卫星通信技术的研究与发展

卫星通信一二三部曲的发展历程

卫星通信的发展经历了一系列重要的发展和演变，这些发展可以被称为卫星通信的一二三部曲。卫星通信的一二三部曲代表了卫星通信技术的演进，从最初的原始技术到现代高速广泛的无线通信技术。这篇文章探讨了卫星通信的一二三部曲的发展历程。

一.卫星通信的第一部曲

卫星通信的第一部曲可以追溯到20世纪50年代，当时美国开始研究和开发用于国防目的的卫星通信技术。1957年，苏联发射了世界上第一个人造卫星，这引起了美国政府的注意，促使他们开始大力发展和研究卫星通信技术。

在20世纪60年代，美国和欧洲的科学家和工程师们开始了一系列重要的研究和试验，他们的工作使得卫星通信技术得到了快速发展。这段时期，人造卫星的数量不断增加，通信卫星技术的性能也得到了极大的提升。1962年，卫星通信的先驱Telstar-1发射并工作，这是卫星通信技术的里程碑式成果。此后，全球范围内的通信开始变得更加快速和稳定。

随着卫星通信技术的不断发展，它的应用范围也逐渐扩大，卫星通信技术由军事领域逐渐渗透到了民用领域。

二.卫星通信的第二部曲

卫星通信的第二部曲可以追溯到20世纪80年代末至90年代初，当时卫星通信技术迎来了一个重大的转变。在这个时期，欧洲提出了IDC(Integrated Digital Communications)方案，这方案建议将多种通信技术整合到一起，包括卫星通信技术。

这个IDC方案的提出让卫星通信技术从传统的话音通信向数字通信方向发展，这大大扩展了卫星通信技术的应用范围。在这个时期，卫星通信应用领域也得到了巨大的扩展，数字电视、卫星移动通信及一些卫星导航领域的技术和应用得到了相应的发展。

三.卫星通信的第三部曲

卫星通信的第三部曲起始于21世纪初，随着互联网的普及和信息技术的进一步发展，卫星通信开始迎来了一个新时代。近年来，卫星通信技术得到了革命性的突破，新技术的研发、新应用的推广和新市场的拓展使得卫星通信技术迎来了高速发展。

卫星通信技术的应用与发展

中国电子科技集团公司第五十四研究所 史世念

【摘要】自20世纪90年代以来，卫星移动通信的迅猛发展推动了天线技术的进步。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点，被认为是建立全球个人通信必不可少的一种重要手段。本文主要研究分析了卫星通信技术的应用及发展方向。

【关键词】卫星通信 应用 发展

1 卫星通信的系统概念

卫星通信系统实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”盖，由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围远大于一般的移动通信系统。但卫星通信要求地面设备具有较大的发射功率，因此不易普及使用。

自 1957 年前苏联发射第一颗人造卫星以来，人造卫星即被广泛应用于通信，广播，电视等领域。1965

年第一颗商用国际通信卫星被送入大西洋上空同步轨道，开始了利用静止卫星的商业通信。

卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星段在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户段即是各种用户终端。

在微波频带，整个通信卫星的工作频带约有 500MHz 宽度，为了便于放大和发射及减少变调干扰，一般在星上设置若干个转发器。每个转发器被分配一定的工作频带。目前的卫星通信多采用频分多址技术，不同的地球站占用不同的频率，即采用不同的载波。比较适用于点对点大容量的通信。近年来，时分多址技术也在卫星通信中得到了较多的应用，即多个地球站占用同一频带，但占用不同的时隙。与频分多址方式相比，时分多址技术不会产生互调干扰、不需用上下变频把各地球站信号分开、适合数字通信、可根据业务量的变化按需分配传输带宽，使实际容量大幅度增加。另一种多址技术是码分多址(CDMA)，即不同的地球站占用同一频率和同一时间，但利用不同的随机码对信息进行编码来区分不同的地址。CDMA 采用了扩展频谱通信技术，具有抗干扰能力强、有较好的保密通信能力、可灵活调度传输资源等优点。它比较适合于容量小、分布广、有一定保密要求的系统使用。

卫星通信抗干扰技术及其发展趋势

摘要；卫星通信本质上属于无线通信方式，即在地球轨道上借助卫星实现中继通信。它广泛应用于定位、检测和通信。随着当今时代科学技术的发展和创新，以及人们对通信需求的不断增加，卫星通信技术逐渐成熟。然而，由于大多数通信卫星处于地球静止轨道，这种独特的限制导致大量卫星部署在地球轨道上。因此，对频率资源的利用有很大的限制。面对日益增长的通信业务需求，我们要积极推进卫星通信抗干扰技术的创新和优化，在了解各种干扰因素的基础上有效应对，努力维护卫星通信的安全稳定。

