微波通信和衛(wèi)星通信的異同點(diǎn)及發(fā)展比較

高亞哲

北京信息科技大學(xué) 100085

進(jìn)入21世紀(jì)以來，無線通信技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在未來的一段時期內(nèi)電信技術(shù)的發(fā)展空間將會更大。隨著信息化社會的到來和IP技術(shù)的不斷進(jìn)步，電信網(wǎng)絡(luò)的面貌及未來技術(shù)發(fā)展的走向也日趨明朗。作為無線電通信系統(tǒng)的重要組成部分，微波通信和衛(wèi)星通信給人們的生活帶來了巨大的便利，成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要技術(shù)手段。

1 微波通信的定義和特點(diǎn)

微波的頻率很高，一般為300 MHz～300 GHz，波長很短，通常為長度在1 m～1mm之間的電磁波。由于微波頻段的頻率很高，點(diǎn)撥繞射能力較弱，因此信號傳輸主要是視距傳播，即利用微波在視線距離內(nèi)的直線傳播。與短波相比，微波雖然具有傳播穩(wěn)定、不易受受外界干擾等特點(diǎn)，但在電波傳播的過程中，還是會受到地物、地形以及氣候狀況的影響而產(chǎn)生散射、折射、反射和吸收現(xiàn)象，從而導(dǎo)致傳播衰落以及失真。

微波通信產(chǎn)生于20個世紀(jì)50年代，由于其具有通信容量大、抗災(zāi)能力強(qiáng)、成本低以及建設(shè)速度快等優(yōu)點(diǎn)而獲得了快速的發(fā)展。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，一整套高速多狀態(tài)的信號處理及信號檢測技術(shù)與自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，對如今的移動通信、衛(wèi)星通信、全數(shù)字HDTV傳輸，通用高速有線／無線的接人以及高質(zhì)量的磁性記錄等很多領(lǐng)域的信號設(shè)計和信號的處理應(yīng)用起到了非常重要的作用。與發(fā)展中國家相比，國外發(fā)達(dá)國家的長途通信網(wǎng)中微波中繼通信的比例占到50%以上。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，美國的比例為70%，日本為55%，法國為52%。因此，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，微波通信將會成為最有發(fā)展前景的通信手段之一。

2 衛(wèi)星通信的定義和特點(diǎn)

2.1 衛(wèi)星通信的定義

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，在兩個或多個地球站之間進(jìn)行的通信。宇宙通信包括三種形式：第一，地球站和宇宙站之間的通信；第二，宇宙站之間的通信；第三，通過宇宙站的轉(zhuǎn)發(fā)或反射進(jìn)行地球站之間的通信。第三種形式通常被稱為衛(wèi)星通信，而將實(shí)現(xiàn)通信目的的人造衛(wèi)星稱之為通信衛(wèi)星。

2.2 衛(wèi)星通信的特點(diǎn)

衛(wèi)星通信是一種現(xiàn)代化的通信手段，在無線電通信的發(fā)展歷程中寫下了光輝燦爛的一筆。衛(wèi)星通信與其他通信方式相比具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：第一，通信距離比較遠(yuǎn)，而距離的長短與建站成本沒有直接的關(guān)系。通常情況下，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的各地球站之間是靠衛(wèi)星聯(lián)接的。只要信號傳輸滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，就能保證通信的質(zhì)量，建設(shè)經(jīng)費(fèi)也不受通信站之間的距離遠(yuǎn)近以及自然條件的惡劣程度影響。第二，以廣播方式開展工作，易于進(jìn)行多址聯(lián)接。衛(wèi)星通信系統(tǒng)與一個具有發(fā)射臺的廣播系統(tǒng)類似，每一個擁有發(fā)射機(jī)的地球站，都類似于一座廣播發(fā)射臺，在有效的覆蓋范圍內(nèi)，無論在哪里，都可以收到廣播。而衛(wèi)星通信系統(tǒng)也可以利用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，這種可以同時實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)、多方面的通信能力，稱之為“多址聯(lián)接”。第三，通信容量很大，適宜傳送的業(yè)務(wù)類型也很多。由于衛(wèi)星通信的覆蓋面積很大，費(fèi)用與通信距離無直接的關(guān)系，因此可以實(shí)現(xiàn)除地球兩極之外的全球通信。衛(wèi)星通信目前是遠(yuǎn)距離越洋通信的主要手段之一。第四，衛(wèi)星通信的傳輸容量很大，頻帶較寬。第五，通信的可靠性高，而且質(zhì)量也很好。通信電磁波傳播主要在外層空間傳輸，而且只經(jīng)過一次轉(zhuǎn)發(fā)，具有噪聲小，穩(wěn)定性高、通信質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。

