卫星通信
自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,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和地球站两部分组成。卫星在空中起中继站的作用,即把地球站发上来的电磁波放大后再返送回另一地球站。地球站则是卫星系统与地面公众网的接口,地面用户通过地球站出入卫星系统形成链路。由于静止卫星在赤道上空3 600km,它绕地球一周时间恰好与地球自转一周(23小时56分4秒)一致,从地面看上去如同静止不动一般。三颗相距120°的卫星就能覆盖整个赤道圆周,故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1~10GHz频段,即微波频段。为了满足越来越多的需求,已开始研究应用新的频段,如12GHz、14GHz、20GHz及30GHz。卫星通信就是借助于地球卫星所进行的数据通信,如图3-8所示。
图3-8 卫星通信
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,一般在卫星上设置若干个转发器。每个转发器的工作频带宽度为36MHz或72MHz。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。它对于点对点大容量的通信比较适合。近年来,已逐渐采用时分多址技术,即每一地球站占用同一频带,但占用不同的时隙,它比频分多址有一系列优点,如不会产生互调干扰,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,可采用数字话音插空等新技术,使容量增加5倍。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,但由不同的随机码来区分不同的地址。它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,可灵活调度话路等优点。其缺点是频谱利用率较低。它比较适合于容量小、分布广,有一定保密要求的系统使用。卫星通信通常采用C波段的4~6GHz频段,上行链路为5.925~6.425GHz;下行链路为3.7~6.2GHz。如果采用KU波段的12~14GHz频段,则上行链路为14~16.5GHz;下行链路为11.7~12.2GHz。
卫星通信的主要优点如下。
通信范围大:只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信。
不易受陆地灾害影响。
建设速度快,通信容量大,通信距离远。
易于实现广播和多址通信。
电路和话务量可灵活调整,且通信费用与通信距离无关。
同一信道可用于不同方向和不同区域。
卫星通信的主要缺点如下。
信号到达有延迟。
10GHz以上频带受天气的影响。
天线受太阳噪声的影响。
安全保密性较差,造价高。