宽带全球通信技术：揭秘“宽带全球通信卫星”

2008年5月12日美国波音公司宣布，可覆盖太平洋地区的美军“宽带全球卫星通信-1”（Wideband Global Satcom-1，WGS-1）卫星正式投入运行，开始为美国海外军事行动提供重要支持。并指出，这是美国关键的军用卫星通信项目，对美国军用卫星通信具有重要的影响，能使美国及其盟国的军用卫星通信能力产生巨大的飞跃。那么，宽带全球通信卫星到底是怎么回事呢？

宽带全球通信卫星原称“宽带填隙卫星”，源自1997年递交美国高级作战人员论坛的一份简报。经过美国波音公司、美国空军航天司令部、美国战略司令部与美国陆军航天与导弹防御司令部/陆军武装部队战略司令部（SMDC/ARSTRAT）10年合作，宽带全球卫星通信终于迈出了关键一步。宽带全球卫星通信卫星的采购部门是美国空军航天司令部空间与导弹系统中心，它由美国空军与陆军联合组建。本文开头提及的WGS-1是计划采购的6颗卫星（3颗备用）的第一颗。美空军2008年12月17日宣布，授予波音公司价值2.3亿美元的合同，开始生产“宽带全球卫星通信”（WGS）星座中的第六颗也是最后一颗卫星，其他卫星将陆续发射，并提供真正意义的全球覆盖。宽带全球卫星通信卫星将增强并最终替代国防卫星通信系统（DSCS），并在美国国防部通信体系转型中扮演重要角色。实际上，从2008年4月15日开始，原有的国防卫星通信系统用户已经开始从DSCS-B9卫星向WGS-1卫星转移。

WGS-1卫星位于波利尼西亚上空的地球同步轨道，主要覆盖美军太平洋司令部（PACOM）管辖地区。覆盖地区跨度极大，从美国东海岸到本土再到非洲东海岸，从南极到北极，超过地球表面面积的50%。而且多数地区属于蓝水区域，难以接入信息高速公路。卫星通信对于美国太平洋司令部下辖部队至关重要。WGS-1的投入使用极大地提升了美军卫星通信的带宽和能力。每颗宽带全球卫星通信卫星将提供超过国防卫星通信系统卫星10倍的容量，可以在X和Ka频段增强国防卫星通信系统卫星和全球广播系统。目前的国防卫星通信系统只能提供单向Ka频段信号，而宽带全球卫星通信卫星能支持双向Ka频段通信，同时具备了跨频段通信、频率复用和带宽交换的能力，而它的跨频传输能力对美军而言意义重大，显著提高了作战人员的灵活性、作战能力和连通性，增强了态势感知能力，加快了传感器到射手的时间，并且增强了美军的网络中心作战能力。宽带全球卫星通信系统将促进美军太平洋司令部完成各项任务，同时推动与美国政府其他部门以及美国盟友（如澳大利亚）间的协调，保护美国在亚太地区的安全利益。

宽带全球卫星通信卫星还具有以下优点：（1）容量大，可提供4.875GHz瞬时可交换带宽。系统可根据地面终端数据率和调制方案向战术用户提供1.2～3.6 Gbit/s的容量。这样每颗卫星可以提供超过DSCSⅢ服务寿命延长计划卫星10倍的容量。（2）覆盖率大，包括19个独立的覆盖区域，可以在每颗卫星可视地域内，南北纬65°范围内为作战人员提供服务。这包括8个由独立发射与接收相控阵天线组成的可电调的X频段波束；10个可调Ka频段波束（碟形天线配有独立的可调双工专用万向接头），其中3个具有可选极化，以及1个X频段地球覆盖波束。传统卫星由一个固定天线提供一种地面形状，从而对地面区域提供通信覆盖以及一定流量。而宽带全球卫星通信卫星相控阵天线具备数字电调和动态控制能力，可以改变波束形状或调整通信流量，从而根据不同的带宽需求提供服务。还可以通过扩大X频段通信管道，改变天线波束形状以及控制信号。（3）连通性强，可以提高用户之间通信的带宽效率。数字信道选择器将上行链路带宽分为1500个2.6MHz的“分信道”，每个分信道都是独立且可进行路由选择的。通过这种方式实现从“任意覆盖到任意覆盖”之间的最大化联通（包括X-Ka与Ka-X之间的跨频段通信）。还可以通过信道选择器在X频段与Ka频段之间发送信息。此前X频段与Ka频段都有各自专用的地面设施，几乎没有跨频段通信能力。但现在宽带全球卫星通信卫星数字信道选择器则可以在频段间实现路由选择通信，从而使作战人员在呼叫空中或地面支援时不再受频段限制。（4）操作灵活性大，信道选择器支持组播与广播业务，并为网络控制提供了一种灵活有效的上行频谱监测能力。（5）在轨性能好，宽带全球卫星通信数据速率超过3Gbit/s，远远超出整个国防卫星通信系统约0.25Gbit/s的速度，而且宽带全球卫星通信系统的速率可调。此外，其在全球拥有6个地面站，可以完成波束以及跨频段操作处理。