對衛(wèi)星通信技術(shù)的新發(fā)展分析論文
自20世紀(jì)90年代以來，衛(wèi)星移動(dòng)通信的迅速發(fā)展促進(jìn)了天線技術(shù)的進(jìn)步，衛(wèi)星通信以其通信容量大、覆蓋范圍廣以及組網(wǎng)方便迅速等多種優(yōu)勢成為建立全球個(gè)人通信必不可少的關(guān)鍵。在這篇文章中，主要通過對衛(wèi)星通信技術(shù)的新發(fā)展進(jìn)行分析并闡述。
1 衛(wèi)星通信的定義
衛(wèi)星通信系統(tǒng)是由通信衛(wèi)星以及經(jīng)該衛(wèi)星連通的地球站這兩個(gè)主要部分組成。目前全球衛(wèi)星系統(tǒng)中最常用的形體就是靜止通信衛(wèi)星，這種衛(wèi)星是通過把通信衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空35860km的高度上，使衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向與地球的自轉(zhuǎn)方向保持一致，同時(shí)使衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期能夠與地球的自轉(zhuǎn)時(shí)間相等，這樣就可以保持同步運(yùn)行的狀態(tài)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)還可以說成是把衛(wèi)星作為信號的中繼站來接收并轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)地面站間的微波信號的通信系統(tǒng)。用戶端、地面端以及衛(wèi)星端三者組成了一個(gè)完整的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這三者中，衛(wèi)星端在微波通信的傳遞過程中所起的作用就是充當(dāng)中轉(zhuǎn)站，主要包括衛(wèi)星母體的衛(wèi)星星體以及星載設(shè)備在空中所接收到的來自地面站的電磁波，通過放大再發(fā)送到另外一個(gè)地面站。因此人們通過連接網(wǎng)絡(luò)的用戶端從地面站傳送出入衛(wèi)星系統(tǒng)的微波信號，從而形成了一種寬泛而且復(fù)雜的通信鏈接。除此之外，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的覆蓋范圍也是非常廣的，我們在衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何地點(diǎn)都可以順利進(jìn)行通信，而且還不會(huì)因?yàn)榫嚯x的遠(yuǎn)近而影響通信信號。其中衛(wèi)星通信的電磁波主要是在大氣層以外的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行傳播，因?yàn)槲⒉▊鬟f的性質(zhì)比較穩(wěn)定，也就使得衛(wèi)星通信的通信質(zhì)量非常好，而且工作頻帶寬。盡管在大氣層內(nèi)部傳播的電波會(huì)受到天氣的影響，但還是可以保持信號的穩(wěn)定和通信的可靠性。但是我們需要十分注意的是，在衛(wèi)星運(yùn)行到高空軌道上進(jìn)行雙向傳輸時(shí)，其傳遞速率就會(huì)推遲到秒級，因此電磁波的精確度就會(huì)下降。比較明顯的體現(xiàn)方式是，我們在進(jìn)行語音通話時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的中斷現(xiàn)象。因?yàn)樾l(wèi)星在高空上的位置是按照已經(jīng)預(yù)定好的軌跡運(yùn)行的，所以，衛(wèi)星一直處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的線路連接都采用無線鏈路，由于系統(tǒng)內(nèi)容復(fù)雜而不好操作。
2 衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)
衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)是非常多的，主要有：①通信容量大，傳輸頻帶寬。衛(wèi)星通信有非常寬的頻率范圍，一般情況下使用的是1～10kMHZ的微波波段，能夠?qū)崿F(xiàn)在兩點(diǎn)間提供幾百甚至幾千上萬條的話路，提供每秒幾十兆比特甚至高達(dá)每秒一百多兆比特的中高速數(shù)據(jù)通道，還可以傳輸好幾路電視。②電波覆蓋面積大，能夠?qū)崿F(xiàn)多址通信。在衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)內(nèi)的通信距離一般最遠(yuǎn)為18000km，在覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶都能夠通過通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接，進(jìn)行即時(shí)通信。③通信質(zhì)量高而且穩(wěn)定性好。主要因?yàn)樾l(wèi)星鏈路大部分都是在大氣層以下的宇宙空間，屬于恒參信道，傳輸損耗小而且電波傳播穩(wěn)定，一般情況下不會(huì)受到通信兩點(diǎn)間的各種自然環(huán)境以及一些人為因素的影響。而且在發(fā)生核爆甚至磁暴的情況下，還可以維持正常的通信，這就是它運(yùn)用廣泛的一個(gè)重要因素。
