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高通量卫星通信综述

文|张秋旋张海波王艳王葆葆王铭康

【摘要】高通量卫星通信利用多点波束技术，结合频率复用，在相同的频谱资源下，可将卫星通信容量提升数倍。

高通量卫星通信所具有的无缝覆盖和通信容量大的优势是新一代卫星通信的发展方向。对近年高通量卫星通信的技术

和发展进行了综述，总结了多波束天线技术和频率复用技术的情况，展望了高通量卫星未来发展方向。

【关键字】高通量卫星高通量卫星通信多波束天线频率复用

引言：的容量。

卫星通信具有对通信距离不敏感、覆盖范围大、为了满足带宽和数据速率需求，高通量卫星的工

通信线路稳定、通信质量高等特点，能够提供全球范作频段正在从C/Ku频段向频率更高的Ka频段扩展。

围内的通信，满足低人口密度的山区、地质地貌复杂Ka频段与其他频率较低的频段相比，频带资源丰富，

地区、海洋等地面网络无法覆盖区域的通信需求。上可用频带宽，C频段的带宽大约为500Mhz，而Ka频

个世纪末，宽带互联网飞速发展并逐渐普及，为建立段的带宽可达到3.5Ghz，能更好的满足卫星高吞吐量

了全球无缝宽带通信，卫星通信成了主要发展方向。[1]需求。与此同时，Ka频段高通量卫星还具有频率高，

此时，卫星通信系统承载的业务从语音、低速率数据天线增益大且灵活易控的特点。未来高通量卫星将逐

拓展为高速率的宽带互联网业务，进入卫星宽带通信渐向更高的通信频段（Q/V频段）发展，与地面宽带

阶段。紧密融合。

随着数据传输速率的不断提高，宽带互联网业务此外卫星轨道资源日益紧张，尤其是卫星静止轨

规模不断扩展，例如（4K、VR）视频业务、补充地面道仅有一条，未来适应地球同步轨道资源稀缺的现状，

网络通信业务等。传统卫星存在吞吐量较低、链路宽满足卫星高容量需求，高通量卫星通信系统从以静止

带成本较高等问题，卫星宽带通信受限于通信卫星的轨道卫星为主导，到开始向中低轨道拓展。因此不管

通信容量。[2]为此国外航天机构率先提出利用多点波是我国发射的“中星16号”、“亚太6D”静止轨道

束天线，同时每个子波束采用复用技术，使整个卫星卫星还是SpaceX的星链计划的低轨道星座都是高通量

的数据吞吐量提高数倍，让用户随时随地都能享受到卫星的范畴。

高速的卫星互联网服务，高通量卫星通信已成为行业二、高通量卫星关键技术

发展热点。（一）多波束天线技术

一、高通量卫星通信概述卫星天线设计是卫星通信的关键技术之一。为了

高通量卫星（HighThroughputSatellite），也称高实现高通量需求，高通量卫星采用多波束天线，多波

吞吐量通信卫星，2008年由美国北方天空研究所提出束天线具有透镜式、反射面式和相控阵式三种基本类

并定义，即采用多点波束技术和频率复用技术，[3]在型。高通量卫星通信需要多个高增益、低旁瓣的点波

相同的频率资源下，整颗卫星的通信容量是传统卫星束覆