衛(wèi)星系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展策略（一）

陳如明 信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局



　　摘 要：隨著衛(wèi)星通信在全世界的普及，結(jié)合中國(guó)及西部大開發(fā)需要，本文全面論述現(xiàn)代衛(wèi)星通信系統(tǒng)新技術(shù)的特點(diǎn)及其在中國(guó)應(yīng)用機(jī)遇和發(fā)展策略


　　關(guān)鍵詞：寬帶衛(wèi)星系統(tǒng) 衛(wèi)星直播業(yè)務(wù) 編碼／調(diào)制設(shè)計(jì) 自適應(yīng)信號(hào)檢測(cè)／信號(hào)處理 低軌／中軌／靜止軌道離子推進(jìn) 衛(wèi)星發(fā)射



引 言



　　自１９４５年英國(guó)空軍雷達(dá)軍官、科學(xué)家亞瑟·克拉克（Ａｒｔｈｕｒ Ｃ,Ｃｌａｒｋｅ）在"無線世界"（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｗｏｒｌｄ）雜志上發(fā)表了 《地球外的中繼》（Extraterrestrial Relaying）一文、提出了三顆ＧＥＯ衛(wèi)星可按１２０° 軌道間隔進(jìn)行覆蓋全球的通信這一革命性概念以來，衛(wèi)星系統(tǒng)作為一種新興的技術(shù)與業(yè)務(wù)手段，無論從越洋通信至區(qū)域、國(guó)內(nèi)乃至個(gè)人通信，還是從ＧＥＯ/ ＭＥＯ/ ＬＥＯ的固定／半移動(dòng)／移動(dòng)通信、ＤＢＳ／ＤＴＨ／ＤＡＢ廣播、DVB-IP多媒體、ＧＰＳ／ＲＮＳＳ／ＲＤＳＳ導(dǎo)航定位，直至ＧＭＤＳＳ應(yīng)急援救、ＲＳＳ遙感乃至氣象／地震預(yù)報(bào)、遠(yuǎn)程醫(yī)療／教育、空間探測(cè)／科學(xué)試驗(yàn)等各行各業(yè)的各類應(yīng)用，尚且從各類空間段衛(wèi)星制造、星際鏈路構(gòu)成，直至商業(yè)火箭發(fā)射與保險(xiǎn), 乃至地面段各類ＶＳＡＴ／ＵＳＡＴ甚至微型個(gè)人終端的誕生，真可謂創(chuàng)建了五十余年人間科技輝煌與卓越的社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)，當(dāng)然亦經(jīng)歷了眾多波瀾起伏與曲折坎坷！


　　進(jìn)入２１世紀(jì)的信息全球化及全球巨大的個(gè)人多媒體通信流量與無縫隙覆蓋需求，注定了無線寬帶應(yīng)用，包括各類衛(wèi)星手段，將會(huì)發(fā)揮其愈來愈重要的戰(zhàn)略作用。而各類衛(wèi)星系統(tǒng)的重要特征，涵蓋在下述三個(gè)方面：首先在于它在未來全球／區(qū)域／國(guó)家信息社會(huì)中的一系列獨(dú)特特征與作用；它對(duì)各行各業(yè)、各類實(shí)際應(yīng)用的廣泛性與普遍性； 以及它在未來寬帶無線演進(jìn)中通用無線接入及ＷＷＡＮ、ＷＭＡＮ、ＷＬＡＮ與ＷＰＡＮ等各類綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用，服務(wù)內(nèi)涵中不可缺少的互補(bǔ)支持作用：


　　 ① 衛(wèi)星系統(tǒng)的獨(dú)特特征與重要作用 [1]


　　　　 · 唯一的三維無縫隙覆蓋能力 ；


　　　　 · 獨(dú)特的靈活性與普遍服務(wù)能力；


　　　　 · 宏大區(qū)域的可搬移性與可移動(dòng)性；


　　　　 · 廣域復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)成能力與廣域Internet互連接能力；


　　　　 · 特有的廣域廣播與多播能力；


　　　　 · 對(duì)國(guó)際／區(qū)域／本地連接距離的不敏感性；


　　　　 · 較低的初期投入與快速財(cái)務(wù)回收；


　　　　 · 對(duì)應(yīng)急救災(zāi)及寬帶系統(tǒng)備份與故障掄救的快速靈活和安全可靠方面的獨(dú)特能力，等等。


　　 ② 衛(wèi)星系統(tǒng)的廣泛服務(wù)應(yīng)用與眾多產(chǎn)出領(lǐng)域


　　　　 ·可開發(fā)創(chuàng)建一系列大規(guī)模量產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，諸如ＤＢＳ／ＤＴＨ／ＤＡＢ/ＤＶＢ－ＩＰ，ＧＰＳ／ＲＮＳＳ/ＧＩＳ，ＶＳＡＴ／ＵＳＡＴ , 等等；


　　　　 ·各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用、服務(wù)領(lǐng)域，諸如國(guó)際／區(qū)域／本地固定／移動(dòng)通信，ＤＢＳ／ＤＴＨ／ＤＡＢ廣播、ＧＰＳ／ＲＮＳＳ／ＲＤＳＳ導(dǎo)航定位，ＧＭＤＳＳ安全與應(yīng)急援救、遠(yuǎn)程教育與遠(yuǎn)程醫(yī)療，衛(wèi)星遙感與地球探測(cè)，氣象及地震預(yù)報(bào)，以及包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林牧、安保、軍事、科學(xué)研究、新聞報(bào)導(dǎo)、航空、海事和環(huán)境等各行各業(yè)；


　　　　 ·對(duì)（中）西部大開發(fā)及農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)通信和普遍服務(wù)的獨(dú)特重要作用。


　�、� 寬帶無線演進(jìn)中不可缺少的重要互補(bǔ)支持作用


　　涉及通用無線接入的詳細(xì)討論可見文獻(xiàn)［４］。通用無線接入包括地面移動(dòng)接入（屬地面移動(dòng)業(yè)務(wù)范疇）及地面固定無線接入（常簡(jiǎn)稱為ＦＷＡ,屬地面固定業(yè)務(wù)范疇）和衛(wèi)星接入（ＳＡ，相應(yīng)衛(wèi)星移動(dòng)接入屬移動(dòng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)ＭＳＳ范疇）。無線接入按其網(wǎng)絡(luò)帶寬分類通常有三類，一類為所謂窄帶（Ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ）接入，常攜載業(yè)務(wù)的每用戶比特速率≤６４ｋｂｉｔ／ｓ；第二類為寬帶（Wideband）接入，其每一信道載波可提供高達(dá)2Mbit/s的比特速率，目前IMT-2000原始定義的最高比特速率2Mbit/s即屬此范疇；第三類即指寬頻帶（Broadband,有時(shí)亦稱廣帶）接入，主要針對(duì)實(shí)際多媒體業(yè)務(wù)傳輸需求，其每一信道載波傳輸速率>2Mbit/s。實(shí)際上國(guó)內(nèi)習(xí)慣往往將Ｗｉｄｅｂａｎｄ與Ｂｒｏａｄｂａｎｄ無線接入統(tǒng)稱為寬帶無線接入。


