和有效传输，为通信的质量提供一定的保障。对于信道的编码技术也是在卫星通信技术中引起注意的。对于任何通信技术，在调制和编码上的要求都是很高的，为了保障卫星通信技术的不断发展，这两个方面的技术发展直接制约着卫星通信技术的不断更新和进步。优化卫星通信技术的根本是能够