卫星通信在无线电通信的历史上写下了崭新的一页,成为现代化的通信手段之一。与其他通信方式相比,卫星通信具有其独特的特点:
(1)通信距离远,覆盖面积广,建站成本与通信距离无关。
一个卫星通信系统中的各地球站之间,是靠卫星连接的。由于卫星处于离地球几百、几千甚至几万公里的高度,因此在卫星能够覆盖到的范围内,通信成本与距离无关。只要这些地球站与卫星间的信号传输满足技术要求,通信质量便有了保证,地球站的建设经费不因通信站之间的距离远近、两通信站之间地面上的自然条件恶劣程度而变化。这在远距离通信上具有明显的优势。
在卫星通信中,信号能够传递到自然条件恶劣、地理环境复杂的边远山区和其他高原地区,基本不存在信号固点。作为陆地移动通信的扩展、延伸,卫星通信系统对航空、航海用户及缺乏地面通信基础设施的偏远地区用户具有重要的意义。
(2)具有独特的广播特性,组网灵活,容易实现多址连接。
卫星通信系统类似于一个多发射台的广播系统,每个有发射机的地球站都可以发射信号,在整个卫星覆盖区内都可以收到广播信号,可以通过接收机选出所需要的某一个发射台的信号。因此,只要地球站同时具有收发信机,就可以在地球站之间建立通信连接,这种能同时实现多方向、多地点通信的能力,称为多址连接。应该说这个特点是卫星通信系统突出的优点,它为通信网络的组成,提供了高效率和灵活性。
(3)通信容量大,能传送的业务类型多。
由于射频采用微波波段,可供使用的频带很宽,加上星上能源和卫星转发器功率保证越来越充分,随着新体制、新技术的不断发展,卫星通信容量越来越大,传输的业务类型越来越多样化。
(4)可以自发自收进行监测。
由于地球站以卫星为中继站,卫星将系统内所有地球站发来的信号转发回地面,因此进入地球站接收机的信号中,一般包含本站发出的信号,从而可以监视本站所发消息是否正确传输,以及传输质量的优劣。
2.技术上带来的问题
由于卫星通信具有以上特点,也在技术上带来了一些新的问题:(www.xing528.com)
(1)需要采用先进的空间电子技术。
由于卫星与地球站的距离远,电磁波在空间中的损耗很大,因此需要采用高增益的天线、大功率发射机、低噪声接收设备和高灵敏度调制解调器等。而且空间的电子环境复杂多变,系统必须要承受高低温差大宇宙辐射强等不利条件,因此卫星设备的材料必须是特制的,能够适应空间环境的。
(2)需要解决通信时延较长的问题。
电磁波以光速在自由空间传播,在静止卫星通信系统中,卫星与地球站之间相距约4万公里,发送端信号经卫星转发到接收端,传输时延可达270ms。因为两个站的用户信号都必须经过卫星,因此打电话者要得到对方的回话,必须额外等待540ms。中低轨道卫星的传输时延较小,但也有100ms左右。对某些业务(如话音)来说,必须采取措施解决时延带来的影响。
(3)要圆满实现多址连接,必须解决多址技术的问题。
通信卫星的广播式工作,为多址连接提供了可能性,但是,要将其变为现实,必须解决多址技术问题,即接收站如何识别和选出发给自己的信号。这要求发射站发射的信号或传输手段必须具有区别于其他站的某种特征。
(4)要保证卫星能高度稳定、可靠地工作。
卫星处于离地球数万公里之外,卫星上组装有成千上万个电子和机械元器件,任何一个发生故障都可能引起通信卫星的失效,导致整个卫星通信系统的瘫痪。因此,在卫星上使用的元器件都需要进行大量的寿命与可靠性试验。即便如此,一颗卫星的稳定运行时间也仅为7年左右。
(5)存在日凌中断现象。
当卫星运行到太阳和地球站之间时(例如,每年的春分或秋分前后数日,太阳、地球和卫星将运行到一条直线上),地球站的天线不仅对准卫星,也正好对着太阳。
地球站在接收卫星下行信号的同时,也会接收到大量的频谱很宽的太阳噪声,从而使接收信噪比大幅下降,严重时甚至噪声完全淹没信号,导致通信中断,这种现象称为日凌中断现象。
此外,还要解决星蚀、地面微波系统与卫星通信系统之间的相互干扰等问题,这些都会导致卫星通信系统不能稳定地工作。
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