　　需要特別指出：衛(wèi)星接入是通用無線接入的重要組成部分。然而近年來，衛(wèi)星接入為人們輕視與冷漠的主要原因與ＧＭＰＣＳ系統(tǒng)在原先過份炒作基礎(chǔ)上的嚴(yán)重失利密切相關(guān)聯(lián)。ＷＲＣ－９７大會(huì)上ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ衛(wèi)星移動(dòng)與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)被炒得火熱，而事隔三年，隨著Ｉｒｉｄｉｕｍ系統(tǒng)的破產(chǎn)慘敗，爾后ＩＣＯ、Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ以及 Ｏｒｂｃｏｍｍｍ等大、�。停牛希�ＬＥＯ系統(tǒng)均相繼陷入相當(dāng)困難的處境。此情況決非偶然 , 與地面移動(dòng)無線接入和固定無線接入的蓬勃發(fā)展局面相對(duì)比，其根本問題在于如何協(xié)調(diào)好技術(shù)驅(qū)動(dòng)與市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的基本關(guān)系，以及如何定位好衛(wèi)星業(yè)務(wù)與地面業(yè)務(wù)之間的基本市場(chǎng)格局和如何處理好兩者之間的有機(jī)綜合。為此，早先ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ衛(wèi)星移動(dòng)與固定業(yè)務(wù)狂熱驅(qū)動(dòng)下提出的四十多個(gè)大、�。蹋牛舷到y(tǒng)、２０余個(gè)Ｋｕ／Ｋａ頻段寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)以及１５個(gè)左右Ｖ／Ｑ／Ｗ之類更高頻段的寬帶多媒體衛(wèi)星系統(tǒng)提案目前均處于冷靜思考、調(diào)整戰(zhàn)略、尋求其合理發(fā)展途徑的低潮階段。２０００年５～６月在土耳其Ｉｓｔａｎｂｕｌ舉行的ＷＲＣ－２０００大會(huì)上也明顯地呈現(xiàn)出了這種低潮氣氛，盡管當(dāng)時(shí)Ｔｅｌｅｄｅｓｉｃ公司宣布了與ＩＣＯ融合的新聞，也未引起近3000名與會(huì)代表的興奮與激情。然而衛(wèi)星通信在構(gòu)筑全球信息高速公路征程中的獨(dú)特戰(zhàn)略地位與作用任何有識(shí)之士均不會(huì)忘卻，冷靜考慮與安排衛(wèi)星業(yè)務(wù)諸如衛(wèi)星廣播數(shù)字壓縮直播ＤＢＳ、ＤＴＨ業(yè)務(wù)，衛(wèi)星無線電導(dǎo)航（ＲＮＳＳ）與全球定位（ＧＰＳ）業(yè)務(wù)，以至包括衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)（ＭＳＳ）在內(nèi)，依然在WＲＣ－２０００大會(huì)上獲得密切關(guān)注與相應(yīng)的進(jìn)展。而且作為固定接入的ＧＥＯ�。疲樱酉到y(tǒng)，以ＩＮＴＥＬＳＡＴ系統(tǒng)為代表，依然處于相當(dāng)好的商業(yè)運(yùn)作狀態(tài)，它對(duì)高速尋呼、短信息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)包括ＤＴＨ、ＤＢＳ、ＶＯＤ在內(nèi)的視頻多媒體廣播、多播業(yè)務(wù)，對(duì)Internet業(yè)務(wù)的高速下載及遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等多媒體業(yè)務(wù)廣域組網(wǎng)等依然發(fā)揮著獨(dú)特有效的作用。通�？磥恚�采取快速剪裁市場(chǎng)需求的現(xiàn)代ＧＥＯ衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路較為可取，例如，可瞄準(zhǔn)寬帶ＩＰ業(yè)務(wù)市場(chǎng)，以帶寬處理能力較強(qiáng)的、傳播環(huán)境依然相對(duì)較好的（Ｃ／）Ｋｕ頻段為軸心，摒除使用星上處理、星際鏈路及低軌／中軌多星座高風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)，星上仍采取適應(yīng)動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)演變較靈活的透明彎管式、地面控制星上轉(zhuǎn)發(fā)器交叉連接這一基礎(chǔ)傳輸模式，并借助空間段取用多點(diǎn)蜂窩波束頻率再利用進(jìn)一步提高其頻譜效率，采用星上波束發(fā)射功率控制，以適應(yīng)傳輸條件的動(dòng)態(tài)變化影響；在地面段采用高效率編碼與調(diào)制技術(shù)以便增加功率／頻譜利用效率和降低天線尺寸、功耗及硬件成本；對(duì)每波束載波進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)制與編碼參數(shù)調(diào)整達(dá)到動(dòng)態(tài)控制功率／帶寬資源分配利用；采用新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及管理手段進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多用戶共用同一頻帶時(shí)的動(dòng)態(tài)帶寬管理及優(yōu)化Internet不對(duì)稱與突發(fā)數(shù)據(jù)特性的帶寬利用效率。從商業(yè)市場(chǎng)模式考慮與地面業(yè)務(wù)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)廣域下行Ｂ２Ｃ寬帶Internet平臺(tái)服務(wù)，執(zhí)行高速Internet基本業(yè)務(wù)接續(xù)，多媒體ＶＯＤ、ＶＰＮ、電子娛樂等增值服務(wù)，以及對(duì)用戶最后一公里解決方案的ｘＤＳＬ、電纜、光纖和其它寬帶地面無線接入手段的廣域支持與補(bǔ)充，而其上行縱向，則可執(zhí)行Ｂ２Ｂ方式的垂直應(yīng)用，對(duì)ＩＣＰ、ＩＳＰ、電子商務(wù)的ＣＳＰ地面移動(dòng)應(yīng)用及分組數(shù)據(jù)中心等實(shí)施縱向連接支持應(yīng)用等等。這樣其基本目標(biāo)為瞄準(zhǔn)"最后一公里"的終端用戶廣域接入，有巨大商業(yè)覆蓋面，并特別適合于ＩＮＴＥＲＮＥＴ網(wǎng)及農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)服務(wù)，可望幫助服務(wù)商同時(shí)從零售服務(wù)中獲得可觀的利潤(rùn)。


