衛星通信技術發展概述論文

摘要：本文介紹了衛星通信的基本概念、分類、特點以及應用，並在梳理國內外學者的研究成果及文獻資料的基礎上進行了成果展示，以期對以後衛星通信的研究提供一些思路和借鑑。

一、衛星通信概述

衛星通信是一種微波中繼通信，作爲中繼站，與發、收信地球站共同組成衛星通信鏈路。

目前的衛星通信系統，主要有固定業務的衛星系統(FSS)，移動業務的衛星系統(MSS)，和廣播業務的衛星系統(BSS)，它們的組成部分不全都是相同的。一般的衛星通信系統是由空間階段和地面階段兩個範圍組成的，其中控制和管理衛星的檢測站包含在空間段部分內。

衛星通信是指航天器與地球站之間或者地球站相互之間藉助通信衛星轉發器而進行傳輸的無線電通信,它主要涵蓋衛星移動通信、衛星固定通信、衛星中繼通信和衛星直接廣播等四大領域。衛星通信技術是現代通信技術不斷髮展的重要成就,也是航空航天技術運用到實踐中的重要方面。它具有容量大、覆蓋面廣、頻帶寬、穩定性靈活性強等優點。四十多年以來,它在國際國內通信、軍事民用通信等領域得到了比較廣泛的應用。

衛星通信網絡是指透過人造地球衛星作爲傳播無線電波的中繼站，從而達到兩個及其以上的地面站之間進行相互通信的網絡。其中，地面站也稱爲地球站，是指設定在在地球表面上的通信站點。通信衛星起到了一個傳輸無線電波的作用。衛星通信網絡按照轉發時間的長短，可分爲立即轉發式通信網絡和延遲轉發式通信網絡。當衛星的執行軌道處在低軌道執行時，相對地面站來說，需要進行遠距離的實時的通信，這時除了採用延遲轉發方式之外，同時也可以利用多顆低軌道執行的衛星進行轉發，這種網絡就是一般所指的低軌道移動衛星通信網絡。

二、國外衛星通訊技術發展概述

近年來，國外的衛星通信技術無論是在軍事還是商業領域都有了長足的發展，有新型質量高、功率大、壽命長的衛星不斷髮射升空。目前世界最先進的衛星通信技術仍然被包括波音、勞拉、洛馬、阿爾卡特以及休斯等美國和歐洲的幾大實力雄厚的衛星製造商所掌握。歐洲爲了縮短與美國的差距，正在努力研製新一代的大型通信衛星平臺阿爾法艙。俄羅斯則是透過與歐洲和日本的`國際合作的方式來大力推進本國衛星通信技術的發展。

毋庸置疑，美國是目前世界上通信衛星技術水平最發達的國家，其通信衛星技術發展計劃已經進行了很長時間，並且在軍事、商業等領域都已經形成了系列化的技術先進的衛星產品。目前其通信衛星計劃主要包括美國的轉型衛星通信系統(TSAT)計劃、空軍寬帶填隙衛星(WGS)計劃和先進極高頻(AEHF)衛星計劃以及海軍移動用戶目標系統(MUOS)計劃等。

在歐空局公佈的未來通信衛星發展計劃中，計劃在2001-2010年間將逐步提高16-30kw的衛星比例，計劃達到30%，而8-16kw的衛星比重達到40%，這些成果目前已經基本完成，這標誌着歐洲通信衛星向着超大功率的方向不斷髮展。

俄羅斯於2006年公佈了《俄聯邦2006-2015年航天規劃》，計劃在這10年中，俄羅斯計劃將與歐洲和日本聯合建設併發射13顆通信衛星，其中的8顆則是屬於快訊系列衛星。

在俄羅斯公佈的一份關於俄羅斯通信業發展的報告中，俄羅斯的航天局對其未來10年(2010-2020年)通信衛星技術的發展趨勢進行了預測。其內容大致包括以下：要掌握微波波段和光學波段技術進行相關項目;構建小型和中型衛星的低速率網絡;寬帶衛星通信利用大型衛星;在通信衛星上進行全部的信號處理;大力提高太陽電池的轉化率。

三、國內衛星通訊技術發展概述

近些年來隨着科技技術的發展，現代小衛星技術取得了長足的進展，這對我國航天技術發展和衛星技術的應用提出了更高的要求，國內的一些科技公司如中科院下屬的所和廠、中國航天科技集團以及國內的許多大專院校如清華大學、北京大學、哈爾濱工業大學、成都電子科技大學等研究人員都對航天編隊飛行星座系統的項目進行了大量的研究，其中有的對航天編隊飛行星座系統提出了初步設想，並進入了專題項目的研究階段，有的已經取得了明顯的成果，如編隊衛星的跟蹤切換技術，激光終端機、單片微波集成接收機等問題已在實驗室中得到很好的解決了，但這些與國外發達國家如美國、俄羅斯的星間通信技術相比，仍有不小的差距。

目前國內在這方面取得的比較明顯的成果主要有以下幾個方面：2004年4月19日，由哈工大牽頭研製的“試驗衛星一號”成功發射，並搭載了一顆科學實驗小衛星“納星一號”。“試驗衛星一號”主要用於資源測量和環境監控，它是我國成果研製的第一顆傳輸性立體的測繪小衛星。而“納星一號”是我國研製的首顆納型衛星主要用於研究開發納型平臺測試和進行航空航天的高技術演示。

由中科院上海小衛星工程部進行的“創新一號”衛星研究項目中，以星上計算機一體化設計、低軌小衛星擴頻通信等關鍵問題的解決爲重點，並進行低軌道小衛星之間數據通訊的關實驗，以解決存儲轉發通信的問題。

哈爾濱工業大學以解決星間激光通信和衛星編隊飛行而進行的雙星編隊飛行項目也取得了很大進展。