
提及卫星通信,想来众人都极为熟悉初中物理卫星通讯,然而真正明白它的人估摸也不多,接下来径直切入主题,那就先引领大家去认识一下卫星通信的发展历程吧。

1. 卫星通信发展史
从国际层面而言,1945年5月,英国人阿瑟克拉克率先提出有关静止卫星的设想,1957年10月4日,苏联发射了首颗人造卫星,1963年7月,美国发射了首颗地球同步卫星,1965年4月,国际卫星通信组织发射了第一代“国际通信卫星”(-1),正式承担国际通信业务,这也同时标志着卫星通信时代的来临。

就国内情形而言,1970年4月24日,中国发射了首颗卫星东方红一号,1984年4月,发射了首颗同步通信卫星东方红二号,1997年5月12日,发射了我国首颗三轴稳定的同步通信卫星东方红三号,自1972年起,我国开始运行卫星通信业务,中国的卫星通信历经三十多年发展,从无到有,已然初具规模,然而发展速度依旧较为缓慢。中国通信广播卫星公司、中国东方通信卫星有限责任公司、鑫诺卫星通信有限公司(合为中国直播卫星有限公司)、亚洲卫星通信有限公司、亚太卫星控股有限公司,这三家注册的卫星运营公司,共拥有11颗民用通信卫星,其业务已覆盖亚洲大部分地区和欧洲部分地区。


2.卫星通信基本知识点
什么是卫星通信呢?它是利用呈人造状态分布的卫星当作中继站来转发无线电信号的通信方式,这种通信是在两个或者多个地球站之间进行的。

2.1 什么是“同步卫星”?
同步卫星,就是那种人造卫星绕地球的周期和地球的自转同步的卫星,它有个优点,就是使用者只要对准人造卫星就能进行沟通,而不用再去追踪卫星的轨迹了,是不是很方便呢。
对地静止轨道三个特点
• 卫星必须与地球同步向东旋转
• 轨道为圆
• 轨道倾角为零度

2.2地球站”与“地面站”
地球站:指在地球表面附近的无线电通信站
设在地面的站点,这其中涵盖了地方站,还有中心站,以及通信枢纽,包含在陆上的移动站,以及便携站等等。而机载站呢,是指在空中的移动站。
船(舰)载站:海军舰 艇站、远洋轮船站

卫星通信系统的构成情况是这样的,它有着空间分系统参与其中,有跟踪遥测以及指令分系统涵盖部分内容,还有监控管理分系统包含一部分;另外还存在通信地球站分系统在这里面组成,就是这样的一种组成方式。

2.3卫星通信的组网形式

分为三大形式,一类是点对点结构,一类是星状结构,还有一类是网状结构,这些是组网形式所包含的,是用在卫星上的。

2.4卫星通信的多址方式
卫星通信的多址方式主要有以下几种,频分多址,时分多址,码分多址,除了这三种外,还有空分多址,空分多址也属于多址方式的一种,总共是四种多址方式。

2.5下面详细说一下多址方式:
频分多址 (FDMA)
把卫星转发器那里的可用射频频带裁剪成好多相互之间不重合的部分,然后分给各个地球站打算发送的各个载波去用。

时分多址 (TDMA)
把卫星转发器的工作时间划分成周期性的、彼此互不重叠的时隙,每个这样的时隙亦称分帧,而一个周期就称作一帧,然后将这些分配给各个站去使用。在任何时刻,都仅仅有一个站发出的信号能够通过转发器,转发器一直处于单载波工作的状态。

码分多址 (CDMA)
所要发送的各个载波,运用扩频调制技术,把将要发送的信号与PN也就是伪随机码相互乘进行扩频,在接收端用完全一样的PN来解扩,它不受发送时间以及频率的限制。

空分多址 (SDMA)
卫星天线存在多个窄波束,窄波束又被称作点波束,这些窄波束分别朝着处于不同区域的地球站指向,借助波束于空间指向上的差别来区分各异的地球站。

2.6卫星通信系统的常用工作频段
卫星通信常常被使用的频段是L波段,以及S波段,还有C波段,并且X波段,加上Ku波段,再加上Ka波段;而在这些里面,C波段以及Ku波段是最为经常被使用的。

2.7卫星通信的优点
1.覆盖范围大,无缝覆盖
2.通信距离远,通信成本与距离无关;
3.通信线路稳定可靠,中间环节 少;

4.组网灵活,受地理环境和地面 资源的限制小;
5.带宽灵活分配,可根据用户需要设定对称/非对称电路;
6.工程施工周期短;
2.8卫星通信的缺点
1. 两极地区为通信盲区,高纬度地区通信效果不好(同步卫星);
2. 卫星发射和控制技术比较复 杂;
3.存在日凌和星蚀现象;
4.存在着较为明显的信号传播延迟现象,同时伴有回波干扰情况,其呈现出的时延范围是500毫秒至800毫秒。
5.在某些频段下,雨衰影响较大。
6. 为防止各卫星通信系统彼此间出现相互干扰的状况,同步轨道的星位存在一定的限度,并非能毫无限制地来增加卫星数量,分点来说,其一,是有一点限度的,其二不能无限制地增加卫星数量。
下面简单了解一下什么是“日凌”与“星蚀”,雨衰,传输时延
太阳临近卫星通信中断,地球遮挡致卫星进入黑暗区域,春分时节与秋分之际,同步卫星会出现这两种情况,一种是受强大太阳噪声干扰通信中断的日凌现象,另一种是卫星进入地球阴影区的星蚀现象。

在雨区里,当电磁波进行传播时,部分被吸收,那叫能量被吸收,并且有被使得散射那种情形了,有能量产生衰减,进而就产生了通信过程当中呈现出来的雨衰现象情况产生了。
有关因素有,降雨的速率,降雨层的高度,电磁波的频次,极化的方式,接收天线的仰角。

传输时延
单跳的卫星通信线路,从发送端至接收端的单程传输时延是这样:T等于初中物理卫星通讯,L1加上L2的和,再除以C。
卫星为同步卫星时,存在一个上行链路电磁波传输距离,它被称作L1,在此情况下,其距离最小是35786.6公里,最大则有41679.4公里,通常会取40000公里的约值。
• L2为下行链路电磁波传输距离,取值方法同L1;
• C为电波在自由空间的传播速度,一般取3×10^8;
– 通常取值:单跳时延一般取0.27s,双跳取0.54s

3.总结:以上便是卫星通信的基本知识点,实际上卫星通信远比我们想得复杂许多,譬如轨道空间,太空看似广阔无垠,然而近地轨道的位置极为有限,将12000颗卫星发射上去较为容易,可怎样确保不会与其他卫星相互干扰呢?又怎样确保在失败或寿命到期后不会沦为太空垃圾呢?另外还有频率问题,若要实现全球覆盖,那就意味着得向全球所有国家申请频率,你申请了人家就会给吗?估计是不太可能的。卫星通信主要的存在价值,是对现有移动通信网络起到补充作用,并非取而代之。在6G时代,有实现卫星通信等天地融合全面覆盖的可能性,能够打造出一个包含地面通信、卫星通信、海洋通信的全连接通信世界,达成全球无间隙覆盖,沙漠、无人区、海洋等地都有希望实现信号覆盖起步网校,让我们拭目以待!