　　一方面，涉及衛(wèi)星接入的通用無線接入可綜合包括宏大區(qū)、宏區(qū)、小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)、 移動(dòng)、半移動(dòng)（包括游牧）、固定等各種接入覆蓋模式，可有效覆蓋三維物理空間的任何一角落及有效連接至任何個(gè)人用戶，這對(duì)實(shí)現(xiàn)未來全球的個(gè)人通信而言，其實(shí)際連接覆蓋的普遍化與重要性不言而喻。而且無線接入與Internet聯(lián)合運(yùn)作的所謂無線Internet及移動(dòng)IP ，以及更進(jìn)一步以Bluetooth /UWBT / WLAN之類手段實(shí)現(xiàn)以微微小區(qū)個(gè)人接入為中心展開的無線個(gè)人(區(qū))域網(wǎng)絡(luò)接入將成為未來全球個(gè)人通信世界的最重要的環(huán)節(jié)之一。其中衛(wèi)星接入在實(shí)現(xiàn)國(guó)際/區(qū)域/國(guó)內(nèi)靈活的宏大區(qū)廣域三維覆蓋接入方面的作用顯得尤為突出。


　　另一方面，從整體寬帶無線發(fā)展軌跡看，寬帶無線接入，包括在物理層、MAC層及應(yīng)用層方面的大刀闊斧的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)裝備改進(jìn)，無論是TDD模式、還是FDD模式, 均在向新一代寬帶無線接入系統(tǒng)邁進(jìn)，這亦是新一代寬帶移動(dòng)通信前向演進(jìn)的技術(shù)基礎(chǔ)與源動(dòng)力。而寬帶移動(dòng)通信的演進(jìn)脈絡(luò)的原委與必然性在文獻(xiàn)[5]中已作了詳細(xì)的論述，相應(yīng)其2.5G/2.75G→3G→3G+/4G的系統(tǒng)演進(jìn)軌跡為：


　　　　 · GSM→WAP/x-HTML-GPRS/EDGE（IS-136→EDGE）→WCDMA→HSPA（HSDPA/HSUPA）→ (4G)…-FDD；


　　　　 · IS-95A（IS-95A+）→IS-95B→cdma2000 1X →（GSM 1X）→ cdma2000 1X EV-DO→cdma2000 1X EV-DV（cdma2000 3X?）→ (4G)…-FDD；


　　　　 · GSM→TD-SCDMA（UTRA-TDD?）→ETD-SCDMA/TD-LAS? → (4G)…-TDD ；


　　而對(duì)應(yīng)傳輸速率演進(jìn)軌跡為:


　　9.6kbit/s→14.4kbit/s→56/64kbit/s→114/153kbit/s→308/384kbit/s→2.0Mbit/s→2.4Mbit/s→5.2/6.0Mbit/s→≥10/20Mbit/s…→…(4G, 高速移動(dòng).→≥20/30~100Mbit/s ; 接近固定.→≥156~1000Mbit/s)


　　日本等擬在4G捷足先登的國(guó)家將4G的速率標(biāo)準(zhǔn)擬訂為高速（250km/nr）移動(dòng)狀態(tài)時(shí)達(dá)20-30Mbit/s、室內(nèi)或基本靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)達(dá)100-156Mbit/s；而ITU-R WP 8FVision工作組則擬將4G速率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定得更高，即如250km/小時(shí)高速移動(dòng)時(shí)為100Mbit/s、室內(nèi)或基本靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)為1000Mbit/s 。 此不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定, 顯然 , 將直接影響ITU定義的IMT-2000（3G）的持續(xù)期。


寬帶無線演進(jìn)至４Ｇ／５Ｇ將實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的ＩＰ核心平臺(tái)上集成接入各類不同業(yè)務(wù)，將實(shí)施移動(dòng)業(yè)務(wù)與固定業(yè)務(wù)的融合、廣播業(yè)務(wù)與交互業(yè)務(wù)的融合、專用業(yè)務(wù)與公眾業(yè)務(wù)的融合，等等，并取得較好的全ＩＰ�。眩铮涌刂啤Ｔ谖磥韺拵а葸M(jìn)中，無論是寬帶無線接入中的寬帶衛(wèi)星接入，還是寬帶移動(dòng)通信中的寬帶ＭＳＳ的有機(jī)綜合，寬帶衛(wèi)星在未來全球個(gè)人多媒體無縫隙覆蓋連接、在推進(jìn)我國(guó)西部大開發(fā)、實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋的普遍服務(wù)等方面將會(huì)發(fā)揮出重要的潛在戰(zhàn)略作用。同時(shí)亦可預(yù)期，隨著地面移動(dòng)、地面固定及衛(wèi)星業(yè)務(wù)三者緊密綜合在一起，隨著全球／區(qū)域／國(guó)內(nèi)意義上的ＷＷＡＮ、ＷＭＡＮ、ＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ以及W B A N等各類不同覆蓋域尺寸、不同頻段網(wǎng)絡(luò)緊密綜合在一起，為適應(yīng)這一多模、無縫隙、以ＩＰ為基礎(chǔ)的綜合多媒體業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境下的靈活有效的公共資源管理，建立智能代理之類管理模式將成為一種發(fā)展趨勢(shì)，并可發(fā)揮出重要的現(xiàn)實(shí)作用。


　　此外，就技術(shù)層面看，同寬帶固定無線接入新一代寬帶移動(dòng)通信的關(guān)系相類似，寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)通常具有比寬帶地面系統(tǒng)技術(shù)更高的技術(shù)難度與更深的技術(shù)內(nèi)涵。眾所周知，由于固定無線接入比移動(dòng)通信場(chǎng)合容易實(shí)現(xiàn)操作，即智能天線、軟件（定義的）無線電以及一系列現(xiàn)代編碼調(diào)制及自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)等功率/頻譜有效利用新技術(shù)以及ＩＰ�。眩铮拥奈锢韺�、ＭＡＣ層、會(huì)聚層及應(yīng)用層方面有效聯(lián)手的協(xié)議處理往往首先容易在固定無線接入中試驗(yàn)與裝備應(yīng)用；從而，固定無線接入通常成為新一代移動(dòng)通信的技術(shù)先導(dǎo)，第三代后的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種重要設(shè)想即為對(duì)各種新老交替的無線通信接入手段，包括新一代FWA技術(shù)及移動(dòng)通信技術(shù)、多媒體廣播技術(shù)和Bluetooth Pico-cell接入技術(shù)相組合，借助中介會(huì)聚橋接適配系統(tǒng)與以IP為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)相連接，從而構(gòu)成此新一代 (第四代或第五代)寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，形成固定與移動(dòng)的有機(jī)融合。與此相似，先進(jìn)的衛(wèi)星技術(shù)首先以先進(jìn)的地面技術(shù)作先導(dǎo)，但還必須緊密結(jié)合衛(wèi)星傳輸?shù)淖陨硖卣�，進(jìn)一步研制開發(fā)一系列特有的新技術(shù)，諸如ＧＥＯ長(zhǎng)時(shí)延、大傳輸衰耗影響處理，ＬＥＯ／ＭＥＯ多星座結(jié)構(gòu)優(yōu)化與自適應(yīng)覆蓋處理，多星座、多網(wǎng)絡(luò)跨域協(xié)議漫游處理，高可靠、長(zhǎng)壽命衛(wèi)星空間段星上處理、星際連接及衛(wèi)星發(fā)射技術(shù)演進(jìn)，精確可靠的空間體站址保持、地面跟蹤以及端對(duì)端衛(wèi)星全ＩＰ結(jié)構(gòu)傳送運(yùn)作時(shí)的有效ＱｏＳ控制等等，這充分顯示衛(wèi)星系統(tǒng)更深的高技術(shù)內(nèi)涵。


