通信工程师考试培训卫星移动通信[1]

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4.3.3 卫星移动通信

卫星移动通信系统是指利用人造地球通信卫星上的转发器作为空间链路的一部分进行移动业务的通信系统：根据通信卫星轨道的位置可分为覆盖大面积地域的同步卫星通信系统和由多个卫星组成的中低轨道卫星通信系统。

20世纪80年代以来，随着数字蜂窝网的发展，地面移动通信得到了飞速的发展，但受到地形和人口分布等客观因素的限制，地面固定通信网和移动通信网不可能实现在全球各地全覆盖，如海洋、高山、沙漠和草原等成为地面网盲区。这一问题现在不可能解决，而且在将来的几年甚至几十年也很难得到解决。这不是由于技术上不能实现，而是由于在这些地方建立地面通信网络耗资过于巨大。而相比较而言，卫星通信有着良好的地域覆盖特性，可以快捷、经济地解决这些地方的通信问题，正好是对地面移动通信进行补充。卫星移动通信系统的最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动、灵活的移动通信服务，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只及远航飞机等通信方面更具的优越性。20世纪80年代后期，人们提出了个人通信网（PersonalCommunicationNetwork,PGN）的新概念，实现个人通信的前提是拥有无缝隙覆盖全球的通信网，只有利用卫星通信技术，才能真正实现无缝覆盖这一要求，从而促进了卫星移动通信的发展。

总之，卫星移动通信能提供不受地理环境、气候条件、时间限制和无通信盲区的全球通信网络，解决目前任何其他通信系统都难以解决的问题，因此，卫星移动通信作为地面移动通信的补充和延伸，在整个移动通信网中起着非常重要的作用。

卫星移动通信中使用的主要技术有：语音编码、信道编码、调制解调、语音内插、抗衰落技术（如分集、均衡等）、天线技术、多址技术、星上处理与交换、回波控制、多址分配技术、功率控制、系统控制（如呼叫建立、链路释放、路由选择算法、切换）等。

1.卫星移动通信系统分类

自1982年Inmarsat（国际移动卫星组织）的全球移动通信网正式提供商业通信以来，卫星移动通信引起了世界各国的浓厚兴趣和极大关注，各国相继提出了许多相同或不相同的系统，卫星移动通信系统呈现出多种多样的特点。其中比较着名的有Motorola公司的Lridum（铉）系统、Qualcomm等公司的Globalstar（全球星）系统、Teledesic等公司提出的Teledesic系统，以及Inmarsat和其他公司联合提出的ICO（中轨道）系统。

从卫星轨道来看，卫星移动通信系统一般可分为静止轨道和低轨道两类。

（1）静止轨道卫星移动通信系统（GEO）

静止轨道系统即同步卫星系统，卫星的轨道平面与赤道平面重合，卫星轨道离地面高度为35800km,卫星运行与地球自转方向一致。从地面上看，卫星与地球保持相对静止。静止轨道卫星移动通信系统是卫星移动通信系统中最早出现并投入商用的系统，国际卫星移动组织（Inmarsat）于1982年正式运营的第一个卫星移动通信系统--Inmarsat系统就是一个典型的代表。此后，又相继出现澳大利亚的MOBILESAT系统、北美的MSS系统等。由于静止轨道高，传输路径长，信号时延和衰减都非常大，因此多用于船舶、飞机、车辆等移动体，不适合手持移动终端的通信。

（2）低轨道卫星移动通信系统（LEO）

低轨道卫星移动通信系统采用低轨道卫星群组成星座来转发无线电波。低轨道系统的轨道距地面高度一般为700?1500km,因而信号的路径衰耗小，信号时延短，可以实现海上、陆地、高空移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信，它可以实现手持移动终端的通信，因此LEO是未来个人通信中必不可少的一部分。典型的LEO有铱星系统（Iridium）和Globalstar系统、Teledesic系统等。

2.典型低轨道卫星移动通信系统

要使用体积小、功率低的手持终端直接通过卫星进行通信，就必须使用低轨道卫星，因为若是用静止轨道卫星，则由于轨道高，传输路径长，信号的传输衰减和延时都非常大，因此要求移动终端设备的天线直径大，发射功率大，难以做到手持化。只有使用低轨卫星，才能使卫星的路径衰减和信号延时减少，同时获得最有效的频率复用。尽管各低轨道卫星系统细节上各不相同，但目标则是一致的，即为用户提供类似蜂窝型的电话业务，实现城市或乡村的移动电话服务。

（1）铱星系统

铱星系统是最早投入商用的低轨道系统，釆用66颗低轨卫星以近极地轨道运行，轨道高度为780km.铱星系统是一个由20家通信公司和工业公司组成的国际财团，名称为铱LLCo铱星系统从1987年到1998年5月共发射了72颗卫星（其中6颗备用星），并于1998年11月正式商业运营。铱系统实现了移动手机直接上星的通信，为用户提供了语音、数据、寻呼以及传真等业务。铱星系统具有星际电路，并具有星上处理和星上交换功能。这些特点使铱星系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的成本。铱星系统虽然在技术上具有先进性，但由于市场运营策略失误，资费策略失误（每部手机大约3000美元，国内通话每分钟约1.27-2美元）等原因，导致铱星系统在正式运营16个月之后，即2002年5月，停止向用户提供服务，铱星公司宣布破产。

（2）全球星系统

全球星系统（简称GS系统）也是低轨道系统，但与铱星系统不同，全球星系统的设计者釆用了简单的、低风险的，因而更便宜的卫星。星上既没有星际电路，也没有星上处理和星上交换，所有这些功能，包括处理和交换均在地面上完成。全球星系统设计简单，仅仅作为地面蜂窝系统的延伸，从而扩大了移动通信系统的覆盖，因此降低了系统投资，而且也减少了技术风险。全球星系统由48颗卫星组成，均匀分布在8个轨道面上，轨道高度为1414km。

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