1 卫星宽带收集成长概述
近年来，全球规模内Internet接入、交互式多媒体营业。电视会议和其他带宽密集型应用的迅速成长，人们对信息无绝顶的追求，刺激了企业网和Internet网的爆炸性增添，用户一向在全力追求可给他们带来更年夜都据的解决方案，结不美观导致对带咳缤?的年夜幅度增添。近年来，缺乏带宽的用户以惊人的速度考试考试了T1线，xDSL,Cable Modem，ATM和各类无线手艺。然而这些地面解决法子已不能知足用户对获守信息的渴求。在这种市场需求的冲击下，一些电信开发商把目光转向了太空，试图借助卫星Internet手艺来解决应用需求与收集带宽之间的矛盾。换句话说，卫星将成为天空的虚拟交流机，年夜年夜削减部署新收集和营业所需要的时刻和成本，而且将为知足未来的年夜量多媒体应用供给充沛的收集容量。多媒体卫星通信时代的曙光已年夜地平线升起，并呈现出欣欣茂发的气象。
因为Internet用户的接入营业有较着的不合错误称性，寄暌姑户向Internet发送（上行）的数据量很小，而年夜Internet接入（下行）的数据量年夜。在ISP运营的现实经验得出，上下行信道的速度一般比质ё仝3：1-5：1之间，有些甚至达到9：1。如不美观采用对称的双向链路，无疑是以高价购置了使用率不高的上行带宽。是以，经由过程具有较着不合错误称性的卫星收集来实现用户接入Internet就成了很顺理成章而且经济的手段了。
Internet多媒体营业是经由过程宽带卫星系统，为直播卫星用户供给丰硕多彩的新的数据和图像营业。今朝，这种营业年夜体有两类：小我化多媒体营业和交互式多媒体营业。年夜小我化多媒体营业方面看，主若是经由过程软件和硬件增强手艺，供给“小我化电视”。例如，美国的Wink通信公司每周向用户供给1200小时的“小我化电视”节日，用户只要点击电视屏幕角上的小停笔，就能当即插播体育、新闻、金融、气象形象和娱乐信息。如不美观电视台插播赛车节目，“小我化电视”可使用户在电视屏幕下方看到赛车场上领先的车手、每小时的公里数和车手的名字。再如美国加利福尼亚的一家叫Carmel的公司为用户供给硬件的收入达3.8亿美元，年夜1999-2002年的复合年增添率达65％，到2002年尾“小我化电视”用户数将达340万。
年夜交互式营业看，主若是经由过程宽带卫星收集供给交互式Internet电视。如美国的EchoStar公司的OpenTV系统能够向用户供给交互式节目介绍、电子邮件和网上电视、天色预告、城市交通图和各类电子商务信息。在微软和日本索尼公司的辅佐下，该公司还推出WebTV机顶盒。这种机洞盒内装1台卫星领受机和8.6千兆字节的硬盘，年夜容量硬盘可用于存储视频和其他内容。该公司称，这种新式机顶盒与数字卫星领受手艺、高级Internet多媒体营业相连系，将形成长达数小时的VCR能力。
就多媒体而言，经由过程Internet供给音频、视频和音乐多媒体营业以及多媒体软件是当前业界最热点的话题，而经由过程卫星传送音频和视频流无疑是最有但愿的应用。
2 ka波段通信系统的特点
鉴于ka频段具有可用带宽宽，干扰少，设备体积小的特点。是以，ka频段卫星通信系统可为高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输、高清楚度电视（HDTV）、卫星新闻采集（SNG）、VSAT营业、直接抵家庭（DTH）营业及小我卫星通信等新营业供给一种崭新的手段。ka频段的错误谬误是雨衰较年夜，对器件和工艺的需求较高，但这些都可以采纳相关手艺手段予以战胜。总之，ka频段卫星通信系统主若是在供给双向多媒体营业方面具有较年夜优势。
（1）网状和星状拓扑结构：为了提高频段操作率，削减时延，直接到用户（DTU）链路一般采用网状网，与公网（PSTN、ISDN等）互连的链路则优先采用星状网。
（2）开网和闭网：开网一般用于公网，闭网则用于非凡用户的专网。
（3）尺度和谈：多种传输和谈共存，尤其是当统一用户需要多种营业时，年夜年夜都ka频段系统选择ATM或准ATM和谈。
（4）多波束笼盖：为了提高卫星等效全向辐射功率（EIRP），ka频段卫星波束一般较窄。是以，若要笼盖一个国家或地域，需要设置多波束。