　　本文較多集中于衛(wèi)星系統(tǒng)新技術(shù)層面，并結(jié)合市場(chǎng)導(dǎo)向下技術(shù)驅(qū)動(dòng)的重要性，重點(diǎn)論述現(xiàn)代衛(wèi)星系統(tǒng)新技術(shù)及其在中國(guó)的應(yīng)用機(jī)遇和發(fā)展策略。




1 現(xiàn)代衛(wèi)星系統(tǒng)新技術(shù)



1.1 新設(shè)計(jì)范疇


　　 現(xiàn)代衛(wèi)星系統(tǒng)可以預(yù)見的演進(jìn)方向?yàn)椋?br>

　　　　 ·剪裁市場(chǎng)需求的自適應(yīng)星座結(jié)構(gòu)；


　　　　 ·多媒體綜合業(yè)務(wù)運(yùn)行的多層結(jié)構(gòu)通用平臺(tái)，包括混合頻段運(yùn)行演進(jìn)擴(kuò)展，ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ混合結(jié)構(gòu)，同軌位的多衛(wèi)星布局及虛擬衛(wèi)星系統(tǒng)概念應(yīng)用；


　　　　 ·點(diǎn)波束及蜂窩式小區(qū)覆蓋的衛(wèi)星天線波束成形；


　　　　 ·選擇星上處理和／或星際鏈路結(jié)構(gòu)的決策；


　　　　 ·IP/ATM混合結(jié)構(gòu)及向全ＩＰ系統(tǒng)的前向演進(jìn)；


　　　　 ·衛(wèi)星發(fā)射、空間設(shè)備控制和維護(hù)新概念，包括海上發(fā)射、航天飛機(jī)發(fā)射及維護(hù)包括由ＥＬＶＳ至ＲＬＶＳ火箭發(fā)射概念的演進(jìn)等；


　　　　 ·增加衛(wèi)星工作壽命及增加可布局衛(wèi)星在軌數(shù)目的傾軌衛(wèi)星的運(yùn)行；


　　　　 ·為改進(jìn)無線ＩＰ�。眩铮蛹斑B續(xù)欣賞多媒體節(jié)目的流媒體（Streaming　Media ）及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（ＣＤＮ）概念與技術(shù)；


　　　　·針對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)有別于地面系統(tǒng)業(yè)務(wù)的一些不同特征的特種對(duì)抗措施，這些特殊特征諸如長(zhǎng)時(shí)延影響、高速功率控制、多模多協(xié)議切換漫游、頻譜擴(kuò)展和相關(guān)帶寬影響、不同類別的多普勒頻移與時(shí)延處理,等；


　　　　 ·超大型衛(wèi)星和／或中、�。ㄎ⒒蚱ぃ┬托l(wèi)星云團(tuán)串(Cluster)結(jié)構(gòu)的決擇；


　　　　 ·低高度ＧＥＯ型空間體概念，包括地面業(yè)務(wù)范疇的平流層高空汽艇平臺(tái)（ＨＡＰＳ或ＳＴＳ）及飛機(jī)／氣球型高空遠(yuǎn)程運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)（ＨＡＬＯ）概念等。


1.2 新系統(tǒng)技術(shù)



　　下述十八個(gè)專題將涉及衛(wèi)星系統(tǒng)新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用


（1）多維信號(hào)處理與電磁兼容分析及多維頻率共用技術(shù)


　　包括衛(wèi)星業(yè)務(wù)、地面業(yè)務(wù)本身及其彼此共用在內(nèi)，此多維含義可涉及頻率域、時(shí)間域、空間域、信號(hào)域、網(wǎng)絡(luò)域,甚至顯示域; 多天線發(fā)送接收在內(nèi)的多輸入、輸出（MIMO）多維時(shí)空處理為其典型示例。而且，對(duì)多維頻率共用及多維電磁兼容分析而言，未來多頻段、多模式通用寬帶無線接入綜合業(yè)務(wù)運(yùn)行及頻譜／軌道資源管理的寬廣地域分布、可延展性及充分靈活的特征必將導(dǎo)致需要具備分布式智能代理型的新型多維智能資源管理要求。


（2）靈活、有效及可擴(kuò)展的多維資源管理技術(shù)


　　對(duì)于未來移動(dòng)與固定, 地面與衛(wèi)星, 廣播與交互, 公用與專用, 廣域、局域與個(gè)人域等各類業(yè)務(wù)均綜合于一種以全I(xiàn)P為基礎(chǔ)的統(tǒng)一寬帶平臺(tái)上運(yùn)作這一無縫隙與有機(jī)綜合的復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境，包括對(duì)上述頻譜、軌道資源管理在內(nèi)，必須利用多維智能代理之類手段，才能實(shí)現(xiàn)靈活、有效并具擴(kuò)展性及規(guī)模化的多維智能資源管理。借助自適應(yīng)智能天線覆蓋及軟件無線電控制的智能化頻譜、軌道資源管理，可實(shí)施頻譜、軌道資源動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)及時(shí)空等多維處理運(yùn)作，同時(shí)，借助自適應(yīng)智能化調(diào)整發(fā)射功率、調(diào)制方式、帶寬資源等進(jìn)一步優(yōu)化空中接口參數(shù)及優(yōu)化無線ＩＰ　ＱｏＳ控制參數(shù)，從而使頻譜、軌道等資源可進(jìn)行更合理的有效協(xié)調(diào)，包括多層平臺(tái)聯(lián)合動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)的智能運(yùn)作在內(nèi)，以大大提高資源的利用效率。


（3）智能天線與分布智能天線技術(shù)


