寬頻衛(wèi)星通信
日期:2016-06-20 / 人氣: / 來源:未知
衛(wèi)星通信的可用頻譜資源很有限,建設寬帶網(wǎng)必然要采用更高頻率。
寬帶衛(wèi)星業(yè)務基本是使用Ku頻段和C頻段,但Ku頻段的應用已經非常擁擠,故計劃中的寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)基本是采用Ka頻段,通過同步軌道衛(wèi)星、非靜止軌道衛(wèi)星或兩者的混合衛(wèi)星群系統(tǒng)提供多媒體交互式業(yè)務和廣播業(yè)務?;诖耍絹碓蕉嗟膰野炎⒁饬脱芯恐匦姆旁诹薑a頻段寬帶衛(wèi)星通信的開發(fā)運用上。統(tǒng)計資料顯示,目前全球在軌的全Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星有20余顆,2016年全球Ka頻段商用通信衛(wèi)星將達50顆左右。就我國而言,加緊Ka頻段衛(wèi)星研制及相關應用研究,對于跟蹤國際先進衛(wèi)星通信技術、更好地利用航天技術服務民眾生活,其意義十分重大。
Ka 頻段衛(wèi)星通信技術己有基礎,衛(wèi)星通信要利用Ka頻段必須解決下列關鍵技術問題:
*克服信號雨衰;
*研制復雜的Ka頻段星上處理器;
*保證高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)沒有明顯的時延;
*保持星座中有關衛(wèi)星之間的有效通信;
*通過星上交換進行數(shù)據(jù)包的路由選擇。
國際上特別是歐洲、美國,有關Ka頻段衛(wèi)星通信概念和關鍵技術的試驗工作已做了不少,可以說,現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術的發(fā)展已為解決后四項關鍵技術打下了基礎,而降雨對信號的衰減是波長在1~1.5cm之間的Ka頻段的特殊問題。由于使用的波長和雨滴的大小相仿,雨滴將使信號發(fā)生畸變。目前正在設計的Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng),因降雨衰減而引起的通信中斷平均每月要超過3小時。這就難于滿足一般電信用戶通信可利用率達到99.9%的要求。
為了克服雨衰問題已提出的解決方法:
(1) 加大天線尺寸和信號功率,但這會增加衛(wèi)星的成本;
(2) 設立更多的地面終端站,從而使信號能沿多條路徑傳送,但這會增加地面系統(tǒng)的成本;
(3) 通過控制功率分配,增大對降雨地區(qū)的傳輸功率。采用這個措施會增加衛(wèi)星的復雜性,特別是提高了對控制軟件的要求;
(4) 發(fā)展對信號畸變的校正技術;
(5) 采用地面光纖于衛(wèi)星通信相結合的方式。
Ka頻段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)雨衰問題的解決,在一定程度上是服務質量和費用的折衷。若要保證Ka頻段衛(wèi)星通信業(yè)務的高可靠性和高利用率,就必須在鏈路設計中留有一定余量來避免因暴雨造成通信中斷。但這種余量在正常的天氣情況下卻是一種浪費,會導致整個系統(tǒng)的成本增加和終端的價格上升。低軌道衛(wèi)星星座組網(wǎng)技術積累了經驗 以銥星、全球星和ICO為代表的非靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)取得了很大進展,銥星系統(tǒng)已投入了運行。這些系統(tǒng)的建造促進了星座組網(wǎng)、星上處理和星間通信等技術的發(fā)展,開發(fā)過程中積累的衛(wèi)星設計能力、衛(wèi)星制造技術、大衛(wèi)星系統(tǒng)集成和超大系統(tǒng)管理經驗都將直接應用到全球寬帶多媒體通信系統(tǒng)??梢哉f是全球個人移動電話系統(tǒng)奠定了發(fā)展全球寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎。
Ka波段大致上的頻率范圍是30/20GHz。Ka頻段具有可用帶寬寬,干擾少(干擾不一定少),設備體積小的特點。因此,Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)可為高速衛(wèi)星通信、千兆比特級寬帶數(shù)字傳輸、高清晰度電視(HDTV)、衛(wèi)星新聞采集(SNG)、VSAT業(yè)務、直接到戶(DTH)業(yè)務及個人衛(wèi)星通信等新業(yè)務提供一種嶄新的手段。Ka頻段的缺點是雨衰較大,對器件和工藝的要求較高。在Ka頻段頻音下,Ka用戶終端的天線尺寸主要不是受制于天線增益,而是受制于抑制來自其它系統(tǒng)干擾的能力。
KU波段是直播衛(wèi)星頻段,它有很多優(yōu)點:1、KU波段的頻率受國際有關法律保護,并采用多饋源成型波束技術對本國進行有效覆蓋 ;2、KU波段頻率高,一般在11.7-12.2GHz之間,不易受微波輻射干擾;3、接收KU波段的天線口徑尺寸小,便于安裝也不易被發(fā)現(xiàn);4、KU頻段寬,能傳送多種業(yè)務與信息;5、KU波段下行轉發(fā)器發(fā)射功率大(大約在100W以上),能量集中,方便接收。其缺點如下:1、KU波速窄,方向性強,因此安裝調試過程要認真細致,對噪點明暗和拉橫條現(xiàn)象要特別注意,接收信息往往就在它們的附近(或正下或左右)。2、KU波段的雨衰耗較大,如果安裝調試時沒有考慮雨衰現(xiàn)象,會使接收機輸入達不到或超過門限點時,接收機會出現(xiàn)噪波輸出(模擬信號)或中斷輸出(數(shù)字信號)。
對我國來說,使用國產Ka頻段寬帶衛(wèi)星進行多媒體通信的嶄新時代并不遙遠,呼之欲來,但通信衛(wèi)星的技術革新永遠不會就此停步。當今社會大數(shù)據(jù)、云計算、多源信息融合、移動互聯(lián)網(wǎng)、多星組網(wǎng)、陸??仗煨畔⒕W(wǎng)和信息安全保障等技術的迅速發(fā)展,對通信技術提出了更多更新更高的要求,除了要發(fā)展Ka頻段通信技術以外,也要大力發(fā)展光通信、太赫茲和量子通信等技術。
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