卫星通信技术的发展及其应用研究

黄立昌

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

随着科技的发展，卫星通信技术日益完善，通信能力及其应用范围也在不断扩大。在多个领域都体现出重大的作用和价值，已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。但是，与一些西方发达国家相比，我国的卫星通信技术及其应用还存在的一定的差距。分析卫星通信技术的发展现状，并对其应用进行研究，是促进我国卫星通信技术的发展及其应用领域的扩大的基础。

1 卫星通信技术的发展

在国家的大力支持下，卫星通信技术发展极为迅速，为其应用提供了较好的基础。卫星通信技术的发展，主要体现在以下几个方面：

（1）网络的发展。网络是卫星通信的基础。因此，可以说网络技术的发展是卫星通信技术发展的基础。现代的卫星通信网络主要有两种，一种是多星形式的卫星通信网络；另一种是单星形式的通信网络。近些年发展比较迅速的是卫星通信网拓扑结构。如单星形式的卫星通信网络，在早期是星状结构，后来发展成网状，当前已经发展成面通信链路与卫星通信链路的混合网了。在拓扑结构方面的进步非常明显。而多星形式的卫星通信网络可以提供国际移动通信业务的海事卫星系统和国际固定通信业务中的国际卫星系统。当前已经遍布个地球站，而且不同的星路之间也形成了较为完善的链路。

（2）线路频段的发展。卫星通信的线路频段对于卫星通信有着较大的影响，其发展也较为迅速。频段的提升，最主要的是可以提高带宽及传输容量。在当今对于通信带宽的要求不断提高的情况下，线路频段的提升显得尤为必要和必需。而如果在线路频段提升之后不提高带宽，则可以缩短通信卫星天线的长度，从而减小卫星重量，降低成本。最开始的卫星通信线路频段以C频段为主，后来通过发展，逐步得到了扩展。如向上扩展到Ku、X和Ka频段，之后又向下扩展到L、S、VHF和UHF频段。当然，频段的扩展仍在继续，以后可能会向上扩展到V频段甚至更高。

（3）星座和轨道的发展。卫星通信轨道也是卫星通信技术发展的一个重要方面。在卫星通信发展的早期，以单星的精致轨道为主。随着卫星通信技术的不断发展，当前已经发展到大椭圆轨道、静止轨道和低轨道并存的形式。其中静止轨道主要由多星共位组网区域覆盖工作、单行独立组网区域覆盖工作和多星异位组网全球覆盖工作三类组成。其中大椭圆轨道在组网的过程中的卫星系统主要是由三颗天狼星组成，并对全时区域进行了覆盖。这一组网的轨道形成了美国移动的广播系统。另外，多种卫星通信轨道之间还组成了星座的形式。

（4）卫星天线波束覆盖的发展。卫星天线波束覆盖是影响卫星通信效率的重要因素，也一直处于快速的发展当中。在卫星通信发展的初期，使用的是静止的卫星通信电线，后来经过不断发展，依次升级成单重频率复用单椭圆波束覆盖、多重频率复用单椭圆波束覆盖、多椭圆波束覆盖。当前已经发展到多重覆盖的方式。覆盖方式一般会根据实际的使用情况来选定。近几年还出现了一种蜂窝状多点波束覆盖，该方式能够利用波点有效提高天线增益，减小了用户使用的终端。

2 卫星通信技术的应用

随着卫星通信技术发展，其覆盖面积和通信效率大大提高，通信成本也在不断降低，应用领域逐步扩大。卫星通信技术的应用主要包括以下几个方面：

（1）通信平台的应用。卫星通信平台是卫星通信技术的重要应用方式之一。卫星通信平台注意通过两种渠道进行运行，一是静止轨道卫星平台；二是低轨道卫星平台。其中前者更大，应为范围也稍广。而且随着卫星发射技术的发展，发射质量日益先进，已经在向着高处理技术、大容量和高G/T方向发展。而静止卫星平台也随着技术的发展而日益稳定。

（2）通信地球站的运行。通信地球站是卫星通信的重要组成部分，在卫星通信技术发展的早期由于技术限制，其尺寸和重量都较大，并且一般都是固定在某一区域内。但是随着技术的发展，地球站的体积越来越小，质量越来越轻，并且在向着便携式发展了。当前最小的地球站已经成为了一种手持式的终端设备，在向着智能化和人性化的方向发展。

（3）转发器的应用。转发器是卫星通信技术中的重要组成部分，使用后可以实现信号的变频和放大。卫星通信转发器在许多方面发挥着重要的作用，如在转发的过程中对卫星信号进行再生及调解，可以有效降低信号传输过程中的噪音，提高信号传输质量；分别设计转发器的上下链路，对其接收到的信号进行调解，使上下链路通过不一样的方式进行调制，降低了对地面设备的要求。另外，通过转发器对信号进行星上处理，可以对用户线路的频率、信道、功率等动态分配，从而提高微信通信资源的利用效率。

3 结束语

当前卫星通信技术的发展还有着较大的空间，随着人们的重视以及国家的大力支持，卫星通信技术也会不断取得突破性进展，可以利用的功能也会越来越多，从而在人们的生活中发挥越来越大的作用。