　　現(xiàn)代天線波束成形、多點(diǎn)波束蜂窩結(jié)構(gòu)及智能天線與分布智能天線技術(shù)，這是實(shí)現(xiàn)高密度、多重頻率再利用并大幅度提高頻譜利用效率的最有效途徑，包括與多址連接技術(shù)在一起運(yùn)作，可有效提高上、下行，特別是下行吞吐能力。這亦是第三代移動(dòng)通信改進(jìn)系統(tǒng)性能及４Ｇ／５Ｇ發(fā)展的重要手段，是3G TD-SCDMA方案的核心技術(shù)，目前正擴(kuò)展成TDD、FDD全面開發(fā)應(yīng)用。研制開發(fā)出穩(wěn)定性、快速收斂性等性能優(yōu)良的控制算法屬其關(guān)鍵, 應(yīng)特別注意探討TDD及FDD模式下雙向智能天線運(yùn)作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)良算法。對(duì)L/S頻段及Ka之類高頻段蜂窩結(jié)構(gòu)覆蓋的星上天線的智能控制、空中結(jié)構(gòu)展開以及經(jīng)濟(jì)的自適應(yīng)大范圍調(diào)整覆蓋能力等是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有效頻率多重再利用適應(yīng)剪裁市場(chǎng)需求、提高競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。


（4）軟件無線電與軟件定義的無線電技術(shù)


　　預(yù)計(jì)中頻處理的軟件（定義的）無線電技術(shù)將逐步成為現(xiàn)實(shí)可行。普遍裝備于新一代移動(dòng)通信與寬帶無線接入系統(tǒng)中將會(huì)產(chǎn)生重大技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益。新一代寬帶無線系統(tǒng)用戶成本具有量級(jí)水平的有效降低及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活變更，很大程度上期望在統(tǒng)一硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上軟件無線電的有效支撐。借助目前已廣泛有效使用的DSP器件及相應(yīng)合理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推廣軟件（定義的）無線電技術(shù)應(yīng)用，使衛(wèi)星通信設(shè)備，特別是地面段設(shè)備更靈活、小巧、穩(wěn)定、可靠，并積極研究向快速綜合實(shí)時(shí)處理邁進(jìn)的DSP技術(shù)與算法，由軟件定義的無線電向射頻處理的真正軟件無線電技術(shù)邁進(jìn)。


（5）現(xiàn)代編碼 / 調(diào)制技術(shù)


　　這是有效提高語(yǔ)音及數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)下大幅度提高其功率/頻譜效率的又一重要途徑。一方面，重視小于2.4kbit/s速率的高性能聲碼器，由MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21支持的視頻圖像壓縮與管理技術(shù); 多路語(yǔ)音壓縮如倍增系數(shù)達(dá)10-16倍以上的DCME/PCME等各類數(shù)字電路倍增技術(shù); 性能優(yōu)良的信道編碼調(diào)制技術(shù)，除通常所知的TCM型、BCM型、SPORT型、恒包絡(luò)型、部分響應(yīng)型、實(shí)用型等編碼調(diào)制技術(shù)外，應(yīng)特別注意適應(yīng)移動(dòng)通信衰落環(huán)境、非線性信道及多重圖像分辨率要求情況下的多重編碼調(diào)制、多信號(hào)間隔恒包絡(luò)編碼調(diào)制、多分辨率編碼調(diào)制，不對(duì)稱傳輸環(huán)境下的UEP碼調(diào)制、以及大幅度提高功率處理能力的串、并聯(lián)級(jí)聯(lián)碼調(diào)制，包括Turbo碼及Turbo編碼調(diào)制技術(shù)。尤其是卷積型及分組型Turbo碼及相應(yīng)編碼調(diào)制，對(duì)第三代移動(dòng)通信、WLAN、WLL、衛(wèi)星數(shù)據(jù)直播、多媒體多分辨率圖像通信、無線數(shù)據(jù)傳輸、LMDS寬帶無線接入、HDTV傳輸、吉比特以太網(wǎng)、低速率數(shù)字語(yǔ)音壓縮Internet、數(shù)字衛(wèi)星通信以及數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)等各方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。


　　另一方面，聯(lián)合M-QAM運(yùn)作的自適應(yīng)（x）-OFDM（y）方式（諸如C-OFDM、W-OFDM、V-OFDM、F-OFDM及OFDMA等）值得關(guān)注：它具備寬帶運(yùn)行時(shí)的優(yōu)良抗色散能力及波形成形能力，可實(shí)現(xiàn)非（直）視距離(N-LOS)方式傳輸，包括與未來多載波寬帶ＣＤＭＡ組合運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有工程裝備實(shí)施和對(duì)寬帶無線接入及新一代寬帶移動(dòng)通信投入運(yùn)作很有吸引力，而且QPSK/8PSK/16QAM/64QAM/（x）-OFDM（y）多調(diào)制方式自適應(yīng)可變運(yùn)作，對(duì)自適應(yīng)覆蓋可調(diào)或傳輸性能自適應(yīng)控制有良好的實(shí)施能力。應(yīng)該指出，以IP為平臺(tái)基礎(chǔ)的Shin衛(wèi)星系統(tǒng)即擬采用Turbo碼及OFDM技術(shù)，籍以有效提高其容量處理能力。


（6）衛(wèi)星人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及自適應(yīng)信號(hào)處理與統(tǒng)計(jì)檢測(cè)技術(shù)


　　衛(wèi)星通信中有大量自適應(yīng)控制技術(shù)的用武之地，包括大時(shí)延閉環(huán)狀態(tài)下的自適應(yīng)控制技術(shù)、衛(wèi)星人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制技術(shù)、亦包括多用戶聯(lián)合檢測(cè)在內(nèi)的自適應(yīng)信號(hào)處理與統(tǒng)計(jì)檢測(cè)以及非線性自適應(yīng)學(xué)習(xí)與均衡技術(shù)等。對(duì)惡劣傳輸環(huán)境中的自適應(yīng)處理應(yīng)特別注意其優(yōu)良性能的快速盲算法，以及相應(yīng)自適應(yīng)非線性處理及降低狀態(tài)數(shù)與復(fù)雜度的實(shí)用軟判決最佳/次最佳序列檢測(cè)等高級(jí)檢測(cè)處理和有效處理市場(chǎng)剪裁要求的自適應(yīng)覆蓋技術(shù)等。對(duì)這些方面, 美國(guó)NASA、歐洲ESA及UMTS作了較多研究工作，一些著名研究項(xiàng)目有如SECOMS ( Satellite EHF Communication for Multimedia mobile Service) , SINUS ( Satellite Integration into Network for UMTS Services), INSURED ( INtegrated Satellite UMTS Real Environment Demonstration), NEWTEST ( High- Performance Neural Network Signal Processing Schemes for Wireless Terrestrial and Satellite Transmission ) 及 TOMAS ( Inter-Trial Test-bed of Mobile Applications for Satellite Communications) ,等。


　�。�7） 多媒體綜合業(yè)務(wù)傳送的多層次綜合業(yè)務(wù)工作平臺(tái)技術(shù)


