卫星通信技术的新发展论文
第1篇：卫星通信技术的新发展论文
卫星通信技术的新发展论文
1宽带卫星通信系统的现状及发展趋势
1.1宽带卫星通信的基本概念宽带卫星通信是指利用通信卫星作为中继站在地面站之间转发高速率通信业务，是宽带业务需求与现代卫星通信技术相结合的产物，也是当前卫星通信的主要发展方向之一。
作为宽带卫星通信系统中继节点的宽带通信卫星(也称多媒体卫星)一般具有较宽的带宽、很高的EIRP(等效全向辐射功率)和G/T(品质因数)值，并且通常具备星上处理和交换能力。利用宽带通信卫星可以向USAT(极小口径终端)提供双向高速因特网接入和多媒体业务。
需要说明的是，由于卫星的带宽容量远小于光纤线路，后者的通信容量通常以吉比特每秒来计;而对于卫星通信来说，信道速率达到几十兆比特每秒以上一般就可称为宽带通信。
1.2宽带卫星通信系统的发展现状及典型应用
追溯卫星通信的发展史，其一出现就进入了宽带应用一模拟电视传送，近些年又应用于数字电视、卫星直播电视等(如美国的DirecTV、Echostar，欧洲Eutelsat的HotBird等)。但其“现代化”则是伴随着IP技术的出现而出现的，尤其是因特网的广泛使用加速了现代宽带卫星通信的发展步伐。从20世纪90年代起，全球陆续提出了许多个宽带卫星通信系统，其中既有采用对地静止轨道(GSO)卫星作为中继节点(如美国的DirectPC和Spaceway)，也有采用非对地静止轨道(NGS0)卫星作为中继节点的(如Teledesic和Skybridge)。文献[1]给出了国际上提出的比较有代表性的宽带卫星通信系统的主要特性并进行了分析。但是由于受到地面光纤通信网迅速发展以及“铱”系统等商业运作失败的影响，这些被提出的系统至今没有一个真正投入应用。
由于专门建设一个覆盖全球的宽带卫星通信系统需要很大的投资，市场风险极大，尤其是采用NGSO卫星星座的低轨道宽带卫星通信系统。因此，先发射一颗宽带GSO卫星建立一个区域性宽带卫星通信系统来解决卫星宽带接入问题是一种明智的选择。基于此，泰国的Shin卫星公司(SSA)在2005年正式发射了一颗宽带通信卫星(IPSTAR-1)来提供区域性宽带卫星通信业务。图1给出了IPSTAR-1卫星的波束覆盖图，表1给出了该卫星及系统的主要技术特性[2]。从图1和表1看到，该系统是一个区域性宽带卫星通信系统，能够解决亚太地区用户通过卫星实现宽带接入的问题，当然其商业运作能否成功还有待时间的检验。
宽带卫星通信系统的典型应用包括：娱乐(如视频点播、电视分发、交互式游戏、音乐应用、流媒体等)、因特网接入(如高速因特网接入、多媒体应用、远程教学、远程医疗等)、商业(如视频会议、企业对企业的.电子商务等)、话音和数据中继(如IP话音、文件传输等)等。
有关统计分析指出，全球目前在卫星固定通信的4200多个标准转发器中，视频业务约占62%，数据业务占24%，话音业务下降到14%;而在业务收入方面，视频业务占总收入的70%以上。因此可以认为，卫星视频业务在今后一段时间内仍将是卫星通信的主要应用领域和发展方向，卫星宽带通信尚处在发展的培育期。
1.3宽带卫星通信系统需解决的主要技术问题[3~7]
卫星通信内在的大覆盖范围、以广播和组播模式工作的特性，使得它们能够提供高速因特网连接和多媒体远距离传输。但要发挥这些优势，除了人们所熟知的采用大型星载可展开式天线和多波束相控阵天线、增大卫星功率和带宽、使用更高效的星上电源系统、采用更先进的高效调制和编码技术等常规措施外，还有下列一些技术问题需要解决：
1)宽带卫星通信系统空中接口的标准化为了推广应用、降低成本，采用标准接口是发展趋势。目前美国电信工业协会(TIA)和欧洲电信标准学会(ETSI)分别对此规定了几个标准的接口，表2给出了其中3个空中接口标准主要技术特性的比较。
2)星上处理及交换技术
为满足用户对传输时延、终端小型化、误码率等方面的要求，宽带通信卫星采用星上处理和交换技术是一种比较好的解决办法。传统的通信卫星一般采用弯管式转发器，卫星只是完成变频、放大等基本功能，对信号不进行任何处理。为实现波束间交换，可采用载波处理转发器，卫星是以信号载波为单位在射频或中频上对信号进行交换，但对信息内容不进行处理。最适合宽带卫星通信业务的是全处理转发器，卫星不仅需要完成信号的解调、译码，还需要一定的信令处理和路由选择能力，能实现信息的星上交换(比如星载ATM交换机)。