（5）频谱可多次操作：因为是多波束使用，频谱操作率高。
（6）星上措置及交流。
（7）传输速度规模宽。
（8）小用户终端：在齐截前提下，其用户终端要比C/Ku频段的小。对DTU链路来说，典型的无线口径为0.6-2m，具体取决于链路余量及所处雨区。
3 ka波段已经具备的手艺基本
卫星通信的可用频谱资本很有限，培植宽带网必然要采用更高频率。今朝的宽带卫星营业根基是使用ka频段，尽管与以往的C波段卫星模拟通信对比，使用较高频率的ku波段及前进前辈的数字压缩手艺，年夜年夜提高了通信效率，尤其是在数据、视频传输方面，Ku波段供给了加倍便利靠得住的传输手段，但Ku频段的应用已经很是拥护，故打算中的宽带卫星通信网根基是采用ka频段，经由过程同步轨道卫星、风止止轨道卫星或两者的同化卫星群系统供给多媒体交互式营业和广播营业。卫星通信要操作ka频段必需解决下列关头手艺问题：
（1）战胜旌旗灯号雨衰；
（2）研制复杂的ka频段星上措置器；
（3）保证高速传输的数据没有较着的时延；
（4）连结星座中有关卫星之间的有用通信；
（5）经由过程星上交流进行数据包的路由选择。
国际上出格是欧洲、美国有关ka频段卫星通信概念和关头手艺的试验工作已做了不少，例如美国国家宇航局率领工业界执行的ACTS打算，就对有关的多项前进前辈手艺进行了试验。可以说，现代卫星通信手艺的成长已为解决后四项关头手艺打下了基本，而降雨对旌旗灯号的衰减是波长在1-1.5cm之间的ka频段的非凡问题。因为使用的波长和雨滴的巨细相仿，雨滴将使旌旗灯号发生畸变。今朝正在设计的ka频段的卫星通信系统，因降雨衰减而引起的通信间断平均每月要跨越3小时。这就难于知足一般电信用户和广播电视受众通信可操作率达到99.9％的要求。今朝，为了战胜雨衰问题已提出几个解决体例：
（1）加年夜天线尺寸和旌旗灯号功率，但这会增添卫星的成本。
（2）设立更多的地面终端站，年夜而使旌旗灯号能沿多条路径传送，但这会增添地面系统的成本。
（3）经由过程节制功率分配，增年夜对降雨地域的传输功率。采用这个法子会增添卫星的复杂性，出格是提高了对节制软件的要求。
（4）成长对旌旗灯号畸变的校正手艺
ka频段的卫星通信系统雨衰问题的解决，在必然水平上是处事质量?籽用的折中。若要保证ka频段卫星通信营业的高靠得住性和高操作率，就必需在链路设计中有必热骼峥来避免暴雨造成的通信间断。但这种余量在正常的天色情形下却是一种华侈，会导致整个系统的成本增添和终端的价钱上升。
4 我国ka频段静止卫星通信系统的频段拔取
按照今朝国际无线电频率划分状况，我国ka频段静止轨道卫星通信系统具体频段拔取有一个初步的方案，同时对于可能影响具体频段拔取的其它身分也在考虑之列。
4.1静止轨道ka频段卫星通信频率划分概况
按照1998年版的《无线电轨则》及2000年世界无线电通信年夜会（WRC-2000）经由过程的最后法案划定，静止轨道ka频段卫星通信可使用的具体频段是：上行27.5-31GHz(带宽3500Mhz)；下行17.7-21.2GHz（带宽3500MHz）。然而，这些频段并非独一划分给静止轨道卫星通信（搜罗卫星固定营业和卫星移动营业），其它营业（如固定营业、移动营业、卫星地球探测（无源）营业、风止止轨道卫星固定营业等等）也都或多或少在其中部门频段上划分频率。是以，在上述频段存在极其复杂的频率共用状况下，必需为我国未来的ka频段卫星通信系统成立一个相对精采的频率共用工作情形。在现有卫星平台有用载荷的研制水平下，这种相对较好的频率共用工作情形对于保障卫星通信系统的正常持续运营很有需要。下面介绍搜罗我国在内的第三区ka频段静止轨道卫星通信频率共用状况。
4.4.4下行频段
（1）17.7-17.8GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行馈线链路和风止止卫星固定营业的上行链路。一般情形下，频率共用不存在坚苦。
（2）17.8-18.1GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行债线链路、风止止卫星固定营业的上行和下行链路。在WRC-2000年夜会后，风止止卫星固定营业（下行）应遵循不应要求获得静止轨道卫星固定营业的呵护，在工作时代，一旦发生任何不成接管的干扰，应快速消弭。因为该营业今朝尚未正式启用，现实情形不成预期。是以对于静止卫星固定营业而言，须承担必然的风险。
