卫星通信

卫星通信（satellite communication）利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而在2 个或多个地球站之间进行的通信。可提供固定地球站间的固定通信服务，也可提供移动（手持）站间的移动通信服务。

发展 1945年英国人A·C·克拉克（Arther C. Clarke）提出利用3 颗人造地球静止卫星作为中继站来构成覆盖全球的州际通信的设想。

利用天然的地球卫星—月球进行通信的试验发生在20 世纪50年代到60年代。1956年至1960年间，美国利用月球对无线电波的反射，把月球作为悬在空中的无源中继站，先后进行了雷达回波的接收和话音无源中继通信试验，并在夏威夷和华盛顿间进行了长途通信。

1957年10月4 日前苏联发射成功世界上第一颗人造地球卫星“卫星1 号”（Sputnik）,地球上首次收到来自人造地球卫星的无线电波，为卫星通信带来曙光。

1960年8 月英国将覆有铝膜、直径为30 m的气球卫星“回声1号”发射到高度约为1600 km的圆轨道上作为反射体，对地面巨型地球站发射的信号作无源反射，进行了最早的无源中继的电视和电话的传输试验。1963年，美国空军在高度为3700km（2300英里）的空中播撒针状铜箔，形成轨道反射带作为对无线电波的反射体，进行了无源中继的数字话音传输试验。利用月球和人造物体表面对无线电信号进行无源中继，接收的信号质量不能满足大众通信的要求。人们又探索利用人造地球卫星载有转发器的有源中继的方法，即将来自地面地球站的信号加以放大后，再转发回地面，使地球站之间通过卫星中继进行通信。

1960年美国国防部发射了第一颗有源中继卫星，它接收并存储电报报文后，再转发给地球站，而不能同时进行电报报文的收发。1962 年7 月，美国发射了“电星1号”，它是第一颗能同时接收和发射的卫星，进行了电话、电视、传真和数据传输。

1962年12月13日美国发射了“中继1号”卫星进行电话和电视传输试验。并于1963年11月23日第一次实现了日本和美国间的横跨太平洋的电视中继传输，恰逢美国总统J·F·肯尼迪被刺，该事作通过卫星传送做了报道，显示了卫星通信在远距离实时传输中的作用。

1963年7 月美国发射世界上第一颗地球同步卫星“同步星”，它与赤道呈300倾角，在大西洋上空相对地面做8 字形移动，用于通信业务。1964年8月发射“同步3 号”卫星，定点于太平洋国际日期变更线附近的赤道上空，成为世界上第一颗静止卫星，同年10月转播了（东京）奥运会的实况。

1964年8 月以美国为首的19个国家创建国际卫星通信组织（INTELSAT）,总部设在美国的华盛顿，并于1965年4 月6日发射了第一颗商用静止卫星“晨鸟号”（代号为IS-I）,用于欧、美间的卫星通信，开通240个电话话路，它标志商用卫星通信进入实用阶段。其后，由第一代的IS-I发展到20世纪90年代的IS-Ⅴ,IS-Ⅵ,IS-Ⅶ等几代卫星。1989年发射的IS-Ⅵ卫星质量为4t,载有38个C波段转发器和10个Ku波段转发器，可传输3 路电视和12万路电话。1992年发射的IS-Ⅶ卫星载有26个C波段转发器和10个 Ku 波段转发器，可传输3路电视和10万路电话。

1971年由前苏联、蒙古、越南、古巴、老挝及东欧各国组建国际太空通信组织（INTELSPUTNIK），总部设在莫斯科，并于1979年建成全球波束和北半球波束的太空通信网。

1973年加拿大发射同步卫星ANIK-A，建立世界上第一个国内卫星通信网。之后，利用同步卫星建立国内卫星通信的国家有美国、前苏联、印度尼西亚、巴西、印度、日本、法国、澳大利亚、墨西哥以及中国等，并在北美、欧洲、阿拉伯国家地区以及亚洲及亚太地区建立了大洲的或区域性的卫星通信。

1976年，美国发射了位于大西洋赤道上空36000 km的“海事星”，开创了卫星通信。接着，美国又分别在印度洋和太平洋赤道上空各发射了一颗“海事星”，到1979年底形成了第一个用静止轨道卫星覆盖全球的商用海事卫星移动通信系统，可为航行在大洋上船舶提供电话、电报、数据、传真以及遇难呼救等服务。期间，于1979年7 月成立了总部设在英国伦敦的国际海事卫星组织（INMARSAT）。由它经营和管理海事卫星移动通信网，提供海上船舶的电报、电话及数据通信服务。在20 世纪90年代，国际海事卫星组织除海上卫星移动通信外，还扩展到了空中及陆地卫星移动通信服务。同时期，各大公司纷纷提出采用由多颗卫星组成的星座来实现能够全球覆盖的手持终端的卫星移动通信系统。其中“铱”系统；在1999年投入运行。

20世纪80年代，由于个人计算机进入办公室和家庭，各种信用卡的广泛应用，对远端的数据分发和收集提出了需求。在美国出现了用于传送远端数据的天线口径甚小的卫星数据终端系统，称做甚小口径终端（VSAT）系统，并在全世界得到迅速发展。它使卫星通信终端进入办公室，是卫星通信技术应用的重大发展。早期的VSAT系统只提供数据传输服务，目前已发展到提供电话、传真、电视会议等服务。

中国于1970年4 月24日成功发射第一颗低轨道卫星“SKW-1”,向地面播送“东方红”乐曲。1984年4 月8 日成功发射同步轨道的通信卫星“STW-1”、定点1250E，进行了话传输。1985年开始租用国际卫星组织在印度洋赤道上空“IS-V”号卫星的半球波束转发器建立国内的卫星通信，进行电现广播及边远地区的电报、电话通信。1986年2月1日发射同步轨道通信卫星，定点1030E，承担通信和广播业务。1988年发射同步轨道卫星“CHI一NASAT-1”和“CHINASAT-2”，分别定点于87.50E 和110. 70E，用于建立中国国内卫星通信网。

1988年建立了第一个VSAT系统，为地震、气象、民航、铁路、信息中心等部门提供专用业务的数据传输，并迅速得到了发展。利用VSAT系统建立了中国国内专用卫星数据通信网。 20世纪90年代，中国卫星通信进入快速发展时期。

工作波段 卫星通信的波段划分与频率范围见表1。

同步卫星固定通信业务的C波段、Ku 波段和Ka波段的频率划分见表2。表2 中的3 个地理区域分别是：第1区，包括欧洲、非洲及俄罗斯和蒙古；第2 区，包括南美、北美和格陵兰岛；第3区，包括亚洲（不含俄罗斯和蒙古）、大洋洲和西太平洋。

表1 卫星通信波段划分

表2 固定业务频率划分

特点 同步卫星通信的优点是：①通信距离远。全球波束覆盖区内，一跳卫星转发的通信距离可达13 ×103 km。②传输质量高，通信稳定可靠。③地球站建设不受地理条件限制④通信成本与距离无关。⑤卫星转发具有广播信道性质，适于广播、电视节目及数据、图文的播发等单向通信业务。⑥网络结构灵活，具有易扩展性。

同步卫星通信固有的缺点是：①传输时延大。②同步轨道资源有限。③受星蚀和日凌的影响。④卫星寿命有限，一般为十几年。

同步卫星通信系统涉及的主要技术问题有：①多址连接。②网络管理和信道分配。