21世纪10年代卫星通信关键技术发展展望路文霞（沈阳理工大学信息科学与工程学院，沈阳110159）摘要：卫星通信是国家信息基础设施的重要组成部分，卫星通信产业发展在国家经济发展中具有关键的战略性意义。本文在总结、分析通信卫星产业发展现状与趋势的基础上，结合我国国情提出了对我国卫星通信产业发展的关键技术。关键词：卫星通信；关键技术；发展趋势中图分类号：TN927.2文献标识码：A0引言卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站的两个或多个地球站相互之间的无线电通信，是微波中继通信技术和航天技术结合的产物。卫星通信的特点是通信距离远，覆盖面积广，不受地理条件限制，且可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。近些年来，卫星通信发展特别迅猛。目前，卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星通信组织就拥有数十万条话路。而随着通信行业的不断发展，卫星高速数传系统成为了卫星通信发展的趋势。1卫星通信系统的特点及面临的问题1.1卫星通信的特点卫星通信与其他通信方式比较，有以下几个方面的特点。(1)传输速率高；(2)为了独立于地面网络，多数卫星宽带通信系统使用微波或激光星间链路实现卫星互连，构成空间骨干传输网络；(3)由于卫星链路的传输损耗大，在高速传输情况下，要求用户使用具有较大口径的天线。因此，短时间内卫星宽带系统将无法支持手持终端移动中的高速通信。(4)通信距离远，且费用与通信距离无关。从图16.2中可见，利用静止卫星，最大的通信距离达18100km左右。而且建站费用和运行费用不因通信站之间的距离远近、两通信站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上，比微波接力、电缆、光缆、短波通信有明显的优势。(5)广播方式工作，可以进行多址通信。通常，其他类型的通信手段只能实现点对点通信，而卫星是以广播方式进行工作的，在卫星天线波束覆盖的整个区域内的任何一点都可以设置地球站，这些地球站可共用一颗通信卫星来实现双边或多边通信，即进行多址通信。另外，一颗在轨卫星，相当于在一定区域内铺设了可以到达任何一点的无数条无形电路，它为通信网络的组成，提供了高效率和灵活性。(6)通信容量大，适用多种业务传输。卫星通信使用微波频段，可以使用的频带很宽。一般C和Ku频段的卫星带宽可达500～800MHz，而Ka频段可达几个GHz。(7)广域复杂网络拓扑构成能力。卫星通信的高功率密度与灵活的多点波束能力加上星上交换处理技术，可按优良的价格性能比提供宽广地域范围的点对点与多点对多点的复杂的网络拓扑构成能力。1.2功能(1)为用户或用户群提供Internet骨干网的高速接入；(2)作为骨干传输网络，连接不同地理区域的Internet网络运营商。1.3卫星通信发展历程宽带卫星通信大致可分为三代：第一代：从20世纪80年代到2004年，用户的可用速率为56～256kbit/s。第二代：2005－2007年发射建立的系统，用户的可用速率为256kbps～5Mbps。第三代：从2008年开始计划的系统，用户的可用速率最高可达到20Mbit/s。1.4卫星通信面临的问题(1)随着数据传输速率的提高，传输带宽需求也增大，Ka频段可以满足带宽和高速率传输求。(2)Ka频段数据传输面临的最大问题是降雨衰减问题，雨衰可达20-30dB，链路设计需要留余量。(3)在保证链路可用度的情况下，降雨储备余量会很大，并且这些储备余量只在一年中的小部分时间里是需要的，而大部分时间将会被闲置起来，没有被充分利用，造成系统资源严重浪费。2卫星通信系统体系结构2.1体系结构分类(1)交互式宽带卫星Internet接入系统结构；(2)非对称宽带卫星接入系统结构；(3)宽带卫星骨干传输系统结构。2.2卫星系统新技术(1)为了更好适应波束覆盖、时延约束、链路特性和网络管理等不同要求将发展各具特色的星座结构；(2)采用星间链路；(3)采用Ka频段或更高的Q、V频段，星间链路采用激光通信；(4)卫星天线将由传统的双重隔离频率复用的赋形波束天线发展为空分多重隔离频率复用的多点波束蜂窝状可控天线；(5)卫星转发器将由传统的透明转发器发展为对上行信号具有交换和处理功能的处理转发器；(6)采用各种先进的语音和视频图像压缩技术以及先进的编码和调制技术；(7)用户终端小型化和智能化技术。2.3应...