工控摘要：衛(wèi)星通信技術(shù)中星上處理（OBP）和異步傳輸模式（ATM）被認(rèn)為是未來通信的發(fā)展方向和核心技術(shù)，本文針對衛(wèi)星通信技術(shù)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，通過分析其在當(dāng)今通信行業(yè)中所處的地位、作用以及面臨的挑戰(zhàn)，總結(jié)其關(guān)鍵技術(shù)，給出未來通信的發(fā)展方向，這對以后的衛(wèi)星通信研究具有重要意義。
　　
　　衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及難點
　　
　　1.1衛(wèi)星通信發(fā)展現(xiàn)狀
　　
　　衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展十分迅速，20世紀(jì)60年代時，衛(wèi)星通信只是在軍事上得到了應(yīng)用，到了70年代時，衛(wèi)星通信的發(fā)展達(dá)到了，90年代時，光纖通信誕生了，這對衛(wèi)星通信造成了一次沖擊，但衛(wèi)星有它自己*的特點，如衛(wèi)星具有多址連接方式、可以按需分配帶寬等特點，這些是光纖通信所不能及的，所以衛(wèi)星通信在偏遠(yuǎn)地區(qū)，越洋通信中被優(yōu)先選用。星上交換作為衛(wèi)星通信的核心部分，受到國內(nèi)外學(xué)者的深度研究，星上技術(shù)結(jié)合ATM，使得衛(wèi)星ATM技術(shù)成為衛(wèi)星領(lǐng)域的一個研究熱點。目前許多國家就衛(wèi)星ATM已經(jīng)展開了深入研究，期望在未來有一個質(zhì)的飛躍。
　　
　　1.2現(xiàn)今衛(wèi)星通信遇到的難點
　　
　?。?）衛(wèi)星通信的成本因素。*，在長距離通信中，zui需要的技術(shù)就是衛(wèi)星通信，因為衛(wèi)星通信具有通信容量大、覆蓋地域廣、不受地理條件限制和通信方式機動靈活等優(yōu)點。但是隨著對通信資費的調(diào)整后，長途通信費用大幅下降，但衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器費用卻并沒有因此而改變，因此使得衛(wèi)星通信成本還是很高。
　　
　?。?）衛(wèi)星通信中寬帶IP問題。當(dāng)前，寬帶IP衛(wèi)星通信中基本上都是采用ATM傳輸技術(shù)，因為ATM的性能可以滿足歐美等地的性能指標(biāo)要求。但當(dāng)系統(tǒng)采用RS塊編碼、交織以及FEC技術(shù)時，雖然提高了衛(wèi)星鏈路的傳輸質(zhì)量，卻也在無形中增加了衛(wèi)星ATM實現(xiàn)的復(fù)雜度，這與現(xiàn)在運用的衛(wèi)星通信技術(shù)是不相同的。
　　
　?。?）衛(wèi)星通信中數(shù)據(jù)速率問題。當(dāng)前是信息時代，需要有更加快捷的方式來及時地傳輸信息，而傳統(tǒng)的基于頻分復(fù)用和碼分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)無法滿足衛(wèi)星通信的需求，隨之出現(xiàn)了分組交換技術(shù);同時，長距離的傳輸也帶來了延時問題，這就需要通過快而有效的方法來解決延時對實時數(shù)據(jù)的影響問題。
　　
　　2衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　2.1數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)
　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得很成熟，尤其是在數(shù)據(jù)處理相關(guān)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)壓縮可以給通信帶來很大的方便，例如節(jié)約了時間、提高了頻帶利用率、節(jié)約了存儲空間等。數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)有很多，但被人們廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)主要是對靜止圖像壓縮編碼的ISO標(biāo)準(zhǔn)以及CCITT的H.26標(biāo)準(zhǔn)。而在衛(wèi)星通信中主要采用的是MPEG62，該項技術(shù)主要是面向?qū)ο蟮?，而且在多媒體同步方面發(fā)揮了很好的作用，同時它的實時交換、實施表現(xiàn)等方面也做得很。
　　
　　2.2智能天線系統(tǒng)
　　
