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(shè)寬帶網(wǎng)必然要采用更高頻率。
寬帶衛(wèi)星業(yè)務(wù)基本是使用Ku頻段和C頻段,但Ku頻段的應(yīng)用已經(jīng)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(wù)和廣播業(yè)務(wù)?;诖?,越來越多的國家把注意力和研究重心放在了Ka頻段寬帶衛(wèi)星通信的開發(fā)運(yùn)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(dá)50顆左右。就我國而言,加緊Ka頻段衛(wèi)星研制及相關(guān)應(yīng)用研究,對于跟蹤國際先進(jìn)衛(wèi)星通信技術(shù)、更好地利用航天技術(shù)服務(wù)民眾生活,其意義十分重大。
Ka 頻段衛(wèi)星通信技術(shù)己有基礎(chǔ),衛(wèi)星通信要利用Ka頻段必須解決下列關(guān)鍵技術(shù)問題:
*克服信號雨衰;
*研制復(fù)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(guān)衛(wèi)星之間的有效通信;
*通過星上交換進(jìn)行數(shù)據(jù)包的路由選擇。
國際上特別是歐洲、美國,有關(guān)Ka頻段衛(wèi)星通信概念和關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)工作已做了不少,可以說,現(xiàn)代衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展已為解決后四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)打下了基礎(chǔ),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(shè)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(dá)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(shè)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(fù)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(shù);
(5) 采用地面光纖于衛(wèi)星通信相結(jié)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(wù)質(zhì)量和費(fèi)用的折衷。若要保證Ka頻段衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的高可靠性和高利用率,就必須在鏈路設(shè)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(fèi),會導(dǎo)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(shù)積累了經(jīng)驗(yàn) 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(jìn)展,銥星系統(tǒng)已投入了運(yùn)行。這些系統(tǒng)的建造促進(jìn)了星座組網(wǎng)、星上處理和星間通信等技術(shù)的發(fā)展,開發(fā)過程中積累的衛(wèi)星設(shè)計能力、衛(wèi)星制造技術(shù)、大衛(wèi)星系統(tǒng)集成和超大系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)都將直接應(yīng)用到全球?qū)拵Ф嗝襟w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?qū)拵Ф嗝襟w衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
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(shè)備體積小的特點(diǎn)。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(wù)、直接到戶(DTH)業(yè)務(wù)及個人衛(wèi)星通信等新業(yè)務(wù)提供一種嶄新的手段。Ka頻段的缺點(diǎn)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(diǎn):1、KU波段的頻率受國際有關(guān)法律保護(hù),并采用多饋源成型波束技術(shù)對本國進(jìn)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(wù)與信息;5、KU波段下行轉(zhuǎn)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(diǎn)如下:1、KU波速窄,方向性強(qiáng),因此安裝調(diào)試過程要認(rèn)真細(xì)致,對噪點(diǎn)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(diào)試時沒有考慮雨衰現(xiàn)象,會使接收機(jī)輸入達(dá)不到或超過門限點(diǎn)時,接收機(jī)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(chǎn)Ka頻段寬帶衛(wèi)星進(jìn)行多媒體通信的嶄新時代并不遙遠(yuǎn),呼之欲來,但通信衛(wèi)星的技術(shù)革新永遠(yuǎn)不會就此停步。當(dāng)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(shù)的迅速發(fā)展,對通信技術(shù)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(shù)以外,也要大力發(fā)展光通信、太赫茲和量子通信等技術(shù)。
作者:admin
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