3)卫星IP(IPoS)技术
由于卫星信道具有较大的并且可能是可变的分组往返时延(RTT)、大的时延带宽积、前/反向信道不对称使用、较高的信道误码率及信号衰落等。把为地面网络设计的TCP/IP直接应用于卫星通信会导致其工作效率低下，需采取一些措施予以解决，比如，在协议上进行改进或对链路进行分段，文献[7]对此给予了详细描述，并给出了许多试验结果。
4)服务质量(QoS)
保证用户得到所需要的QoS是宽带卫星通信业务成功的关键，包括以下几个方面：
时延：把分组从发送方传输到接收方所需的时间;
时延抖动：端一端传输时延的变化程度;吞吐量：2个端点之间能够维持的最大数据传输速率;
丢包率：未成功传输分组数与总传输分组数的比例;
可靠性：网络可用度的百分比，主要决定如降雨和大气这样的环境参数。
5）降雨损耗
目前，宽带卫星通信系统主要采用Ka、Ku频段以获得较宽的可用带宽和较小的地面站天线口径，但这些频带的电波传播特性受降雨衰耗的影响较大。根据实验和实际应用的结果，采用上行链路功率控制(UPC)和自适应编码调制可以基本解决这个问题。比如NASA的ACTS卫星采用了RS码和卷积码级联，晴朗天气情况下，其误比特率可达到10—12,有雨衰的情况下，至少99%的时间可以达到。
2卫星移动通信系统的发展现状及关键技术
2.1卫星移动通信的基本概念
卫星移动通信是指利用通信卫星作中继站实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间相互通信的一种通信方式。它是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。从表现形式来看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个采用卫星作中继站的移动通信系统，所利用的卫星既可以是GSO卫星，也可以是NGSO卫星，如中等高度地球轨道(MEO)、低高度地球轨道(LEO)和高椭圆轨道(HEO)卫星等。
虽然世界上地面通信网络已趋于完善，但受地理条件和经济因素的限制，地面蜂窝系统不可能达到全球无缝覆盖。以我国为例，在偏远地区，地面网络的广泛覆盖仍然遥遥无期;在沿海岛屿众多的地方，建设地面网络非常困难;在发达地区的某些偏远地方同样没有地面蜂窝网的覆盖;野外勘探，飞机，远洋运输船只，远离城市的旅游探险者，以及紧急搜索、救援人员等都需要一种不受地域、天气限制的移动通信手段;西部地区疆域广阔，但多为荒漠和戈壁，人烟稀少，卫星移动通信将显示出独具的优势;尤其是发生重大毁灭性自然灾害的地区，地面网络多数会遭到破坏，而卫星移动通信可能是惟一幸存的通信手段。所以，卫星移动通信是一种大有可为的通信方式，具有广阔的应用前景。
需要指出的是，卫星移动通信系统是作为地面蜂窝系统的补充而存在的，主要用于满足低业务密度的应用环境。卫星波束如同能覆盖许多个不同类型蜂窝小区的“伞”，可用来覆盖相邻地面蜂窝网之间的缝隙、地面蜂窝网不能覆盖的区域、为暂时过载的小区提供补充通信业务等。
2.2国内外发展概况
至今我国尚无自建的民用卫星移动通信系统，国际上目前可以使用的卫星移动通信系统主要包括：
1)对地静止轨道(GS0)卫星移动通信系统
提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际海事卫星(Inmarsat)系统;提供区域覆盖的卫星移动通信系统有北美移动卫星(MSAT)系统、亚洲蜂窝卫星(ACeS)系统、瑟拉亚卫星(Thuraya)系统;提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫星(N-STAR)系统和澳大利亚卫星(Optus)系统等。其中波束覆盖我国的系统有Inmarsat和ACeS。
