卫星通信

卫星通信发展综述

孙鹤，2011292037

（工程硕士班）

摘要：本文对卫星通信的发展情况进行了综述，重点对卫星通信的发展历史和现状进行了介绍，并展望了卫星通信的发展趋势。

关键词：卫星通信；卫星固定通信；卫星移动通信；卫星直接广播

1 概述

卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。它是微波通信和航天技术基础上发展起来的一门新兴的无线通信技术，所使用的无线电波频率为微波频段（300MHz～300GHz，即波段1m～1mm）。这种利用人造地球卫星在地球站之间进行通信的通信系统，则称为卫星通信系统，而把用于实现通信目的的人造卫星称为通信卫星，其作用相当于离地面很高的中继站。因此，可以认为卫星通信是地面微波中继通信的继承和发展，是微波接力通向太空的延伸。

卫星通信具有以下特点：（1）通信距离远，且费用与通信距离无关；（2）覆盖面积大，可进行多址通信；（3）通信频带宽，传输容量大；（4）机动灵活，可用于车载、船载、机载等移动通信；（5）通信链路稳定可靠，传输质量高。

同样，其局限性包括：（1）通信卫星使用寿命短；（2）存在日凌中断和星蚀现象；（3）电波的传输时延较大且存在回波干扰；（4）卫星通信系统技术复杂；（5）静止卫星通信在地球高纬度地区通信效果不好，并且两极地区为通信盲区。

2 发展简史

2.1国际卫星通信发展简史

（1）20世纪40年代是卫星通信的构想和探索阶段。1945年10月，英国科学家阿瑟·克拉克发表文章《空间信息中继》，提出了利用3颗同步轨道卫星进行全球无线电通信的科学设想。

（2）20世纪50年代卫星通信转入了试验阶段。1957年10月，前苏联发射了第一颗人造地球卫星。此后，陆续进行了一系列有源、无源及各种轨道的卫星试验。如美国宇航局1958年发射的“斯科尔”（SCORE）有源广播试验卫星，进行了磁带录音信号的传输试验；1960年发射的“回声”（ECHO）无源反射卫星，进行了调频电话和电视的转播；美国国防部1960年发射的“信使”（COURIER）卫星，完成了有源延迟中继通信；1962年，美国电话电报公司发射的“电星1号”（TELESTAR-1）通信卫星，奠定了商用卫星通信的技术基础；1964年8月美国宇航局发射的“辛康3号”（SYNCOM-Ⅲ）同步轨道试验卫星，成功转播了东京奥运会实况。

（3）20世纪60年代中期，卫星通信进入实用阶段。美国发射的一颗国际通信卫星“晨鸟”（Early Bird）和苏联发射的“闪电”（MOLNIYA）同步卫星，标志着卫星通信开始了国际通信业务。同时期，国际卫星通信组织成立。

（4）20世纪70年代初，卫星通信用于国内通信。1972年加拿大首次发射国内通信卫星ANIK，率先开展了国内卫星通信业务。

（5）20世纪80年代，VAST（Very Small Aperture Terminal，甚小口径终端）卫星通信问世，开拓了卫星通信应用发展的新局面。

（6）20世纪90年代，中、低轨道移动卫星通信的出现和发展开辟了全球个人通信业务的新纪元，大大加速了社会信息化的进程。

2.2国内卫星通信发展简史

1970年4月，我国成功发射“东方红1号”（DFH-1）试验卫星，开创了中国卫星研制的新纪元，成为继苏、美、法、日之后世界第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。1984年4月，发射了第一颗试验通信卫星“STW-1”，它定点于东经125°赤道上空，共有两个转发器，输出功率8W，EIRP为23.4dBW，工作在C频段，实现了北京至乌鲁木齐、昆明、拉萨三个方向的数字电话，中央人民广播电台和中央电视台对新疆、西藏、云南等边远地区传输了广播和电视节目，从而揭开了我国卫星通信发展史上崭新的一页。1988年，我国又相继发射了两颗实用通信卫星，分别定点于东经87.5°和东经110.5°赤道上空，转发器增至4个，输出功率提高到10W，EIRP提高到36dBW，它们的定点精度、通信容量和工作寿命都有明显提高，在我国电视传输、卫星通信及对外广播中发挥了巨大作用。1997年5月，“东方红三号”（DFH-3）新一代通信卫星，正式开始商用服务，主要用于电话、传真、数据传输、VAST网、电视等业务，已经具有国际同类中型容量卫星的先进水平。

3 发展现状

3.1卫星固定通信

至2010年底，全球经营卫星固定通信业务的前25强公司，共拥有240多颗在轨静止卫星。其中,国际通信卫星公司拥有54颗，年收入超过25亿美元，居首位；SES全球公司拥有45颗，年收入超过23亿美元，居次席；拥有27颗，收入近15亿美元的欧洲通信卫星公司排名三；我国的卫星通信集团有限公司拥有“中星”等6颗卫星，年收入估算为1.55亿美元，排在第十三位。

众多卫星分布于各自轨道位置，以多种频段（C、Ku和Ka）、极化（圆和线）和波束（全球、半球、区域、点波束）分别覆盖地球赤道南北各个服务区。服务区内用户根据各种业务（音频、视频、数据、多媒体）需要，组成各种通信网络，使用各种体制和标准的地球站通过以上卫星进行通信。

最先进的卫星当属2010年12月欧洲通信卫星公司发射的“KA-SAT”卫星。该卫星采用“欧洲卫星E3000型”卫星平台，定位于东经9°，用于向欧洲及地中海地区的用户提供高速宽带上网服务，在轨寿命15年。该卫星采用迄今为止世界上最先进的Ka波段点波束设计，用82个点波束连接10个关口站的有效负载，这种配置可使频率复用达到20次，系统的数据吞吐总量可达70GB/s。KA-SAT的地面网络使用美国卫讯公司的SurfBeam2技术，卫讯公司类似的宽带连接解决方案已经在北美地区广泛使用，用户多达50万。KA-SAT的超大容量和SurfBeam2技术的完美结合，可为超过一百万个家庭提供互联网连接，而且速度可以和ADSL媲美。

3.2卫星移动通信

从目前卫星移动通信市场发展情况看，卫星移动通信业务保持稳定增长，其中静止轨道卫星移动通信发展最好，许多系统已经支持手持机通信，而非静止轨道卫星移动通信发展不景气。

3.2.1对地静止轨道（GSO）卫星移动通信系统

提供全球覆盖的卫星移动通信系统有国际移动卫星（Inmarsat）系统；提供区域覆盖的卫星移动通信系统有北美移动卫星（MSAT）系统、亚洲蜂窝卫星（ACeS）系统、瑟拉亚卫星（Thuraya）系统；提供国内覆盖的卫星移动通信系统有日本卫星（N-STAR）系统和澳大利亚卫星（Optus）系统等。其中波束覆盖我国的系统有Inmarsat、ACeS和Thuraya。

以国际移动卫星系统为例，它是由国际移动卫星公司经营的全球卫星移动通信系统，已发展到第四代。第四代卫星包括1个全球波束、19个宽波束和228个点波束，提供用户终端的卫星等效全向辐射功率强度为67dBW（点波束），其IP 业务最高速率可达432kbit/s，可应用于互联网、移动多媒体、电视会议等多种业务。