9.1.10【知识点】微波与卫星通信技术

微波（MicroWave）通信通常是指利用在1GHZ范围内的电波来进行通信。高频的微波和低频的无线电波不同，它的一个重要特性是沿直线传播，而不会向各方向扩散，因此需要视线传播的传送和接收设备。视线传播的信号所覆盖的范围很大程度依赖于天线的高度：天线越高、信号传播距离越远。从高处发送使信号在被地球表面挡住之前可以传播地更远些，并使信号避开了例如小山丘和高建筑等等可能阻碍传输的障碍物，典型做法是将天线安装在塔顶，而塔又建立在山顶上。

微波通信一次只能向一个方向传播，因此对于类似电话交谈这种双向传输来说就需要两种频率。每种频率用于一个方向上的传输。每种频率的信号都要有自己的发送器和接收器。现在，通常将两种设备集成到一个称为收发器的设备中，从而使得单个天线就能处理双向的频率。

为延长地面微波传输的距离，每个天线上都可以安装一个转发器系统。天线接收的信号可以重新转换成可发送的形式并转发到下一个天线。根据信号频率的不同和天线安装环境的不同，转发器之间的距离要求也不同。根据系统不同，转发器可以以原来信号的频率重新广播信号，也可以在一个新频率上重新广播。使用转发器的地面微波系统为当代的全球电话系统提供了基础。

卫星通信实质上是微波通信的一种。卫星系统提供广泛的语音、数据、和广播服务，通常是全球的，与固定节点一样覆盖高移动性的用户。它们与蜂窝系统有同样的基本结构，不同的只是它的基站是围绕地球轨道运行的卫星。

根据轨道与地球的距离可将卫星分为三类：

·近地轨道（LEO），500-2,000km

·中高轨道（MEO），约10,000km

·地球同步轨道（GEO），约35,800km

地球同步卫星具有很大的覆盖区域，不随时间的变化而变化，这是因为地球与卫星轨道是同步的。轨道低的卫星其覆盖范围也小，而且覆盖范围会随着时间变化而变化，因而对固定用户或固定点服务需要卫星传递。

由于地球同步卫星的覆盖范围如此之大，所以只需要少数几个卫星就可达到全球覆盖。实际上，只要在赤道上空22,300 英里的高空上放置三颗同速卫星，就能够覆盖几乎整个地球表面。然而地球同步系统在双向通信上存在缺点。因为需要很大的功率才能将信号送达卫星，所以手持设备一般都体积较大。此外，在同卫星的双向语音通信中，会产生较大的传播往返延迟。

因为地球同步卫星具有巨大的单元，一个卫星会覆盖地球上很大的区域。相对于蜂窝系统，卫星的单元是很大的。因而这些系统的特点容量小、开销大以及数据速率低，小于10Kbps.

为卫星微波通信保留的频带是在千兆赫区域内的。每一颗卫星使用两个波段分别用于发送和接收。从地面向卫星的传输称为上行。卫星到地面的传输称为下行。

今天运行中的主要的地球同步系统是全球Inmarsat系统，北非的MSAT,澳大利亚的Mobilesat,和欧洲的EMS与LLM.当前卫星系统的发展趋势是使用较低的LEO轨道，这样轻巧的手持设备可以与卫星进行通信，传播延迟也不会降低语音质量。现在较有名的新型LEO系统是Globalstar、Iridium和Teledesic.Globalstar和Iridium都为全球漫游用户提供语音和数据服务，数据速率在10Kbps以下。Teledesic使用288颗卫星来提供全球覆盖，使固定点用户的速率达到2Mbps.LEO系统可以作为地面系统在人烟稀少的地方的补充，同时也吸引旅游者只要一个手持设备和一个电话号码就能实现漫游全球。

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