多波束衛星

多波束衛星是指星上天線能在其覆蓋範圍內產生多個相互隔離的波束的衛星。基於低軌道衛星群的蜂窩系統原理上很好，但基礎建設投資巨大以至多個規劃好的系統進展緩慢或半途而廢。基於多波束靜止地球軌道衛星衛星的系統方案是解決該問題的現實可行途徑。

中文名稱	多波束衛星
英文名稱	multi-beam satellite
定　　義	星上天線能在其覆蓋範圍內產生多個相互隔離的波束的衛星。
套用學科	通信科技（一級學科），衛星通信（二級學科）

基本介紹

• 中文名：多波束衛星
• 外文名：multi-beam satellite
• 套用學科：通信科技，衛星通信
• 實際運用：衛星移動通信系統

概論

衛星通信系統是地面通信網的重要補充，在軍事通信方面已發揮了不可替代的重要作用。在支持某些特殊場合的民用寬頻移動通信方面，例如：在列車、長途汽車、飛機、輪船上，以及在執行某些特殊任務的野外通信車等場合，進行包括實時多媒體業務在內的寬頻網際網路套用，衛星通信也應該具有獨特的優勢。這方面不僅存在較大的市場需求，也可帶來很高的社會效益。但是，縱觀寬頻衛星通信的發展現狀，似乎至今都沒有找到一個能夠圓滿地解決這個問題的理想方案，儘管已有多個GEO(Geostationary )衛星通信系統已朝這個方向跨進了一步，例如：海事衛星Inmarsat-4系統、泰國IPstar系統、美國WGS (Wideband Global SATCOM) 系統等。

問題背景

隨著衛星通信技術的日益成熟，頻帶受限的問題越來越突出，如何在有限的頻帶資源下合理高效的分配系統資源成為現如今亟需解決的關鍵問題之一。具有波束空間隔離、頻率復用兩大特點優勢的多波束衛星天線技術成為解決這些矛盾的有效途徑。因此，將多波束衛星天線技術套用於衛星移動通信系統中，對於研究系統資源的動態分配算法具有重要的理論價值和現實意義。

產生原因

飛機、列車、輪船和應急通信車等場合迫切需要提供寬頻網際網路業務，包括電視點播、視頻會議、多媒體及寬頻信息傳輸、網頁瀏覽等業務，需求十分迫切且市場潛力很大。該需求的特點是用戶終端高速運動且零散地分布在廣闊的地域、空域或海域。還沒有系統能很好地滿足這種需求。基於低軌道衛星群的蜂窩系統原理上很好但基礎建設投資巨大以至多個規劃好的系統進展緩慢或半途而廢。基於多波束靜止地球軌道衛星衛星的系統方案是解決該問題的現實可行途徑。

解決方案

基於DVB-S2/RCS國際標準協定，構成一個多波束衛星MF-TDMA移動通信系統，支持網際網路業務。星上利用前向信令的解調解碼獲取時隙分配信息和網控信息，實現多波束、多頻帶、多時隙的非再生式信號的交換；下行鏈路採用連續波時分復用方式實現未解調解碼的多路信號的高效傳輸。使一顆衛星能支持的寬頻移動網際網路用戶數更多，並能充分發揮星上交換在確保寬頻實時業務質量方面的優越性。

優勢

提出基於多波束天線靜止地球軌道衛星的寬頻移動通信系統方案,與常規結構同類系統用戶相比,其容量更大、業務質量更好。採用時隙同步碼分多址輔助的多頻時分多址接入、程控交換與網際網路協定交換結合的交換、時分復用和準正交時分復用下行鏈路傳輸體制,可顯著增加用戶量,簡化星上設備,改善網際網路套用業務質量。用戶接入信道數為173 880,最高用戶下載速率達155 Mbps。仿真結果表明,140個波束、每波束26個16幅度相移鍵控信號的用戶下行鏈路傳輸比頻分復用傳輸的鏈路性能改善11.65dB,使得寬頻用戶"動中通"天線等效口徑縮小至原來的1/4,成本大幅降低。