飞船宽带无线通信

随着航空技术、毫米波技术和多媒体技术的发展及相互融合，促进了宽带无线通信的发展，出现了许多新的应用，飞船宽带无线通信便是其中的一朵奇葩。本文以美国Angel技术公司和Raytheon公司正在开发的飞船宽带无线通信网为例，对这一技术作一简要探讨。
何为飞船宽带无线通信网
所谓飞船宽带无线通信网是指通过高空持续飞行的飞船，对包括城市和市郊的“超城域”范围的所有的用户随时随地提供通信。飞船在通信网络中将起传输信息的中枢作用，为数十万乃至上百万个用户提供通信服务。每个用户都可以通过用户装置，以每秒数兆比特的数据率进行通信。这种无线宽带通信网将随着数据通信技术的发展而发展，为发展多用途无线通信网提供非常灵活的解决方案。
飞船宽带无线通信网所需的大部分设备和技术是现成的，网络设计侧重于改进各种部件和子系统，并实现系统集成。为高空持续飞行设计的飞船搭载重达1吨的通信有效载荷，围绕城市上空飞行，飞行高度约为80～120公里，足以覆盖一座城市的城区和郊区。共设计3架飞船，这3架飞船全天轮班飞行，每架飞船飞行8小时，可以提供每周7天、天天24小时的不间断的通信服务。这样一种通信网络可以对各式各样的商业团体和普通居民提供费效比高的宽带多媒体通信。
飞船宽带无线通信网可以替代卫星和地面通信系统，但它与卫星系统所不同的是集中在特定的地区利用所有的通信频谱，从而使频率协调问题减少到最低，并可以与地面系统共用频率。飞船发电系统可供通信装置充足的电源，从而使小型用户机配增益低的天线也能接收宽带数据。
飞船宽带无线通信网具有成本低、灵活性强和通信质量高等优点。这一通信方式是传统的无线通信体系中的一支出墙的红杏，被看作是以“高架天线塔”的方法提供更好的视距通信，然而却省去了部署和操作卫星系统的高额成本。
飞船宽带无线通信网系统构成
飞船宽带无线通信网能够对用户提供高速多媒体和宽带通信业务，这种通信业务是在综合应用各种新的要害技术的基础上实现的。这些要害技术包括：毫米波频率的砷化镓RF技术；ATM/SONET技术和部件；宽带数字信号处理；视频压缩；超大容量存储技术；飞船制造技术等等。这些技术中大部分可以从目前的商用市场上获得，飞船宽带无线通信网就在于综合运用这些技术，对中小型商业企业和其他多媒体用户提供费用低廉而传输质量高的通信服务。
飞船宽带无线通信网采用20GHz或更高一些的毫米波传输频率，可以增强视距通信效果。假如飞船发射的波束视角为20度，那么1架飞船可以覆盖7225平方公里(方圆85公里)范围内的任何地方。以毫米波频率作为传输频率，既可以实现宽带(如频谱宽5～6GHz)的系统，也可以采用小孔径天线实现传输频带窄的窄带系统。
飞船宽带无线通信网的地面系统可以利用地面蜂窝通信模式，即采用蜂窝和网关模式；每个蜂窝用5个60MHz的子频段，其中一个蜂窝的4个传输方向各用1个子频段，网关(连接公网或专网用户的装置)用1个子频段。每个蜂窝覆盖几平方公里的范围。总的传输带宽可以多次重复使用，以实现1架飞船对7225平方公里的完全覆盖。1架飞船有1～15个网关波束，100～1000个用户波束；每个用户波束覆盖1个蜂窝，总的网络传输容量最高可达150Gbps。这一传输容量可与地面光纤网络相比拟，而且能提供双向宽带多媒体通信服务。