国际海事卫星(Inmarsat)系统是由国际海事组织经营的全球卫星移动通信系统。自1982年开始经营以来，全球使用该系统的国家已超过160个，用户从初期的900多个海上用户已发展到今天包括陆地和航空在内的29万多个用户。为了满足不断增长业务的需要，已开始发射第四代海事卫星。第四代卫星为1个全球波束、19个宽波束和228个点波束。提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度为67dBW(点波束)，其IP业务最高速率可达432kbit/s，可应用于互联网、移动多媒体、电视会议等多种业务。
2)非静止轨道(NGSO)卫星移动通信系统
提出的方案很多，真正发射组网进行运营的只有3个：铱(Iridium)、全球星(Globalstar)和轨道通信(Orbcomm)系统。铱系统是由美国Motorola公司提出的世界上第一个低轨道全球卫星移动通信系统，其基本目标是向携带有手持式移动电话的铱用户提供全球个人通信能力。铱系统卫星星座由66颗低轨道卫星组成，轨道高度780km。铱卫星采用星上处理和交换技术、多波束天线、星际链路等新技术，提供话音、数据、传真和寻呼等业务，用户终端有单模手机、双模手机和寻呼机。耗资59亿美元开发的铱系统于1998年11月开始商业运营，1999年8月13日申请破产保护。2000年12月新铱星公司成立，用2100万美元购买了投资近50亿美元的铱星公司，2001年3月重新开始提供全球通信服务。目前有超过12万用户，并且以每月新增2000?3000个用户的速度在增长，在2003年上半年实现收支平衡。在1997年5月到2002年6月期间共发射了95颗卫星，其中11颗失效，4颗陨落，66颗工作，14颗在轨备份，能够连续工作到2014年而无需发送额外的卫星。
第2篇：对卫星通信技术的新发展分析论文
对卫星通信技术的新发展分析论文
自20世纪90年代以来，卫星移动通信的迅速发展促进了天线技术的进步，卫星通信以其通信容量大、覆盖范围广以及组网方便迅速等多种优势成为建立全球个人通信必不可少的关键。在这篇文章中，主要通过对卫星通信技术的新发展进行分析并阐述。
1 卫星通信的定义
卫星通信系统是由通信卫星以及经该卫星连通的地球站这两个主要部分组成。目前全球卫星系统中最常用的形体就是静止通信卫星，这种卫星是通过把通信卫星发射到赤道上空35860km的高度上，使卫星的运转方向与地球的自转方向保持一致，同时使卫星的运转周期能够与地球的自转时间相等，这样就可以保持同步运行的状态。卫星通信系统还可以说成是把卫星作为信号的中继站来接收并转发多个地面站间的微波信号的通信系统。用户端、地面端以及卫星端三者组成了一个完整的卫星通信系统。这三者中，卫星端在微波通信的传递过程中所起的作用就是充当中转站，主要包括卫星母体的卫星星体以及星载设备在空中所接收到的来自地面站的电磁波，通过放大再发送到另外一个地面站。因此人们通过连接网络的用户端从地面站传送出入卫星系统的微波信号，从而形成了一种宽泛而且复杂的通信链接。除此之外，卫星通信系统的覆盖范围也是非常广的，我们在卫星信号覆盖区域内的任何地点都可以顺利进行通信，而且还不会因为距离的远近而影响通信信号。其中卫星通信的电磁波主要是在大气层以外的区域内进行传播，因为微波传递的性质比较稳定，也就使得卫星通信的通信质量非常好，而且工作频带宽。尽管在大气层内部传播的电波会受到天气的影响，但还是可以保持信号的稳定和通信的可靠性。但是我们需要十分注意的`是，在卫星运行到高空轨道上进行双向传输时，其传递速率就会推迟到秒级，因此电磁波的精确度就会下降。比较明显的体现方式是，我们在进行语音通话时会出现明显的中断现象。因为卫星在高空上的位置是按照已经预定好的轨迹运行的，所以，卫星一直处在运动状态。卫星通信系统中的线路连接都采用无线链路，由于系统内容复杂而不好操作。
2 卫星通信的优点