3 通信衛(wèi)星的新技術(shù)
衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷前進(jìn)的，目前，從通信衛(wèi)星的發(fā)展情況來看，靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)仍然占據(jù)主流地位，同時(shí)各種軌道上的中、小衛(wèi)星也在不斷地發(fā)展。衛(wèi)星資源的使用具有更大的靈活性，同時(shí)還促進(jìn)了寬帶多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，還能夠與地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)地融合。技術(shù)革新主要有衛(wèi)星的有效載荷技術(shù)。通信衛(wèi)星的有效載荷是天線和轉(zhuǎn)發(fā)器。衛(wèi)星通信空間段的主力仍然是微、小衛(wèi)星，因?yàn)樗鼈兊闹饕獌?yōu)勢就是單顆星座或者是衛(wèi)星在運(yùn)作時(shí)都有非常強(qiáng)的靈活性。而且這種衛(wèi)星的生產(chǎn)周期是非?？斓?，一般從設(shè)計(jì)到最終發(fā)射只需半年到一年。而且最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是它的費(fèi)用，一般中小規(guī)模的運(yùn)營商都是有支付能力的。不僅如此，這些衛(wèi)星還可以執(zhí)行各種任務(wù)，有非常多的功能。因此衛(wèi)星有效載荷是實(shí)現(xiàn)智能化和數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)[1]，把軟件定義無線電SDR技術(shù)運(yùn)用到微小衛(wèi)星載荷中，是比較有效的一個(gè)辦法。SDR體系結(jié)構(gòu)的基本特征有以下幾點(diǎn)。第一，靈活性。它的靈活性主要體現(xiàn)在可以支持類似橋接以及組播和路由選擇的多信道互操作性。第二，支持第三方應(yīng)用開發(fā)。主要表現(xiàn)方式是不需要軟件的升級就可以開通各種新的業(yè)務(wù)。第三，消耗少。在經(jīng)濟(jì)上可以接受所引進(jìn)的`工業(yè)計(jì)算機(jī)的軟硬件產(chǎn)品以及組件標(biāo)準(zhǔn)等。第四，功能強(qiáng)大。其模塊化設(shè)計(jì)以及擴(kuò)展性和可伸縮性都能夠保證在超過規(guī)定的工作時(shí)間后還可以進(jìn)行工作。第五，支持新的應(yīng)用安裝。它所具有的可編程性使其能夠支持配置、重新編程以及控制和實(shí)現(xiàn)新應(yīng)用的安裝操作。因此，從SDR的結(jié)構(gòu)特征中我們可以看出，它在物理層的所有功能基本上都是借助軟件進(jìn)行的，也可以說，無線電是通過軟件可重構(gòu)平臺來實(shí)現(xiàn)的，并且可以支持各種信號波形和功能。需要注意的一點(diǎn)是，可重構(gòu)是實(shí)現(xiàn)SDR的一個(gè)關(guān)鍵部件，可重構(gòu)的特點(diǎn)就是通過利用相同的硬件來加載不同的應(yīng)用軟件完成所分配的任務(wù)，而且各個(gè)系統(tǒng)的軟件也可以存儲在寄存器中，實(shí)現(xiàn)同時(shí)運(yùn)作。這種軟件的更新費(fèi)用也不是很高，可確保衛(wèi)星系統(tǒng)正常運(yùn)行。
4 利用SDR大型通信衛(wèi)星的有效載荷設(shè)計(jì)
SDR的最大特點(diǎn)就是可以使無線電系統(tǒng)變得更加靈活，但是并不是所有的無線設(shè)備都適用，所以我們應(yīng)該有所改變，開發(fā)新的技術(shù)。當(dāng)SDR系統(tǒng)處于一個(gè)非常理想化的狀態(tài)時(shí)，通信衛(wèi)星信號的處理都是在中頻上進(jìn)行處理的，這會(huì)加快信號的傳輸速度，因此我們需要在這方面大量投入人力和物力，使SDR系統(tǒng)能夠達(dá)到一個(gè)理想的狀態(tài)。
5 結(jié)束語
在衛(wèi)星通信的新技術(shù)進(jìn)行分析以后，我們可以看出空間通信的發(fā)展前景是十分廣闊的。因?yàn)槿藗儗π畔⒌男枨笫桥c日俱增的，所以我們一定要注意不斷開發(fā)新的技術(shù)，促進(jìn)通信衛(wèi)星的有效載荷，對通信行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。
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