當(dāng)我們考慮MSS及地面業(yè)務(wù)無縫隙覆蓋綜合時(shí)，這種設(shè)計(jì)原理顯得更為重要，包括以SDH/ATM/IP技術(shù)為支撐的自適應(yīng)可變速率、可變業(yè)務(wù)類型與QoS要求，同時(shí)組合不同頻段和（或）不同分層覆蓋區(qū)模式及優(yōu)化星座結(jié)構(gòu)、LEO/MEO/GEO協(xié)同工作和（或）分步實(shí)施的地面通信與衛(wèi)星通信有機(jī)組合的三維運(yùn)行綜合業(yè)務(wù)工作平臺(tái)技術(shù)。


（8） 流媒體技術(shù)


　　充分發(fā)揮衛(wèi)星廣播、多播（組播）能力的長(zhǎng)處，組合流媒體技術(shù)，包括進(jìn)行緩存（Caching）處理、可變帶寬的動(dòng)態(tài)資源及網(wǎng)絡(luò)管理、以及有效組合"推"、"拉"技術(shù)的衛(wèi)星CDN（內(nèi)容分配網(wǎng)絡(luò)）平臺(tái)技術(shù)，有可能在惡劣時(shí)延環(huán)境下實(shí)現(xiàn)IP為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)高速多媒體在線高質(zhì)量連續(xù)傳送。


　　(9) 軟交換技術(shù)


　　這是實(shí)現(xiàn)新一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活可變、前后向兼容性能優(yōu)良的核心技術(shù)。它采用分層的全開放網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，具有獨(dú)立的模塊化結(jié)構(gòu)；是一種業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)型網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)和呼叫控制可完全分離，呼叫與承載可完全分離；亦是一種基于統(tǒng)一協(xié)議的分組型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。它可適應(yīng)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)，滿足不同用戶新需求；能快速提供新業(yè)務(wù)，涉足新領(lǐng)域，創(chuàng)造新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)；它亦可有效地降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與維護(hù)成本，從而對(duì)新一代移動(dòng)通信全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)形成具有很大吸引力。


（10）適應(yīng)IP或全I(xiàn)P為基礎(chǔ)及全球個(gè)人通信運(yùn)行的新應(yīng)用協(xié)議、算法及應(yīng)用軟件的研究和開發(fā)應(yīng)用


　　由于ＴＣＰ／ＩＰ并非專為衛(wèi)星通信所設(shè)計(jì)，難以直接控制好用戶端對(duì)端的ＱｏＳ性能。從而結(jié)合Inetenet VIA Satellite的各種應(yīng)用，為使以IP為基礎(chǔ)的衛(wèi)星Inetenet網(wǎng)絡(luò)之間及與地面Inetenet網(wǎng)絡(luò)一道取得更優(yōu)良的傳輸效率與吞吐性能，深入研究各種應(yīng)用協(xié)議與算法具有重要意義。由于衛(wèi)星系統(tǒng)，特別是ＧＥＯ衛(wèi)星系統(tǒng)，有較長(zhǎng)的傳輸時(shí)延，單跳往返時(shí)延（ＲＴＴ，Ｒｏｕｎｄ�。裕颍椋稹。裕椋恚澹┘s為２Ｘ２７０＝５４０（ｍｓ），它對(duì)按ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議確定的由其所謂管道（Ｐｉｐｅ）效應(yīng)引起的數(shù)據(jù)重發(fā)和吐吞量及吐吞率受限（吐吞率=吐吞量/相應(yīng)傳輸帶寬中所傳輸?shù)脑�始�?shù)據(jù)速率，若吞吐量等于此數(shù)據(jù)速率，則吞吐率為最理想，即１００％）明顯有直接的影響。根據(jù)Inetenet活動(dòng)委員會(huì)（ＩＡＢ）制訂的標(biāo)準(zhǔn)ＲＦＣ１０７２（Ｒｅｑｕｅｓｔ　fｏｒ　Ｃｏｍｍｅｎｔ�。保埃罚玻┲械亩�義，其數(shù)據(jù)管道＝ＲＴＴ×數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)管道中任何一個(gè)數(shù)據(jù)包丟失均將導(dǎo)致數(shù)據(jù)重傳，將嚴(yán)重影響其實(shí)際最大數(shù)據(jù)吞吐量（Ｔｈｒｏｕｇｐｕｔ）即其最大數(shù)據(jù)傳輸速率， 而最大數(shù)據(jù)吞吐量＝最大接收窗口／ＲＴＴ，因此ＲＴＴ及最大接收窗口大小均直接影響最大吞吐量及最大吞吐率的大小。對(duì)于ＲＴＴ大且傳輸速率及傳輸帶寬高的信道即稱為"長(zhǎng)－寬信道"（Ｌｏｎｇ－Ｆａｔ�。茫瑁幔睿睿澹欤�，上述ＧＥＯ寬帶衛(wèi)星信道即為典型的"長(zhǎng)-寬信道"，若對(duì)ＴＣＰ／ＩＰ衛(wèi)星系統(tǒng)不加以協(xié)議擴(kuò)展改進(jìn)，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的管道效應(yīng)，影響其吞吐性能。從而，首先必須對(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行一系列的擴(kuò)展改進(jìn), 例如：可由幀結(jié)構(gòu)改進(jìn)、選擇性ARQ、慢啟動(dòng)后的時(shí)延ACK、選擇性ACK、前向ACK、ACK擁塞控制、TCP報(bào)頭壓縮、ACK壓縮與緊湊化、窗口尺寸設(shè)計(jì)等入手, 對(duì)此，Inetenet工程任務(wù)組（ＩＥＴＦ，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ�。裕幔螅搿。疲铮颍悖澹┮烟岢隽艘恍�擴(kuò)展建議，即如�。遥疲茫保常玻常ǎ拢椋纭。祝椋睿洌铮鳌。蹋铮睿纭。拢酰妫妫澹�，以克服長(zhǎng)時(shí)延、大帶寬／高容量時(shí)的ＴＣＰ傳輸瓶頸），ＲＦＣ２０１８（SACK, Selective Acknowledgement , 用于改進(jìn)長(zhǎng)時(shí)延、大窗口、高誤碼時(shí)的傳輸效率），ＲＦＣ２００１及２５１８（ＴＣＰ�。茫铮睿纾澹螅簦椋铮睢。茫铮睿簦颍铮�，Ｓｌｏｗ�。樱簦幔颍簦�Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ�。粒觯铮椋洌幔睿悖�，Ｆａｓｔ�。遥澹簦颍幔睿螅恚椋�，　Ｆａｓｔ�。遥澹悖铮觯澹颍�等, 以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信道有效利用及改進(jìn)衛(wèi)星信道非對(duì)稱性引起的性能起伏等）；也可采用欺騙（Spoofing）之類TCP/IP協(xié)議變換形式的網(wǎng)關(guān)技術(shù)入手，可使吞吐性能獲得數(shù)倍的改進(jìn)；在如何解決一定區(qū)域范圍內(nèi)Inetenet網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，利用衛(wèi)星手段的有效跳越跨接，以及IP Over Satellite時(shí)的最佳路由選擇; 多ISP運(yùn)行條件下為克服目前Proxy/VPN服務(wù)器解決方案呈現(xiàn)出的快速下載無效，無法進(jìn)入動(dòng)態(tài)速率控制、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)器分配及自動(dòng)出入等一系列毛病, 此時(shí)有一種所謂"空中隧道"（Tunnel inSky）協(xié)議可能可較好地解決這一問題，并估計(jì)可提高衛(wèi)星IP上行傳輸效率達(dá)45%左右，如此等等, 均屬一些較典型的改進(jìn)ＩＰ衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)Ｑｏｓ性能的有效途徑。當(dāng)然，這些改進(jìn)工作還在進(jìn)一步深化與發(fā)展，包括在第三層、第四層直至更高的應(yīng)用層，以取得ＩＰ衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與ＩＰ地面網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)行時(shí)更為滿意的Ｑｏｓ控制。而涉及衛(wèi)星與地面系統(tǒng)的集成和地面系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，包括新一代移動(dòng)通信與無線接入及適應(yīng)ＮＧＮ、ＮＧＢＷ及開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用軟件等，無疑, WAP、c-HTML/x-HTML、Brew、MSS IP over MPLS、BICC、SIP、 API、Parlay、 MGCP、 H.248/Megaco、Grid Computing (網(wǎng)格計(jì)算) 、CORBA、 Middleware(中間件) 以及Bluetooth、IEEE802.15.3/15.3a等與個(gè)人連接和接入及ＮＧＮ等相關(guān)的協(xié)議、算法與應(yīng)用軟件技術(shù)均十分關(guān)鍵。


