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星间链路

用于卫星之间通信的链路

星间链路是指用于卫星之间通信的链路。也称为星际链路或交叉链路（Crosslink）。

背景
卫星通信系统中，卫星有两种通信链路。一种是空间-地球链路，另一种是空间-空间链路。在空间-空间链路上，通过光通信可实现大容量数据传输。但对于空间-地球链路来说，由于无线电波要穿过大气层，加之雨衰因素，大容量通信不易实现。通过采用比Ka更高的波段可实现通过无线电波的大容量通信。
星间链路的引入，使得低轨卫星移动通信系统能够更少地依赖于地面网络，从而使低轨卫星移动通信系统能够更为灵活方便地进行路由选择和网络管理；同时也减少了地面信关的数目，从而可大大降低地面段的复杂度和投资。为满足卫星移动通信系统大业务量，星际链路势必采用较高的工作频段或采用激光星际链路。
在文献中，综述如下。
建立意义
在卫星通信系统中，通过建立星间链路，使得整个卫星通信系统有如下意义：
1.扩大了系统的覆盖范围；
2.减少传输时延，满足多媒体实时业务的QoS要求；
3.可以独立组网，卫星网不依赖于地面网提供通信业务，作为地面网的备份；
4.可以在一定程度上解决地面蜂窝网的漫游问题。
组成
星间链路包括四个子系统：接收机、发射机、捕获跟踪子系统以及天线子系统。
1.接收机：完成对接收信号的放大、变频、检测、解调和译码等，提供星间链路与卫星下行链路之间的接口。
2.发射机：负责从卫星的上行链路中选择需要在星间链路上传输的信号，完成编码、调制、变频和放大。
3.捕获跟踪子系统：负责使星间链路两端的天线互相对准（捕获），并使指向误差控制在一定的误差范围以内（跟踪）
4.天线子系统：负责在星间链路收发电磁波信号。
种类
1.同种轨道类型的星间链路
GEO/GEO，LEO/LEO，MEO/MEO，HEO/HEO之间链路；
2.不同轨道类型的星间链路
GEO/LEO，MEO/LEO，GEO/MEO，GEO/HEO之间链路
3.同轨道面星间和异轨道面星间链路
传输介质
微波、毫米波和激光。
星间链路使用的频段如图1所示。
几何特性
如图2所示，描述星间链路几何特性的方位角和仰角是相对于卫星本体星间链路指向的变化情况。预先估计邻近卫星星间链路指向的变化情况，就可以设计最优化的搜索方案，减少星间链路建立的时间。
星间链路建立以后的星间距离大小与变化范围。星间距离的变化情况不但对星间通信的功率大小提出了基本要求，而且也对功率变化动态范围提出了技术指标。
在LEO或MEO卫星星座通信系统中，具有星间链路的两颗卫星之间，方位角、仰角和星间距离一般随时间而变化，方位角和仰角的变化要求星载天线具有自动跟踪能力，链路距离的变化要求天线的发射功率具有自动功率控制。
不同星座星间链路建立的难易程度与方位角、仰角和星间距离的动态变化范围、变化速率有关。
1.相同轨道高度卫星之间的星间链路
如图3所示，EA和EB分别为卫星A和B的仰角，是星间链路与卫星所在点的天线切面之间的夹角。
两颗卫星建立星间链路，其位置必须满足如下条件：
（Re+h）cos(alpha/2)>=Re+Hp (1)
其中h为卫星高度，Hp为余隙（星间链路与地球表面的距离），Re为地球半径。
2.不同轨道高度卫星之间的星间链路
如图4所示，hA是卫星A的轨道高度，hB是卫星B的轨道高度，且假定hA
EA=-EB-alpha （2）
最小余隙对应着最大星间地心角alpha（max）。当alpha
需要解决
星间链路的指向变化：
指向变化可能导致背景噪声温度的动态变化，且变化幅度可能较大，需要研究星间链路天线指向控制技术
天线指向捕获困难，指向误差会降低天线增益。
星间链路子网络信息交换的路由选择。
星间激光链路的PAT。
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