　　降雨以及大地對電磁波的吸收從很大程度上導(dǎo)致高頻段的衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生突發(fā)錯誤，而且衛(wèi)星本身也存在各種限制和隨機錯誤，這就需要通過智能天線的多波束來覆蓋到更廣的區(qū)域，例如，可以采用多波束快速跳變系統(tǒng);同時在低軌道系統(tǒng)中采用蜂窩式天線來實現(xiàn)跟蹤和同頻復(fù)用功能;星上和同步軌道系統(tǒng)要想構(gòu)成蜂窩式覆蓋圖就必須要采用相控陣列天線。
　　
　　2.3多址接入技術(shù)
　　
　　針對接入方式，ATM/TDMA多址接入方式比FDMA和CDMA更適合星上處理衛(wèi)星對多址接入的要求，因為此種方式有較好的信息傳輸角度、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用靈活性好等特點。但是，TDMA方式對速率和發(fā)射功率要求很高，這在無形中就增加了解調(diào)器的實現(xiàn)難度，同時也增加了載波功率與噪聲功率密度的比值的要求。為了克服上述問題，該領(lǐng)域?qū)＜姨岢隽艘环N新的方式，采用多頻質(zhì)的TDMA，即MF-TDMA（MultipleFrequency-TDMA）多址接入技術(shù)，它是將FDMA于TDMA相結(jié)合，這樣可以降低每個TDMA鏈路的接入速率和調(diào)制解調(diào)器的工作速率，同時對上行鏈路的值C/N0（C/N0=E/N0*Rb）的要求也減弱了。
　　
　　2.4衛(wèi)星激光通信技術(shù)
　　
　　衛(wèi)星通信要求速率很高，這就需要采用激光進行通信。衛(wèi)星通信采用激光可以提升衛(wèi)星的通信量和保密性，減輕了衛(wèi)星的重量和大小;在大氣層外，沒有大氣的干擾，通信更加準(zhǔn)確，同時也降低了誤碼率;運用激光可以提升數(shù)據(jù)的傳輸速率以及系統(tǒng)的可靠性;同時衛(wèi)星通信也互不干擾，zui主要的是，采用激光通信可以大幅度地降低延時，使信息能夠得到及時傳輸，激光的這些優(yōu)點都被發(fā)揮得。有專家預(yù)測，激光技術(shù)運用到衛(wèi)星通信中將是很有前途的，對通信行業(yè)的發(fā)展起到不可替代的作用。
　　
　　2.5信道糾錯編碼技術(shù)
　　
　　*，在衛(wèi)星通信中難免會產(chǎn)生錯誤，尤其是在衛(wèi)星通信的過程中。ATM信元在面對突發(fā)錯誤時會產(chǎn)生很大的錯誤。在ATM信元中，位于ATM信頭的zui后一個字節(jié)是信頭差錯控制（HEC）,它主要是通過檢測和糾正單比特錯誤以及檢測是否有多比特來保護ATM信頭。所以，在出現(xiàn)丟失信元或者信元誤插現(xiàn)象時，主要是由于HEC在多比特發(fā)生錯誤時沒有發(fā)生作用。因此提出了采用交織技術(shù)來降低信元丟失率和檢測不出錯誤的概率來保護ATM信頭、改善信息的傳輸質(zhì)量。采用MF-TDMA的多址接入方式的星上ATM系統(tǒng)可為不同的地球站提供不同的QoS服務(wù)，而不同的QoS需要不同。
　　
　　3衛(wèi)星通信系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢
　　
　　隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信的使用范圍越來越廣，服務(wù)水平也越來越高，雖然衛(wèi)星通信在發(fā)展的過程中遇到了不小的困難，遭受了很大挫折，但是衛(wèi)星通信的前景依然讓人看好。衛(wèi)星通信的發(fā)展與一個國家的經(jīng)濟、國防發(fā)展密切相關(guān)，未來衛(wèi)星通信將沿著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、以及信息化這“三化”方向前進，針對衛(wèi)星通信的未來發(fā)展趨勢而言，我們應(yīng)該在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高頻段頻譜的利用率，同時將IP與ATM技術(shù)相結(jié)合去建立衛(wèi)星寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)——國家信息高速公路要進一步去實現(xiàn)建立小型化、智能化、經(jīng)濟化未來的衛(wèi)星通信網(wǎng)，實現(xiàn)移動用戶間可以利用衛(wèi)星進行通信，而不再需要基站;如果將衛(wèi)星與Internet網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這樣就可以利用寬帶衛(wèi)星進行雙向傳輸，并且下載和地面網(wǎng)絡(luò)反饋的速度也得到了大幅提升，同時也大大減輕了頻譜擁擠現(xiàn)象以及抗*力。