Ka频段+HTS卫星系统以及发展前景

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1、SelectedPaper论文选登Ka频段HTS卫星系统以及发展前景+苏玉良中海油信息科技有限公司李庆安休斯网络技术(北京)有限公司图1传统卫星的大波束和HTS卫星的多点波束一、HTS卫星的基本概念：HighThroughputSatellite卫星（高吞吐量）卫星，是新一代通信宽带通信卫星的统称，通常情况下，一个HTS卫星具有以下特征：多波束覆盖、对卫星划分频率的重复使用是HTS卫星提高吞吐容量的主要方法，在相同的划分频率范围内，该卫星载荷的吞吐量至少是传统FSS卫星的两倍以上（经常为许多倍），一般为20倍到50倍。使用

2、Ka频段或者Ku频段，但新的卫星已经不会使用Ku频段，由于与FSS卫星的轨位协调问题。（将来使用其他它频段）。卫星容量覆盖特定的较小地面区域，因此显著增加了下行卫星功率。采用新一代的宽带卫星通信关口站和终端小站技术，支撑数十万套用户终端的高吞吐量通信需求。整个卫星地面通信系统对IP应用尤其是宽带IP应用应有全方位的无缝支持。0725May2013图2三颗InmarSat5卫星的全球点波束覆盖图3HTS卫星前向信道频谱示意图二、HTS卫星的系统结构：由于现在的宽带通信业务流基本为非对称传输，因此HTS卫星的基础架构也是非对称

3、的，弯管型透明传输的HTS卫星为星型组网结构；星上配置处理和路由子系统的HTS卫星可以支持星状、网状或者树状拓扑结构。HTS卫星双向链路分为前向链路和回传链路，前向链路将业务数据从关口站传输给用户端，也称为出向信道；回传链路将业务数据从用户端传输回关口站，也称为入向信道。Ka频段的天线增益显著增强，因此用户端设备更加小型化。Ka频段存在的传播问题，可以用先进的技术体制比如自适应编码调制技术等克服。HTS卫星系统最重要的参数为系统容量，也划分为前向容量和回传容量，由于要为用户提供更高的下载图4Ka波段HTS卫星前向和回传信道

4、示意图速率，前向容量应该比回传容量预先设置的更高。考虑到可用频谱的限制，为有效提高系统容量，HTS卫星通常采用频率重复使用的多点波束覆盖设计，对需要覆一般Ka频段的上行频谱为26.5-40GHz，下行频盖的区域使用由系列微小六角点阵组成的圆形点波束进谱为17.5-21GHz，在这段丰富的频谱里，根据优先度行，相邻圆型点波束之间有部分区域重叠交叉，这样的的不同，为固定卫星业务划分了不同的子频段。用于通设计将最大限度地利用星体天线的性能，并根本性地改信卫星的上行和下行链路业务的频段分别为3GHz，相善了卫星空中接口的性能（下行

5、功率和上行灵敏度）、对于C频段和Ku频段的500MHz，可以利用的频谱资源增加系统容量。更为丰富。下图为ITU为Ka频段的使用所做的划分。Satellite073&NetworkSelectedPaper论文选登也越来越高。这种需求不仅是在非洲、中东、亚洲等欠发达地区产生的，而是先在北美、欧洲等发达国家的家庭卫星宽带互联网和视频服务业务触发了对卫星带宽的爆炸性需求。现在的地面固定电信网络和3G/LTE移动网络，对用户提供的接入带宽达到了10Mbit/s甚至更高速率，如果是卫星网络提供同样的服务，现在传统的C和Ku频图5IT

6、UandCEPT17.3-20.2GHz段卫星已经不可能满足这样的卫星带宽需求，由于轨道&27.5-30.0GHz频段的规划位置已经爆满，频率协调难度越大，发射和运营新增大不考虑波束重叠、频率协调等因素，在单一极化频容量C和Ku频段卫星，在技术和经济上，已经成为难谱上进行简单的带宽比较：度非常高的任务。因此使用Ka频段，发射和运营HTS一颗配置两个半球波束的C波段卫星可提供2x卫星成为卫星运营商为竞争和生存而不得不为的必然选500MHz=1GHz的带宽；一颗同轨位的Ku频段卫择。星，配置两个区域波束和4个大点波束，可以提供

7、6x500MHz=3GHz的带宽；理论上，一颗配置两个区域四、Ka频段卫星的经济性波束、2个可移动波束和20个多点波束的Ka频段卫星可图7给出了目前几个在轨卫星的投资费效的比较以提供的带宽是：24x1GHz=24GHz，是一颗C频段卫星的24倍、一颗Ku频段卫星的8倍。图7主要在轨HTS卫星与Ku频段FSS卫星的投资费效比图6120Gbit/s美国休斯JUPITER™1卫星覆盖图三、为什么HTS卫星会爆炸性发展？Ka波段HTS卫星的快速部署和应用，有诸多的驱动力，最重要的一个因素就是电子商务、移动互联网、物联网、大数据等电

8、信应用对宽带基础设施的需求引发了对更多卫星容量的需求。在军用、矿山、石油、政府、企业和电信运营商等领域，对卫星服务品质的要求图8卫星与地面网络接入成本比较0745May2013从中可以看出，目前一颗HTS卫星的总容量超过技术，回传信道采用FDMA-TDMA技术体制、自适应100Gbit/s,但卫星建造、