（3）18.1-18.3GHz：固定、移动、静止卫星广播营业的上行馈线链路、静止卫星气象形象营业（下行）和风止止卫星固定营业的下行链路。对静止轨道卫星通信的首要约束同（2）。
（4）18.3-18.4GHz：固定、移动、静止卫星广播营业的上行债线链路和风止止卫星固定营业的下行链路。以静止轨道卫星通信的首要约束同（2）。
（5）18.4-18.6GHz：固定、移犊?诅止止卫星固定营业的下行链路。对静止轨道卫星通信的首要约束同（2）。
（6）18.6-18.8GHz：固定、移动（除航空移动）、卫星地球探测（无源）和空间研究（无源）营业。静止卫星固定营业应尽量采纳法子，呵护卫星地球探测（无源）和空间研究（无源）营业，但这会导致其使用前提受限制。
（7）18.8-19.3GHz：固定、移犊?诅止止卫星固定营业的下行链路。风止止卫星固定营业（下行）的使用，取得了必然的协调地位。对于静止卫星固定营业而言，须承担相当风险。
（8）19.3-19.7GHz：固定、移犊?诅止止卫星移动营业的上行和下行债线链路。风止止卫星移动营业的馈线链路与卫星固定营业之寄放在同步共用（搜罗同向和反向），且协调地位各有差异，须寄望。
（9）19.7-20.2GHz：固定、移犊?诅止止卫星固定营业的下行链路。卫星固定营业和卫星移动营业都可以使用该频段。使用风止止卫星固定营业（下行），对于静止卫星固定营业具有必然风险，与在17.8-18.6GHz频段近似。
（10）20.2-21.2GHz：固定和移动营业。卫星固定和卫星移动营业是首要营业，卫星尺度频率和时刻营业是次要营业。
4.1.2 上行频段
（1）27.5-28.6GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行债线链路和风止止卫星固定营业的上行链路。使用风止止卫星固定营业（上行），对于静止卫星固定营业（上行），对于静止卫星固定营业具有必然风险，与在17.8-18.6GHz频段近似。
（2）28.6-29.1GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行债线链路和风止止卫星固定营业的上行链路。使用风止止卫星固定营业（上行），下行对应于18.8-19.3GHz频段。对于静止卫星固定营业而言，须承担相当风险，与在18.8-19.3GHz频段近似。
（3）29.1-29.5GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行债线链路和风止止卫星移动营业的债线链路。风止止卫星移动营业的馈线链路与卫星固定营业之寄放在同频共用，且协调地位各有差异，须寄望。
（4）29.5-30.0GHz：固定、移动、卫星广播营业的上行债线链路和风止止卫星固定营业的上行链路。卫星固定营业和卫星移动营业都可使用该频段，使用风止止卫星固定营业（上行），对于静止卫星固定营业具有必然风险，与在27.5-28.6GHz频段近似。
（5）30.0-31.0GHz：固定和移动营业。卫星固定营业和卫星移动营业是首要营业，卫星尺度频率和时刻营业是次要营业。
4.2 具体频段拔取
4.2.1 上行30-31GHz，下行20.2-21.2GHz
按照以上剖析，如不美观我国Ka频段卫星通信系统考虑涵盖卫星移动通信典型畴，这种考虑是基于充实操作在Ka频段因频率高而带来的地球站天线终端小型化和便携化的特点，首选的具体频段应该为：上行30-31GHz（可用频带1GHz），下行20.2-21.2GHz（可用频带1GHz）。理由是：上述频段可同时知足我国Ka频段卫星通信辖档徒种营业类型（卫星固定营业和卫星移动营业）的要求，且其中卫星尺度频率和时刻营业还可用于未来功能扩展（如授时营业）。同时，就频率共用状况而言，上述频段今朝还未明晰惹人风止止卫星固定营业或风止止卫星移动营业，而涉及这两种营业的国际频率协调还相当坚苦。是以，选择该频段有利于国际频率协调，有利于取得正当的国际地位，对于我国Ka频段卫星通信系统的正常持续运营意义重年夜。