关键词：卫星通信；抗干扰技术；发展；趋势

1 卫星通信的干扰因素

1.1 电磁干扰

电磁干扰是影响卫星通信质量的典型因素。当今时代，随着电子技术和信息技术的不断发展和创新，电子设备已经渗透到人类社会的各个角落，这些电子设备发出的电磁信号必然会影响卫星通信信号的传输，尤其是雷达系统、广播信号和微波通信，这种电磁干扰功率大，影响不可忽视。此外，工业生产设备的电气噪声、医疗设备的电磁波以及地球站设施质量问题造成的杂波也在一定程度上影响了卫星通信的信号传输质量。

1.2通信系统干扰

在卫星通信系统运行过程中，地面站与卫星之间的信号传输主要依靠通信信号处理设备来实现。随着这项技术的广泛应用，技术创新没有同步提高，导致现有卫星频率资源不足。它们中的大多数只能在同一频率上独立运行。此外，由于相邻卫星之间的隔离不够，卫星通信之间可能存在耦合效应，导致通信质量下降。

1.3自然环境干扰 自然环境干扰难以避免，主要是因为卫星处于宇宙环境中。无论是太阳噪声、行星运动、大气粒子散射、电离层闪烁、太阳黑子异常等，产生的射线或能力都有能力产生覆盖范围广的高能电磁波束，这将不可避免地影响卫星通信系统的正常运行，信号传输质量降低。

2 卫星通信抗干扰技术分析

2.1 扩展频谱技术

扩频技术是将编码序列的频谱独立于信号进行扩展，使其带宽远远超过所需的最小范围。扩频技术是目前应用最广泛的抗干扰技术。根据扩频方法的不同，扩频技术可分为三种类型，即直接序列扩频、跳频、混合扩频等。其中，直接序列扩频技术是在信号发射端用大速率伪随机码序列直接扩频信号的频谱，降低单位频带内的功率谱密度，将信号淹没在噪声中；信号的接收端使用与发射端相同的伪随机码进行频谱去扩，可以在恢复信号的同时抑制干扰能量，从而提高信号的噪声比，达到阈值。在该技术中，伪随机序列的长度越长，信号的持久性越强。如果干扰源较弱且信道质量良好，则可以降低扩频比以提高信息速率。相反，如果干扰源强，则可以增加扩频比以提高系统的抗干扰能力。因此，直接序列扩频技术体现了频谱隐蔽性好、信号干扰难的优点。根据预设的跳频模式，使信号在多个载波频率之间随机跳频是跳频技术。在这种形式下，下载波的频率是接连动态切换的。 作业在突发传输状态能够大大提高卫星通信体系的抗干扰功能。 跳频技术适用于宽扩频带宽。目前，智能跳频技术在工程实践中得到了广泛的应用，因此加强跳频技术的研究具有重要意义。通过研究跳频速率可以提高卫星信号的抗干扰性能，通过研究跳频带宽范围可以提高卫星通信系统的抗干扰处理增益。如果干扰因素影响跳频系统中的某个频率，可以使用智能跳频技术来识别跟踪频率并改变跳频频率。因此，智能跳频技术的抗干扰性能非常优越。

导航卫星系统的研究与发展

随着科学技术的不断发展，导航卫星系统已成为现代化社会中不可或缺的一部分。其发展历程自上世纪末至今已经经历了多个发展阶段，如GPS、GLONASS、BEIDOU等。近年来，由于战争、商业、民用等领域对导航定位的需求增大，除传统导航卫星系统的完善外，新一代的导航卫星系统如Galileo系统也在逐渐兴起。

一、传统导航卫星系统

1.1 GPS

美国全球定位系统（GPS）是目前全球应用最广的导航卫星系统。该系统由美国国防部于1970年代初开始研制，于1994年正式向全球开放运营。GPS系统主要由一系列卫星、地面控制站和用户设备三部分组成。其中卫星是GPS系统的核心，目前GPS系统共有31颗卫星，可以提供全球定位覆盖。

1.2 GLONASS

俄罗斯全球导航卫星系统（GLONASS）是另一种全球定位系统，它由西伯利亚的轨道控制站和俄罗斯各地的接收站共同组成，并于1993年开始向全球开放使用。GLONASS系统与GPS系统相互协作，能够改善卫星导航的精度和覆盖范围，在军事领域和各种民用应用方面都有重要价值。

1.3 BEIDOU

我国的北斗导航卫星系统（BEIDOU）是最新的全球卫星导航系统之一。该系统包括一组地面控制站、约30颗卫星和用户终端设备等，于2011年开始向中国及其周边国家地区使用。

二、新一代导航卫星系统

除了这些传统的导航卫星系统之外，近年来还出现了一些新的导航卫星系统，如Galileo系统。

2.1 Galileo

由欧洲航天局主导，旨在建立独立于美国GPS系统的全球定位卫星系统。该系统将有30个卫星工作，并将提供比现有GPS系统更精确的信号。随着Galileo系统的部署，用户将能够使用多个系统，以实现更高的精度和更广泛的覆盖范围，从而提供更可靠的导航定位。

2.2 Compass系统

在中国北斗卫星系统的基础上，中国国家卫星导航系统管理办公室还提出基于北斗卫星自主研发的机会，出现了新的导航卫星系统Compass系统。该系统将提供全球覆盖和导航、通信和监测等功能，具有更高精度和可靠性。