卫星通信技术及其展望

卫星通信技术及其展望

张义

成都迅网电信工程技术咨询有限公司 四川省成都市 610044

摘要：随着科技信息网络的深入发展，卫星通信技术应运而生并得到了广泛应用。由于时间的推移，卫星通信技术也经历了数次的更新，特别是5G时代即将来临，将会对卫星通信技术的要求越来越高，通过对卫星通信技术的研究，可以帮助我们在新的发展阶段，为卫星通信技术的发展提供科学依据。因此，文章对我国卫星的发展状况和今后的发展趋势作了简要的分析，以期对这一问题有一个明确的认识。

关键词：卫星通信技术；展望

引言

卫星通信技术已经在通信、探测、定位、导航等不同方面都有了较大的应用，近些年来，人们对卫星通信技术的关注度也在持续提升，从而促进了卫星通信技术的不断发展。卫星通信技术具有频带宽、容量大、业务种类多、覆盖面积大、不受任何地理条件限制等多方面的优势，但是必须要通过一定的卫星通信抗干扰技术来实现，这也是卫星通信在应用过程中的重要问题。

1.卫星通信技术及发展现状

（1）延迟大，以卫星电话为例，通信站与同步卫星之间的距离可以达到40000km，即便是以光速传输，也需要0.3s的时间，所以要得到对方的答复，需要大约0.6s的时间，这就使得卫星通信的速度比陆地上的通信要慢得多。

（2）回声作用比较强烈，这种现象的出现主要是因为在传播过程中，电波在传播过程中会相互撞击，从而形成回声。

2.卫星通信技术的应用

2.1 卫星通信系统中进行功率控制

2.1.1 上行发射信道

在站内上行卫星信号的发射线路中，地面站是影响上行功率的重要设备。通过地球站内上行卫星的发射线路，就可以获取某调制发射器在信息发射时天线的出口位置所对应的具体电平值。经过一定的计算可知，调制器的电平值和上行电平值之间存在着线性正相关的联系。这种情况下就可以采用调节调制器的输出电平数值，对地面站的发射功率进行调节。地球站的天线增益以及发射功率以及地理位置等都会对卫星接受端电平值产生影响。比如在出现雨雪等天气的时候，卫星系统在收发信息的时候就会受到影响，其中功率控制也会出现波动，从而影响信息的传送准确性以及及时性。对于上行的发射信道来讲，一旦卫星的信息接收端出现较大波动的时候，上行信号的接受质量就会明显降低。另外，因为上行信道有着多个连接站点，各个站点之间具有不同的发射功率以及地址地理位置，有的时候下行链路功率控制较好，并且接受的信息质量较高，但是在进行信息发送的时候功率控制不到位，就会影响信息的发送质量。因此，在卫星的通信过程中一定要将功率控制在一个合理的范围，才能实现高质量的接收和发送信息。针对卫星通信中存在的功率控制问题，提高对当地环境以及天气状况的判定，利用可调节的星载调节器，针对不同的环境设置不同的控制功率。

2.1.2 下行信号接收链路分析

在下行链路的功率控制中，因为地球站和卫星的距离相对较远，导致信息发送的过程和时间比较长。通信信号质量在下行链路工作中容易受到天气的影响。为了地球站能稳定工作，并且减少环境变化对其产生的影响，通常选择使卫星通信系统在最大发射功率状态下运行。因为地球站的接收信道和天线增益差异不同，因此，不同接收站的工作频段和最大速率也不尽相同，这就需要对电平进行合理分配。解调器拥有自动增益控制功能之后，在下行链路中，可以通过控制功率，减少天气对卫星通信的不利影响，提高卫星通信系统对恶劣环境的适应能力。但是下行链路中受到电波的影响较大，只能减少环境对此产生的影响，却不能完全消除。采用FEC技术适当增加冗余校验信息，降低系统的误码率，从而最大限度减少恶劣环境对卫星通信质量的影响。

2.2 天线抗干扰技术

影响卫星通信信号传输质量的因素是非常复杂而且多样的，具备比较强的不确定性，如果想要有效地提高卫星通信系统的安全性与稳定性，就必须要强化卫星通信系统方面的抗干扰技术研发，有效地确保卫星通信系统建设的稳定。目前在卫星通信系统抗干扰技术当中应用比较广泛的就是天线抗干扰技术，天线干扰技术就是使卫星通信处于一种相对稳定的合理空间，能够保证卫星通信技术实现比较理想的信号状态。通过天线抗干扰技术在卫星通信系统当中的应用，就可以在有一个干扰源或多个干扰源进行干扰的情况下，有效地保障卫星通信信号接收工作的顺利进行。天线抗干扰技术主要包括有自适调零技术、多波束天线技术、智能天线技术等多种，分别具有不同的功能，自适调零技术可以有效的控制天线的阵源，实现信息干扰调零化，多波束天线技术则可以通过控制卫星发射天线，实现比较具有针对性的波数调整，智能天线技术则是安装在卫星信号入口部位的一种特殊的天线，可以抵抗干扰因素的影响，可以实现对天线多个波速和零点的优化。

2.3 低轨卫星通信网络路由技术

2.3.1 星地路由技术

在LEO卫星通信网络中，星地路由技术主要包括星地边界路由和星地接入路由。星地边界路由保证了卫星网络和地面网络之间信息交换的可靠性、高效性和无缝连接，实现了星地融合网络的互操作性。地面的用户和信关站通过星地接入路由与卫星通信，由于多颗卫星之间存在覆盖区域的重叠，地面用户和信关站可以与多颗卫星建立连接，因此需要选择最合适的卫星进行通信。不同于星上路由，卫星与地面用户和信关站之间的星地链路切换频繁，星地路由需要区别研究，但目前，星地路由技术的研究相对较少。

2.3.2 差异化业务LEO卫星路由机制

随着无线通信技术的不断发展，LEO卫星网络需要承载的业务类型复杂多样，用户请求不断增多，业务流量也不断增大。这使得LEO卫星路由研究需要应对多种可能的网络状况，在保证时延、带宽、吞吐量等多样化服务需求的同时，能够动态适应差异化业务请求。微服务架构能够对LEO卫星网络中不同种类、不同服务需求的业务请求相应的特征进行粒度拆分，松耦合不同的业务特征。基于简单灵活的微服务架构，进一步设计切片资源配置方案与智能切片映射方法，为差异化业务LEO卫星路由开辟一条新的研究道路。

3.卫星通信技术发展的新趋势

（1）要提高卫星通信的整体服务能力，拓展其服务范围，不断丰富其应用功能，让人们在日常生活和工作中充分利用其优势。

（2）要加强网络技术的运用，把局域网、电话拨号等通信手段当作上行链路，把资料传送、下载等作为下行链路，使地面使用者与因特网的互联互通，随时进行资讯传送。

（3）要积极学习其他项目的成功经验，吸取其优点和特色，并根据自己的实际情况，做到优劣互补，各取所长，推动技术的创新。

结语

卫星通信技术可以将各种技术结合起来，让各种不同的信号进行传送，为用户提供更多的信息。要推动卫星通信技术与其他技术的结合，实现多种形式的数据传送，进一步丰富了卫星通信技术的功能，弥补了传统的信息传递不高效、经济成本支出高等缺陷，为卫星通信技术开拓发展新前景。

参考文献

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