3 微波通信和衛(wèi)星通信異同點(diǎn)及發(fā)展比較

3.1 微波通信與衛(wèi)星通信的異同點(diǎn)

相同點(diǎn)：衛(wèi)星通信也是一種微波通信，二者都具有微波通信的特點(diǎn)。二者的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，衛(wèi)星通信是一種較為理想的自由空間微波傳輸方式，但地面微波通信受很多因素的干擾，最為常見的有地形、地貌等；第二，如果將微波中繼站放置到衛(wèi)星上，就形成了衛(wèi)星通信，傳輸距離不受地球表面的遮擋限制，尤其是同步軌道衛(wèi)星可以將1/3的地球表面完全覆蓋，而地面微波站是萬萬做不到的；第三，衛(wèi)星通信的通信距離與建設(shè)成本無關(guān)，只要在衛(wèi)星的覆蓋范圍之內(nèi)，任意站點(diǎn)之間都可以通過衛(wèi)星進(jìn)行連接。而地面微波通信離不開中繼傳輸，而且對微波中繼站的距離還有限制，一般都在50公里以內(nèi)；第四，在時延方面，同步軌道距地面約為36000公里，單跳（甲站-衛(wèi)星-乙站）電波時延約為0.27秒，雙跳約為0.54秒；第五、接受信號的差距較為明顯，衛(wèi)星通信接收信號能力不強(qiáng)，相比之下，地面微波通信卻要強(qiáng)的多。主要是因?yàn)殡娫吹南拗?、衛(wèi)星載荷以及長距離衰減等因素造成的，因此，地球站接收到衛(wèi)星信號之后一般都需要使用低噪聲放大器將其放大；第六，與地面微波通信相比，衛(wèi)星通信可實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收，多址方式也較為靈活同時還可以進(jìn)行自由組合。第七，在頑存性方面，衛(wèi)星通信的頑存性較差，定軌性容易受到攻擊，而地面站的頑存性很好；第八，在抗截獲性方面，衛(wèi)星通信因?yàn)樾巧限D(zhuǎn)發(fā)器電波開放，抗截獲性差，而微波通信輔以較強(qiáng)的抗干擾措施同時還可借助天線的方向性，抗截獲能力強(qiáng)；第九，衛(wèi)星通信的物理目標(biāo)大，而微波通信的物理目標(biāo)較??；第十，衛(wèi)星通信的發(fā)射功率大，而微波通信的發(fā)射功率較小。

此外，在實(shí)際使用方面，衛(wèi)星通信需要星上資源，而地面微波通信則要求視距無阻擋；在抗干擾難點(diǎn)方面，衛(wèi)星通信主要是星上抗干擾，而微波通信是高傳輸速率上的高抗干擾增益；在費(fèi)用方面，衛(wèi)星通信一般比較昂貴，而微波通信則較低。

3.2 發(fā)展趨勢比較

1）微波通信的發(fā)展趨勢

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，微波通信的應(yīng)用范圍也會進(jìn)一步擴(kuò)大，現(xiàn)簡單介紹如下：第一，微波通信可以作為干線光纖傳輸?shù)膫浞莺脱a(bǔ)充，采用PDH微波以及點(diǎn)對點(diǎn)的SDlH微波等。第二，可用于海島、農(nóng)村等邊遠(yuǎn)地區(qū)以及專用通信網(wǎng)中為用戶提供基本業(yè)務(wù)的場合，這時候可以使用微波點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)系統(tǒng)。第三，用于城市的短距離支線連接，比如移動通信基站之間、基站與基站控制器之間的連接、局域網(wǎng)之間的無線聯(lián)網(wǎng)等方面。

2）衛(wèi)星通信的發(fā)展趨勢

在未來的發(fā)展過程中，衛(wèi)星通信將在以下幾個方面獲得較大的發(fā)展：第一，地球同步軌道通信衛(wèi)星向大容量、多波束、智能化等方面發(fā)展；第二，低軌衛(wèi)星群將會與蜂窩通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)全球個人通信；第三，小型衛(wèi)星通信地面站的應(yīng)用范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大等。

總結(jié)

綜上所述，隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，微波通信和衛(wèi)星通信的應(yīng)用范圍也會越來越廣，將會在人們的生產(chǎn)和生活中扮演著越來越重要的角色。微波通信具有受外界干擾小、傳播比較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、容量大、便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用過程中要深入了解微波通信和衛(wèi)星通信的特點(diǎn)和不同之處，充分發(fā)揮二者在經(jīng)濟(jì)社會中的作用。

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