星座卫星通信解决方案的研究

陈笑121

卫星通信：https://www.commsat.cn/

星座卫星运行过程中，卫星通信是个关键问题，实际上星载自动化不太可能发展到允许完全自主星群管理的程度，因此大量卫星需要频繁与地面通信。星座通常针对实时需求设计，需要随时上传/下载数据。



这两点引起了对RF频谱划分的关注。过度拥挤的RF频谱可能导致相邻RF信号间的物理干扰。同时，通信基础设施的通信容量应与RF信道中传输的数据量同步增长。

学术界正致力于解决这两个问题。基础设施优化最有前景的一种方法是空间和地面通信网络之间的共享和集成，特别是考虑到新兴的5G业务。最初的设想是使用IP通信将地面网络与卫星网络集成到一起，后来又提出发展支持IP通信的移动卫星系统，由于当时低轨星座(如铱星和全球星)发展并不顺利，受负面经验的影响，以及出于成本效益考虑，建议使用地球同步轨道卫星。近几年来，低轨卫星作为通信基础设施的潜力再次受到关注。5G地面网络与天基网络集成提供全球连接是关注的一个重点;另外关注的是如何实现高效星间链路。

对于低自主性航天器所需的频繁通信，一个更实际的解决方案是利用现有的传统地面站网络。基于通信和硬件接口标准定义，这种方案已经可以实现。像KSAT或者KRATOS这样的地面站供应商正朝这一方向发展。例如，KRATOS设计了一种称做quantumCMD的设备，这是一种小型计算机，当集成到地面站时，可以运行多达4颗卫星。该设备的强大之处在于其能力可以随着卫星和地面站数量的增加而扩展。

对日益拥挤的频谱问题，解决方案主要集中在两个方面：频谱共享和加强监管。如，数据库辅助的频谱共享，这种方式可以重新分配暂时未使用的频谱。另一种完全不同的方法是使用光学频谱。光通信可使用更小更轻的终端实现更高数据率，但由于其对大气条件高度敏感，更适合自由空间星间链路。低轨星座光通信系统当前处于开发阶段。