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飛船寬帶無(wú)線通信

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【飛船寬帶無(wú)線通信】隨著航空技術(shù)、毫米波技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展及相互融合，促進(jìn)了寬帶無(wú)線通信的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的應(yīng)用，飛船寬帶無(wú)線通信便是其中的一朵奇葩 。本文以美國(guó)Angel技術(shù)公司和Raytheon公司正在開發(fā)的飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)為例，對(duì)這一技術(shù)作一簡(jiǎn)要探討 。
何為飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)
所謂飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)是指通過(guò)高空持續(xù)飛行的飛船，對(duì)包括城市和市郊的“超城域”范圍的所有的用戶隨時(shí)隨地提供通信 。飛船在通信網(wǎng)絡(luò)中將起傳輸信息的中樞作用，為數(shù)十萬(wàn)乃至上百萬(wàn)個(gè)用戶提供通信服務(wù) 。每個(gè)用戶都可以通過(guò)用戶裝置，以每秒數(shù)兆比特的數(shù)據(jù)率進(jìn)行通信 。這種無(wú)線寬帶通信網(wǎng)將隨著數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，為發(fā)展多用途無(wú)線通信網(wǎng)提供非常靈活的解決方案 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)所需的大部分設(shè)備和技術(shù)是現(xiàn)成的，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)側(cè)重于改進(jìn)各種部件和子系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 。為高空持續(xù)飛行設(shè)計(jì)的飛船搭載重達(dá)1噸的通信有效載荷，圍繞城市上空飛行，飛行高度約為80～120公里，足以覆蓋一座城市的城區(qū)和郊區(qū) 。共設(shè)計(jì)3架飛船，這3架飛船全天輪班飛行，每架飛船飛行8小時(shí)，可以提供每周7天、天天24小時(shí)的不間斷的通信服務(wù) 。這樣一種通信網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)各式各樣的商業(yè)團(tuán)體和普通居民提供費(fèi)效比高的寬帶多媒體通信 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)可以替代衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)，但它與衛(wèi)星系統(tǒng)所不同的是集中在特定的地區(qū)利用所有的通信頻譜，從而使頻率協(xié)調(diào)問(wèn)題減少到最低，并可以與地面系統(tǒng)共用頻率 。飛船發(fā)電系統(tǒng)可供通信裝置充足的電源，從而使小型用戶機(jī)配增益低的天線也能接收寬帶數(shù)據(jù) 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)具有成本低、靈活性強(qiáng)和通信質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn) 。這一通信方式是傳統(tǒng)的無(wú)線通信體系中的一支出墻的紅杏，被看作是以“高架天線塔”的方法提供更好的視距通信，然而卻省去了部署和操作衛(wèi)星系統(tǒng)的高額成本 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)能夠?qū)τ脩籼峁└咚俣嗝襟w和寬帶通信業(yè)務(wù)，這種通信業(yè)務(wù)是在綜合應(yīng)用各種新的要害技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的 。這些要害技術(shù)包括：毫米波頻率的砷化鎵RF技術(shù)；ATM/SONET技術(shù)和部件；寬帶數(shù)字信號(hào)處理；視頻壓縮；超大容量存儲(chǔ)技術(shù)；飛船制造技術(shù)等等 。這些技術(shù)中大部分可以從目前的商用市場(chǎng)上獲得，飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)就在于綜合運(yùn)用這些技術(shù)，對(duì)中小型商業(yè)企業(yè)和其他多媒體用戶提供費(fèi)用低廉而傳輸質(zhì)量高的通信服務(wù) 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)采用20GHz或更高一些的毫米波傳輸頻率，可以增強(qiáng)視距通信效果 。假如飛船發(fā)射的波束視角為20度，那么1架飛船可以覆蓋7225平方公里(方圓85公里)范圍內(nèi)的任何地方 。以毫米波頻率作為傳輸頻率，既可以實(shí)現(xiàn)寬帶(如頻譜寬5～6GHz)的系統(tǒng)，也可以采用小孔徑天線實(shí)現(xiàn)傳輸頻帶窄的窄帶系統(tǒng) 。
飛船寬帶無(wú)線通信網(wǎng)的地面系統(tǒng)可以利用地面蜂窩通信模式，即采用蜂窩和網(wǎng)關(guān)模式；每個(gè)蜂窩用5個(gè)60MHz的子頻段，其中一個(gè)蜂窩的4個(gè)傳輸方向各用1個(gè)子頻段，網(wǎng)關(guān)(連接公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)用戶的裝置)用1個(gè)子頻段 。每個(gè)蜂窩覆蓋幾平方公里的范圍 ?？偟膫鬏攷捒梢远啻沃貜?fù)使用，以實(shí)現(xiàn)1架飛船對(duì)7225平方公里的完全覆蓋 。1架飛船有1～15個(gè)網(wǎng)關(guān)波束，100～1000個(gè)用戶波束；每個(gè)用戶波束覆蓋1個(gè)蜂窩，總的網(wǎng)絡(luò)傳輸容量最高可達(dá)150Gbps 。這一傳輸容量可與地面光纖網(wǎng)絡(luò)相比擬，而且能提供雙向?qū)拵Ф嗝襟w通信服務(wù) 。

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