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对卫星通信技术的新发展分析论文

论文 时间:2019-05-25 我要投稿
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  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。

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  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。

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