　　（11）DVB-IP及安全控制條件接收ＣＡ技術(shù)與電子數(shù)字水印之類盜版防護(hù)技術(shù)


　　 如眾所知，數(shù)字視頻廣播（DVB，Ｄｉｇｉｔａｌ�。郑椋洌澹铩。拢颍铮幔洌悖幔螅簦椋睿纾┦菤W洲尤里卡計(jì)劃的一部分，為發(fā)展數(shù)字電視（ＤＴＶ）業(yè)務(wù)而確定的一種標(biāo)準(zhǔn)，起源于上世紀(jì)９０多代初，由歐洲廣播用戶設(shè)備制造廠商和ＥＬＧ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ�。蹋幔酰睿悖瑁椋睿纭。牵颍铮酰穑┱搲�推動(dòng)而建立，相應(yīng)國(guó)家和組織可自愿參加，后即成為目前的ＤＶＢ計(jì)劃，至２００１年初，ＤＶＢ計(jì)劃已包含了３０多個(gè)國(guó)家與２２０多個(gè)組織，實(shí)際上已成為一種全球標(biāo)準(zhǔn)。ＤＶＢ標(biāo)準(zhǔn)一般又細(xì)分為針對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)模模郑拢�Ｓ、針�?duì)有線電視傳輸?shù)模模郑拢�Ｃ和針�?duì)地面?zhèn)鬏數(shù)模模郑拢�Ｔ三種標(biāo)準(zhǔn)。由于地面?zhèn)鬏敹鄰絺鞑サ葌鬏敆l件最為復(fù)雜、嚴(yán)峻，從而ＤＶＢ－Ｔ標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵及對(duì)環(huán)境的技術(shù)對(duì)抗措施亦最為復(fù)雜與多樣化，這一點(diǎn)也就反映在不同國(guó)家的ＤＴＶ－Ｔ標(biāo)準(zhǔn)的確定上，包括覆蓋ＨＤＴＶ在內(nèi)的我國(guó)情況亦屬如此。


　　DVB標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)性能與接口要求包括下述方面：數(shù)字信源壓縮編碼，節(jié)目數(shù)據(jù)流的復(fù)接、信道糾錯(cuò)編碼、數(shù)字調(diào)制、數(shù)字加密和條件接收等，數(shù)字視頻壓縮算法統(tǒng)一采用ＭＰＧ－２，前向糾錯(cuò)統(tǒng)一采用Ｒ－Ｓ碼，ＱＡＭ調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)星座狀態(tài)數(shù)高達(dá)２５６，符號(hào)速率范圍６.０～６.９Ｍｓｙｍ／s等。而Inetenet是衛(wèi)星通信進(jìn)一步發(fā)展的重要源動(dòng)力，其中ＤＶＢ－ＩＰ則是衛(wèi)星寬帶多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展的重要途徑其中ＣＡ是一項(xiàng)加密控制的有條件接收技術(shù)，涉及ＤＶＢ－ＩＰ廣大用戶應(yīng)用時(shí)的申請(qǐng)、接入、付費(fèi)、頻道控制、甚至防假等一系列要求；而且，應(yīng)該指出，在解密節(jié)目抵達(dá)用戶后的信息安全與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和防非法拷貝方面，電子數(shù)字水�。ǎ模椋纾椋簦幔臁。祝幔簦澹颍恚幔颍耄椋睿纾┦且环N重要的新技術(shù)應(yīng)用。


（12）頻段擴(kuò)展與新系統(tǒng)、新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用


　　目前，鑒于L、S、C、Ku頻譜資源及GEO衛(wèi)星軌道資源的緊缺與擁塞，頻段擴(kuò)展，包括衛(wèi)星軍事應(yīng)用在內(nèi)，自然瞄準(zhǔn)X、Ka及V（Q/w），直到毫米波與紅外線范圍的所謂空中光纖。我們一方面要汲取以Iridium系統(tǒng)為首的LEO/MEO型GMPCS系統(tǒng)失敗的教訓(xùn)，除GEO系統(tǒng)外，仍應(yīng)協(xié)調(diào)實(shí)施相應(yīng)各計(jì)劃開發(fā)中的LEO/MEO NGSO衛(wèi)星系統(tǒng), 甚至建立新思路, 開發(fā)LEO/MEO型"靜止衛(wèi)星系統(tǒng)"。其實(shí)，高度更低屬地面業(yè)務(wù)范疇的平流層氣艇高空平臺(tái)HAPS及高空飛機(jī)/氣球遠(yuǎn)程覆蓋運(yùn)行HALO等系統(tǒng)亦為其類似思路的派生產(chǎn)物。此外，新頻段開發(fā)，包括星際鏈路的開發(fā)在內(nèi)，除器件技術(shù)外，亦有一整套涉及相應(yīng)多址連接技術(shù)、自適應(yīng)處理技術(shù)等在內(nèi)的新技術(shù)、新系統(tǒng)的研究開發(fā)工作需同時(shí)進(jìn)行。


