通信工程師傳輸與接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)

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　　13.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信是地球站之間利用通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號的無線電通信，是現(xiàn)代通信的重要手段。目前全世界有超過200多個和地區(qū)應(yīng)用地球靜止軌道上的通信衛(wèi)星，提供80%的洲際通信和100%的國際電視轉(zhuǎn)播，以及開通部分國內(nèi)或區(qū)域的通信和電視廣播業(yè)務(wù)。

衛(wèi)星通信是在空間無線電通信實驗基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1945年英國人A.C.克拉克首先提出利用三顆地球靜止衛(wèi)星實現(xiàn)全球通信的設(shè)想。1958年美國發(fā)射了世界上第一顆通信衛(wèi)星“斯科爾”（Score),開始了衛(wèi)星通信的試驗階段。1965年國際通信衛(wèi)星-1(又名“晨鳥”）地球靜止衛(wèi)星和蘇聯(lián)“閃電-1”大橢圓軌道衛(wèi)星發(fā)射成功，標志著衛(wèi)星通信進入實用階段。20世紀70年代衛(wèi)星通信以解決遠距離、高容量、大型固定地球站之間的通信為主，主要發(fā)展國際衛(wèi)星通信，少數(shù)幾個建立了國內(nèi)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。20世紀80年代已向各個應(yīng)用領(lǐng)域和國內(nèi)或區(qū)域衛(wèi)星通信的方向深入，為世界各國普遍應(yīng)用，許多相繼建立了國內(nèi)或區(qū)域衛(wèi)星通信系統(tǒng)。此間，由于在髙密度、大容量干線通信方面面臨光纖通信的挑戰(zhàn)，衛(wèi)星通信開始朝著發(fā)揮其優(yōu)勢的方面轉(zhuǎn)向。20世紀90年代即轉(zhuǎn)向甚小天線終端（VSAT)小容量、專用網(wǎng)通信、移動通信和電視直播方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，VSAT衛(wèi)星通信、衛(wèi)星移動通信和衛(wèi)星電視直播是衛(wèi)星通信發(fā)展的主要潮流。

1.衛(wèi)星通信頻段的劃分

衛(wèi)星通信中，工作頻段的選擇是個十分重要的問題。它直接影響到整個衛(wèi)星通信系統(tǒng)的通信容量、質(zhì)量、可靠性、設(shè)備的復雜程度和成本的高低，并且還將影響到與其他通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。一般地說，衛(wèi)星通信工作頻段的選擇，必須根據(jù)需要與可能相結(jié)合的原則.著重考慮下列因素：

(1)電波應(yīng)能穿過電離層，傳播損耗和外部附加噪聲應(yīng)盡可能地?。?/p>

(2)應(yīng)具有較寬的可用頻帶，盡可能增大通信容量；

(3)較合理地使用無線電頻譜，防止各種宇宙通信業(yè)務(wù)之間以及與其他地面通信業(yè)務(wù)之間產(chǎn)生相互干擾：

(4)電子技術(shù)與器件的進展情況以及現(xiàn)有通信技術(shù)設(shè)備的利用與相互配合。

目前，大部分國際通信衛(wèi)星尤其是商業(yè)衛(wèi)星使用4/6GHZ頻段，上行為5.925?6.425GHz,下行為3.7?4.2GHz,轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬可達500MHz。國內(nèi)區(qū)域性通信衛(wèi)星多數(shù)也用該頻段。許多的政府和軍事衛(wèi)星用7/8GHz,上行為7.9-8.4GHz,下行為7.25-7.75GHz,這樣與民用衛(wèi)星通信系統(tǒng)在頻率上分開，避免互相干擾。

由于4/6GHZ通信衛(wèi)星的擁擠，以及與地面網(wǎng)干擾問題，目前己開發(fā)與使用了11/14GHz頻段。在這頻段上上行采用14-14.5GHz,下行為11.7?12.2GHz,或10.95-ll.2GHz,以及11.45-11.7GHz,并已用于民用衛(wèi)星通信和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)。用11/14GHz與4/6GHZ相比，有如下優(yōu)點。

(1)由于不同于地面中繼線路所用頻段，因此不存在與地面網(wǎng)干擾問題。地球站天線可設(shè)在城市中心建筑物頂上工作，將收到的信息直接傳輸?shù)接脩?，因而比較簡單，費用較低。

衛(wèi)星的發(fā)射功率也可不受限制。

(2)若地球站及衛(wèi)星的天線尺寸一定，11/14GHz波束寬度比4/6GHZ的一半還窄。這意味著用ll/14GHz頻段的靜止衛(wèi)星，在赤道上要比4/6GHZ的可多放一倍，從而緩和了赤道軌道衛(wèi)星的擁擠問題。另一方面衛(wèi)星也便于多波束工作。

(3)相同尺寸的衛(wèi)星天線，其增益，接收時是4/6GHZ的5.33倍，發(fā)射時是9.15倍，總的改善為16.9分貝。這一改善可用于彌補增加的傳輸損耗以及壞天氣時增加的吸收損耗和噪聲，或把地球站天線做小些和使用低成本衛(wèi)星。

20/30GHZ頻段也已開始使用，上行頻率為27.5?31GHz,下行頻率為17.7-21.2GHz。

用該頻段時的可用帶寬可增大到3.5GHz,為4/6GHZ時500MHz的7倍，因此有很大吸引力。

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