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低轨卫星通信行业报告:从高轨到低轨(34页)

行业报告下载 2020-03-02 42 管理员

卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分构成: (1) 空间段:以通信卫星为主体,卫星上的转发其是通信卫星的主要有效载荷, 也是卫星通信系统空间段最重要的功能组成,用于接收和转发卫星通信地球 站发来的信号,实现地球站之间或地球站与航天器之间通信。 (2) 地面段:包括支持移动电话、电视观众、网络运营商地面用户访问卫星转发 器,并实现用户间通信的所有设施,网关站是地面段的核心设备。卫星通信 系统的地面段也包括地面的卫星控制中心(SCC,Satellite Control Center) 和跟踪、测控及指令站(TT&C,Tracking,Telemetry and Command station), SCC 和 TT&C 主要负责卫星发射阶段的跟踪和定位,下达变轨、太阳能电池 板展开等动作指令,以及卫星在轨运行期间轨道监测和校正、干扰和异常问 题监测与检测等。 (3) 用户段:主要由各类终端用户设备组成,包括 VSAT 小站、手持终端,以及 搭载在车、船、飞机上的移动终端,以及基于卫星通信的各种应用软件和服 务。

卫星通信作为无线电通信形式的一种,信号的中转和传输也要依赖与不同频段的无 线电波。在地面雷达系统的应用中,IEEE 标准中将无线电波划分为 VHF、UHF、L、 S、C、X、Ku、Ka 以及 EHF 等频段。在实际应用当中,上述频带中仅有一小部分被 分配给雷达应用,大部分频带由国际电联(ITU,International Telecommunication  Union)的世界无线电通信大会分配给空间无线电应用,雷达频段和空间无线电频 段对应关系如表 1 和表 2 所示。为保证无线电频率这一稀缺资源能够得到合理有效 的利用,ITU 将全球划分为三个频率区域,中国位于其中的 III 区。根据不同业务类型对无线电频段也有大致的划分:C 频段(4GHz~8GHz)、Ku 频段 (12GHz~18GHz)和 Ka 频段(26.5GHz~40GHz)是目前卫星通信系统中使用最广泛 的频段,C 频段和 Ku 频段主要用于卫星广播业务和卫星固定通信业务,带宽有限且 利用较早,目前频谱的使用已趋于饱和;Ka 频段主要用于高通量卫星,提供海上、 空中和陆地移动宽带通信。Q/V 频段将是未来卫星通信领域争夺的重点,目前 ITU 正在制定 NGSO 卫星通信中使用 Q/V 频段的频谱共享规则,以确保 NGSO 系统与 GSO 系统以及其他 NGSO 系统能够共存,值得注意的是 2020 年 1 月 16 日银河航天成功 发射的 5G 星座的首发星是全球首颗 Q/V 频段的 NGSO 通信卫星。

与传统的地球静止轨道卫星通信系统相比,低轨卫星通信系统最显著的特性在于其 卫星工作轨道高度和系统复杂程度的不同,从而带来单星技术、规模、成本上的差 异,最终影响系统建设与运营成本以及系统可靠性。低轨卫星通信星座的技术特点, 也将影响系统的通信质量,对地面终端设备也提出了不同的技术和性能要求。此外, 低轨卫星通信系统可以采用蜂窝通信、点波束、多址、频率复用等技术,且通信具 有全球覆盖、低延时等方面的优点,可以支持在线游戏、视频通话等实时或近实时 数据传输,在与地面通信骨干网融合后可能将催生出新的应用场景。

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标签: 空天信息|卫星|航天|卫星导航

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