　　由X頻段商用、至Ku/Ka、純Ka及EHF（V/Q/W）頻段擴(kuò)充，這對(duì)解決未來愈來愈多的個(gè)人多媒體視頻業(yè)務(wù)需求及衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)邁向消費(fèi)領(lǐng)域有重要意義。例如，以Ka衛(wèi)星系統(tǒng)為例，從多點(diǎn)波束頻譜有效再利用角度看，新一代Ka頻段寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)的容量潛力非常有吸引力，而且在衛(wèi)星處理設(shè)備中采用高速分組交換統(tǒng)計(jì)復(fù)用，還可在多點(diǎn)波束蜂窩式覆蓋基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大提高下行信道的負(fù)荷因子與復(fù)用能力，可大大改進(jìn)整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶傳輸速率和信息吞吐量。例如，同樣以48波束的電路交換同快速分組交換統(tǒng)計(jì)復(fù)用處理進(jìn)行對(duì)比，電路交換方式時(shí)只能取得0.5G bit/s左右的吞吐量，而衛(wèi)星上分組交換統(tǒng)計(jì)復(fù)接模式運(yùn)作時(shí)約可提高半個(gè)量級(jí)以上的吞吐效率，即達(dá)到3.5G bit/s左右的吞吐量。


　　一般說來，Ku與Ka頻段的衛(wèi)星系統(tǒng)相比較，Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能/價(jià)格比方面有明顯吸引力。以相同帶寬資源作對(duì)比，Ka衛(wèi)星的造價(jià)比Ku衛(wèi)星約貴2倍左右，然其容量能力卻可高6-8倍，而且其終端尺寸還可縮小一倍多（直徑約為0.6m左右）真正可方便地走向家用消費(fèi)品市場(chǎng)。因此可以說在性能價(jià)格比方面，Ka衛(wèi)星系統(tǒng)大約可有2~3倍或更多的得益。當(dāng)然，Ka頻段雨衰將更嚴(yán)重，沉降物影響更嚴(yán)峻，而且就地面控制的星上自適應(yīng)覆蓋處理技術(shù)而言，比Ku頻段更不成熟，因此目前Ka頻段的自適應(yīng)控制技術(shù)，主要仍是運(yùn)用FEC碼率及調(diào)制狀態(tài)速率自適應(yīng)可變技術(shù)改變其功率處理能力和進(jìn)行雨衰對(duì)抗，而未能采用整體的路由分集技術(shù)；采用多點(diǎn)波束跳越掃描覆蓋以快速經(jīng)濟(jì)地剪裁市場(chǎng)需求或許是一種現(xiàn)實(shí)可行的出路。


　　歸根結(jié)蒂，由C頻段至Ku頻段再至Ka頻段這是一種技術(shù)與市場(chǎng)需求演進(jìn)的必然結(jié)果，一般說來C頻段的寬帶視頻運(yùn)營(yíng)目標(biāo)確定電視運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)運(yùn)營(yíng)商及一些住宅用戶。此時(shí)，天線尺寸為2.4m左右，以分瓣組裝結(jié)構(gòu)為宜；到Ku頻段時(shí)，其頻率復(fù)用能力即可提高4倍左右，天線縮小降到1.7m~1m左右，用戶對(duì)象可較大規(guī)模普及到企業(yè)數(shù)據(jù)及住宅居民電視接收；再進(jìn)一步進(jìn)入Ka頻段，將可適應(yīng)IP為基礎(chǔ)的寬帶多媒體高速數(shù)據(jù)傳遞要求，此時(shí)頻率復(fù)用相對(duì)Ku頻段仍可再提高4倍，天線直徑可再降低到0.6m~0.4m左右，適用對(duì)象可普及小型企業(yè)及家用住宅寬帶數(shù)據(jù)及視頻多媒體運(yùn)行。當(dāng)然，從市場(chǎng)發(fā)展前后向兼容角度看，不少場(chǎng)合Ku/Ka混合結(jié)構(gòu)仍不失為一種安全與明智的選擇。


　　另一方面，Internet已成為寬帶衛(wèi)星業(yè)務(wù)的重要驅(qū)動(dòng)力。DVB-IP衛(wèi)星統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)發(fā)展衛(wèi)星消費(fèi)用戶有極強(qiáng)的吸引力，而在亞洲Internet家庭用戶亦將快速增長(zhǎng)，2001年約為1300萬(wàn)戶左右，到2008年將增至2000萬(wàn)戶以上；瞄準(zhǔn)IP為基本業(yè)務(wù)目標(biāo)的Ku/Ka衛(wèi)星平臺(tái)的帶寬處理能力也非常引人注目，以SHIN Satellite Public Company Limited平臺(tái)為例，這以IP為基礎(chǔ)的寬帶衛(wèi)星將由SS/Loral公司制造，據(jù)稱擬于2003年上半年發(fā)射，采取高效率、低用戶成本運(yùn)作，而性能/價(jià)格比可與地面數(shù)字用戶線及電纜調(diào)制解調(diào)器相比擬，由于利用35個(gè)左右的多點(diǎn)波束加之廣域波束，進(jìn)行多重頻率再利用，其容量約可達(dá)40Gbit/s，這為目前一般最大衛(wèi)星容量的20倍左右；而且在功率處理方面，利用了先進(jìn)的Turbo碼編譯碼技術(shù)及ＯＦＤＭ技術(shù)，可使其傳輸效率比一般情況改進(jìn)100%左右。值得相關(guān)運(yùn)行商重點(diǎn)關(guān)注。


（13）增加衛(wèi)星運(yùn)行壽命的氙離子推進(jìn)及高效率太陽(yáng)能電池技術(shù)


　　采用氙離子(Xenon Ion)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)可獲得大幅度節(jié)省衛(wèi)星燃料的高效率衛(wèi)星姿態(tài)控制及軌位保持控制。對(duì)一顆１５年壽命的衛(wèi)星，采用氙離子推進(jìn)將可節(jié)省９０％的推進(jìn)劑用量，從而可大大節(jié)省衛(wèi)星發(fā)射價(jià)格或延長(zhǎng)衛(wèi)星壽命。若使用能力較強(qiáng)的２５厘米１６０ｍＮ的氙離子發(fā)動(dòng)機(jī)，每天僅需工作３０分鐘即可將衛(wèi)星軌位保持至０.００５度，從而可有效處理多顆衛(wèi)星共用同一軌位(Ｃｏ－ｌｏｃａｔｉｏn)的衛(wèi)星軌道位置的保持與控制。


　　與常用的硅太陽(yáng)能電池相比較，砷化鉀太陽(yáng)能電池包括其多節(jié)運(yùn)行可使轉(zhuǎn)換效率提高一倍左右，即由１４％提高至３０％左右，這可為實(shí)現(xiàn)１０～2 0千瓦大功率衛(wèi)星平臺(tái)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。同時(shí)效率高、體積小、重量輕的鋰蓄電池可比現(xiàn)有鎳氫蓄電池提高一倍左右的功率能量密度能力。（未完待續(xù)）




----《西部通信》