卫星通信的优点是非常多的，主要有：①通信容量大，传输频带宽。卫星通信有非常宽的频率范围，一般情况下使用的是1～10kMHZ的微波波段，能够实现在两点间提供几百甚至几千上万条的话路，提供每秒几十兆比特甚至高达每秒一百多兆比特的中高速数据通道，还可以传输好几路电视。②电波覆盖面积大，能够实现多址通信。在卫星波束覆盖区内的通信距离一般最远为18000km，在覆盖区内的用户都能够通过通信卫星实现多址联接，进行即时通信。③通信质量高而且稳定性好。主要因为卫星链路大部分都是在大气层以下的宇宙空间，属于恒参信道，传输损耗小而且电波传播稳定，一般情况下不会受到通信两点间的各种自然环境以及一些人为因素的影响。而且在发生核爆甚至磁暴的情况下，还可以维持正常的通信，这就是它运用广泛的一个重要因素。
3 通信卫星的新技术
卫星通信技术的发展是随着科学技术的进步而不断前进的，目前，从通信卫星的发展情况来看，静止卫星通信系统仍然占据主流地位，同时各种轨道上的中、小卫星也在不断地发展。卫星资源的使用具有更大的灵活性，同时还促进了宽带多媒体业务的发展，还能够与地面网络进行有机地融合。技术革新主要有卫星的有效载荷技术。通信卫星的有效载荷是天线和转发器。卫星通信空间段的主力仍然是微、小卫星，因为它们的主要优势就是单颗星座或者是卫星在运作时都有非常强的灵活性。而且这种卫星的生产周期是非常快的，一般从设计到最终发射只需半年到一年。而且最关键的一点就是它的费用，一般中小规模的运营商都是有支付能力的。不仅如此，这些卫星还可以执行各种任务，有非常多的功能。因此卫星有效载荷是实现智能化和数字化的关键技术[1]，把软件定义无线电SDR技术运用到微小卫星载荷中，是比较有效的一个办法。SDR体系结构的基本特征有以下几点。第一，灵活性。它的灵活性主要体现在可以支持类似桥接以及组播和路由选择的多信道互操作性。第二，支持第三方应用开发。主要表现方式是不需要软件的升级就可以开通各种新的业务。第三，消耗少。在经济上可以接受所引进的工业计算机的软硬件产品以及组件标准等。第四，功能强大。其模块化设计以及扩展性和可伸缩性都能够保证在超过规定的工作时间后还可以进行工作。第五，支持新的应用安装。它所具有的可编程性使其能够支持配置、重新编程以及控制和实现新应用的安装操作。因此，从SDR的结构特征中我们可以看出，它在物理层的所有功能基本上都是借助软件进行的，也可以说，无线电是通过软件可重构平台来实现的，并且可以支持各种信号波形和功能。需要注意的一点是，可重构是实现SDR的一个关键部件，可重构的特点就是通过利用相同的硬件来加载不同的应用软件完成所分配的任务，而且各个系统的软件也可以存储在寄存器中，实现同时运作。这种软件的更新费用也不是很高，可确保卫星系统正常运行。
4 利用SDR大型通信卫星的有效载荷设计
SDR的最大特点就是可以使无线电系统变得更加灵活，但是并不是所有的无线设备都适用，所以我们应该有所改变，开发新的技术。当SDR系统处于一个非常理想化的状态时，通信卫星信号的处理都是在中频上进行处理的，这会加快信号的传输速度，因此我们需要在这方面大量投入人力和物力，使SDR系统能够达到一个理想的状态。
5 结束语
在卫星通信的新技术进行分析以后，我们可以看出空间通信的发展前景是十分广阔的。因为人们对信息的需求是与日俱增的，所以我们一定要注意不断开发新的技术，促进通信卫星的有效载荷，对通信行业的发展产生积极的影响。
第3篇：卫星通信技术论文（汇总23篇）
如今社会竞争激烈，人们焦虑的心情也愈发增加。避免使用口语化的词汇和表达方式，保持正式和专业性。这些范文有助于您更好地理解如何撰写一份优秀的总结。
卫星通信技术论文篇一
卫星通信系统是由通信卫星和经该卫星连通的地球站两部分组成。静止通信卫星是目前全球卫星通信系统中最常用的星体，是将通信卫星发射到赤道上空35860公里的高度上，使卫星运转方向与地球自转方向一致，并使卫星的运转周期正好等于地球的自转周期(24小时)，从而使卫星始终保持同步运行状态。故静止卫星也称为同步卫星。静止卫星天线波束最大覆盖面可以达到大于地球表面总面积的三分之一。因此，在静止轨道上，只要等间隔地放置三颗通信卫星，其天线波束就能基本上覆盖整个地球(除两极地区外)，实现全球范围的通信。当前使用的国际通信卫星系统，就是按照上述原理建立起来的，三颗卫星分别位于大西洋、太平洋和印度洋上空。
与其它通信手段相比，卫星通信具有许多优点：
一是电波覆盖面积大，通信距离远，可实现多址通信。在卫星波束覆盖区内一跳的通信距离最远为18000公里。覆盖区
