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卫星通信的发展前景与展望

1引言

自1965年美国发射第一颗商用通信卫星以来，卫星通信技

术及其应用取得了令人瞩目的巨大成就。它实现了覆盖全球丰富

多彩的通信服务，不仅在军事中发挥了关键性作用，也对人类的

生产、生活方式产生了巨大影响。与微波中继通信及其他通信方

式相比，卫星通信主要具有以下特点。

通信覆盖区域大，通信距离远：地球同步轨道（GEO）卫星

距地面高度35860km，只需一个卫星中继转发，就能实现1万

多公里的远距离通信；每一颗卫星可覆盖全球表面的42.4%，用

3颗GEO卫星就可以覆盖除两极纬度76°以上地区以外的全球表

面及临地空间；

可将其广播性与各种多址连接技术相结合构成庞大的通信

网：在一颗卫星所覆盖的区域内，不必依赖显式的交换，只需利

用卫星中继传输和多址/复用技术就能构成拥有许多地面用户的

大型通信网。

机动灵活：卫星通信的建立不受地理条件的限制，无论是大

城市还是边远山区、岛屿，随地可建；通信终端也可由飞机、汽

车、舰船搭载，甚至个人随身携带；建站迅速，组网灵活。

通信频带宽、通信容量大：卫星通信信道处于微波频率范围，

频率资源相当丰富，并可不断发展。

信道质量好、传输性能稳定：卫星通信链路一般都是自由空

间传播的视距通信，传输损耗很稳定而可准确预算，多径效应一

般都可忽略不计，除非是采用很低增益天线的移动通信或个人通

信终端。

通信设备的成本不随通信距离增加而增加，因而特别适于远

距离以及人类活动稀少地区的通信。卫星通信也存在一些缺点和

一些应该而且可以逐步改进的方面主要有卫星发射和星上通信

载荷的成本高；卫星链路传输衰减很大；卫星链路传输时延大。

基于卫星通信的特点及其重要作用，本文将从卫星通信的可

用频率资源、卫星平台、主要关键技术、典型的卫星通信系统、

卫星通信应用和产业化发展等方面进行介绍，综述发展现状，展

望发展前景。

2通信卫星平台与信道资源的发展

2.1卫星通信的频率资源

早期GEO卫星转发器主要是C和Ku频段，各有500MHz带

宽，其上行分别位于6GHz、14GHz附近，下行分别位于4GHz、

12GHz附近；每个转发器的带宽有33MHz、36MHz、54MHz等；

Ku后来扩展到800MHz。采用天线正交极化、多波束卫星天线、

低轨道卫星群等技术，可使上述频率重复使用许多次，可用频率

资源扩大许多倍。此外采用空间激光通信技术扩展信道资源，特

别是星际激光通信链路，其容量可与光纤通信相比拟，而抗干扰

抗截获能力更强。

2.2通信卫星平台的发展

卫星平台技术是推动卫星通信应用和增强市场竞争力的重

要因素。目前，世界上最大的通信卫星平台重达7吨、太阳能电

池功率达30kW。

3卫星通信相关技术及其发展现状与前景

3.1调制解调技术

卫星通信中最常用的调制方式是QPSK、OQPSK和π/4DQPSK

等，近年来，高速数据传输的需求与转发器资源紧缺推动了8PSK、

16APSK、16QAM等高阶调制方式的研究与应用。其中APSK调制

因其星座中所含幅度和相位信息是变量可分离的，可以采用简单

的预失真法进行幅度非线性矫正而不影响相位特性，使之在透明

转发这种高阶调制信号时的功率效率不明显降低。因此，APSK

调制在卫星电视广播中得到应用，在卫星宽带移动通信中也有很

好的应用前景。

3.2扩频通信技术

卫星通信信道开放性的特点带来的隐蔽性差、抗干扰能力弱

等缺点，可采用扩频技术克服，因此扩频通信主要用于隐蔽通信

和抗干扰军事通信。扩频主要有直接序列扩频、跳变频率、跳变

时间和线性调频等4种基本工作方式。

3.3多址和复用技术

所谓多址（multipleaccess）是指某个站从它接收到的多

路信号中区分各路信号来自哪个站点，并根据需要选择其中一路

或几路进行接收处理；也可以是某一站以某种信道复用方式广播

地发送多路信号，让其他各站能按需选择其中一路或几路信号进

行接收处理。所谓复用即多路复用，是指多个数据流的数字调制

信号共享一条信道进行传输时的信道共享方法。

3.4星上信号处理和交换技术

3.4.1星上信号处理

早期基于GEO卫星的通信都是采用透明