4.2.2 上行259.1-29.5GHz，下行19.3-19.7GHz
若上述首选频段不能落实，降而求其次可选上行29.1-29.5GHz（可用频带400Mhz），下行19.3-19.7GHz(可用频带400MHz)。理由是：就频率共用状况而言，上述频段可避开与风止止卫星固定营业的国际频率协调问题，只需与风止止卫星移动营业的馈线链路协调。风止止卫星移动营业和馈线链路涉及的都是关口年夜站，协调难度相对降低，选择该频段是一种“两权相害取其轻”的法子。
4.2.3 上行27.5-28.6GHz/29.5-30.0GHz，下行17.8-18.6GHz/19.7-20.2GHz
在上述两个频段都不能落实的气象下，第三种可选上行27.5-28.6GHz/29.5-30.0GHz（可用频带1660MHz）。理由是：在无法避免与风止止卫星固定营业协调的场所，应选择静止卫星固定营业稍有优先地位的频段。在WRC-2000之后，该频段中的风止止卫星固定营业与静止卫星固定营业的频率共悠揭捉?究理论上已年夜致完成，并已经由过程了有关功率限值。但因为风止止卫星固定营业今朝没有现实启用，其所承诺的解决干扰问题的前进前辈手艺（如卫星分集手艺等）有待实践磨练。是以，对于静止卫星固定营业而言，须承担必然风险，选择该频段是“没有法子的法子”。
4.3 影响频段拔取的其它身分
4.3.1 远器件选择
选择合适上述具体频段的Ka频段元器件（高功放、领受机等），对于上述具体频段的拔取有根柢的影响。 4.3.2 频率划分和频率共用的成长
今朝看起来最合适的频段，在未来若干年后未必仍是最合适的。Ka频段属于新频段，新系统和新营业会不竭在该频段上涌现，往往会带来一系列的频率划分和频率共用的成长和变换。是以，需按照具体情形当令调整，这种调整有时会严重影响具体频段拔取。
4.3.3 国际频率协调情形
对于想要取得国际正当地位的卫星收集而言，国际频率协调极其繁琐且坚苦。今朝，列国按照国际频率协调情形而改变频段拔取的例子已越来越多。为了避免造成严重损失踪，欧美等发家国家的做法是：成立无线电轨则和协调小组，在立项前，事选 进行国际频率协调，视国际频率协调情形，确定具体频段拔取。在我国，因国际频率协调而改变卫星频率设置装备摆设的事务也已发生。因为不能完全切确预期国际频率协调结不美观，必将导致频段拔取的禁绝确性。
4.3.4 不成预见性
对于我国卫星设计和出产而言，Ka频段是全新频段。在设计和出产过程中，不成预见必然存在。这种不成预见性有时也会影响具体的频段选择。
5 我国成长Ka频段卫星通信赖重道远
我国的Ka频段卫星通信手艺今朝还处于研究阶段，地面相关设备及星上转发器的研究工作裹足五时代已经睁开，部门专题已取得打破。但在功放、体积、重量等方面，因受器件、工艺、仪器等身分制约，与国外前进前辈水平若有较年夜分歧，离适用化有较年夜距离，以下是今朝正在进行或将要进行的关头工作。
（1）加速Ka频段星上/地面关头手艺及关头设备的研制，尽快形成试验样机。除秀明转发器外，对星上措置转发器的关头手艺也需抓紧立项研制。具体项目首要有：20/30GHz低噪声放年夜器、变频器及SSPA和TWTA放年夜器等；固定及扫描多波束无线；基带措置及交流矩阵；低成当地球站终端。
（2）尽快放置Ka频段转发器（哪怕是透明转发器）的搭载手艺试验，以便开展相关试验工作。如近期不能实现，将操作外星Ka转发器（同步星或低轨星）开展试验工作，慢慢堆集使用及设计经验。
（3）进一步正视Ka频段卫星通信系统仿真及专题仿真设计工作。在设备周全开展应用之前，操作前进前辈的仿真设计可以最年夜限度地发现问题，并为提出解决问题的法子供给依据。
（4）抓紧Ka频段传布试验工作，成立我国自己的Ka频段雨衰模子。因为Ka频段的最年夜错误谬误是雨衰较年夜，要有用战胜这一问题，首先必需体味各地域的雨衰情形，成立切确的雨衰模子。
（5）Ka频段的另一个主要特征是军事应用前景巨年夜。国家有关部门将尽快立项，研究若何进一步拓宽Ka频段的军事应用。
（6）年夜久远成长考虑，国家将尽快开展响应的Ka频段仪器设备、测量体例以及关头元部件的配套研究。
| 
