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低轨道移动卫星通信网

时间:2020-03-02 13:39 作者: 世讯电科融合通信系统
        当前卫星通信的发展趋势总的看来是星体向集传输、交换和信号处理于一身的“空中节点”发展,地球站向超小型化发展,使用频段向更高频段发展,应用向移动业务和 ISDN 业务发展。近几年出现的低地球轨道( LEO ) 小卫星通信系统 正是这样一种直接面向移动通信和个人通信、迅猛发展富有潜力的系统。
       低轨道卫星通信系统由卫星星座、关口地球站、系统控制中心、网络控制中心、用户单元组成 ,它距地面 500 - 1500km。 如果低于 500km, 地球受到大气及电离层的影响,就会降低卫星的使用寿命。近十几年 ,卫星通信得到了飞速的发展 ,卫星寿命已从 1. 5 年增长到 14 年;重量从 68kg 增大到 3. 72t; 太阳能电池功率从 45W增大到 2. 2kW;转发器数目从 2 个增加到 48 个;通信容量从 240 话路增加到 3 万话路,并同时传输3 路电视信号。可见,大型通信卫星正在急 速发展,对通信以及电视广播的发展起到了巨大的推动作用。
        国外许多国家都在开发自己的低轨道卫星通信系统,长期以来,美国在该领域 中始终处于领先地位,英国、法国等国家的发展也十分迅速,目前国际上针对移动 通信需求而发展的低轨道卫星通信系统就有 8 - 9 个,其中就包括著名的依星 系统和 Globalstar 系统。这些系统虽然主要以支持语音业务为主,但低轨道卫星的优越技术性能已经向人们预示其包括语音、数据、传真、寻、呼定位、电视等内容的形形色色的通信服务功能。高速数据通信是低轨道卫星通信系统中的一项重要的  服务功能,它可以为飞速发展的包括电话会议、全球双向交互式多媒体业务在内的计算 机数据通信提供强有力的支撑。可以预见,低轨道卫星通信系统 将成为今后世界上最具市场效益的通信产业之 一。
1 ) 低轨道卫星通信网的应用
        LEO 通信系统的服务范围不受限制 ,可以构成本地网、区域网或 全球通信网,既可以进行时间上连续覆盖的实时信息交换,也可以进行存储转发式信息传递,提 供的业务包括移动电话、数据业务、无线电定位、寻呼、传信等主要市场包括:业务量不大,不足以建立地面通信设施的人口稀少地区;发展 中国家尚无电话业务的一些地区、没有移动通信设施的小城市区;不宜采用目前技 术的许多特殊应用领域。用户分两类:一类是无线定位和无线寻呼,另一类是移动 电话、数据通信。总之,做为现有通信网的补充和延伸,LEO     通信系统具有很广泛的应用前途。
2) 两种常见的低轨道卫星通信系统
        ( 1 ) 铱系统。挔系统是由美国Moto rola 公司提出的 IRIDIUM(  挔)系统,它是利用 7 个圆形低轨道平面内的 77 颗卫星(实际是66 颗)组成的数字化个人通信系统,建设这个系统总费用约为44         亿美元。依系统是世界上第一个低轨道全球卫星移动通信系统,其基本目标是向携带手待式移动电话的依用户提供全球个人通信    能力。
依系统在部署和运营方面是很成功的 ,它不仅按时建成了一个庞大而复杂的划时代工程,而且超越了技术指标的要求。同时,依 系统利用了美国、俄罗斯和中国 3 个国家的 3 种火箭在约 1 年的时间内把整个星座的 72 颗卫星全部发射上天。
       挔系统的设计目标是为移动用户提供语音、消息和寻呼业务,并且是全球性的,使得它能够在没有地面蜂窝系统的 情况下或者 PSTN 欠发展的区域提供类似蜂窝系统一样的电信业务。依系统主要有卫星星座、系统控制段、信站关和用户单元 4 部分组成。卫星星座主要包括66 颗主用卫星,组成一个覆盖全球的L 波段蜂窝小区群,用 于向移动用户提供业务。系统控制段负责控制卫 星星座及向卫星计算和装载频率计划和路由信息 。信关站负责呼叫建立、连接到地面 PSTN 和卫星星座,而用户单元负责向用户提供业务。
       在卫星发射前,每个卫星的全部设备缩装成一个 4. Sm 长每边为 I. Om 的三角柱体,每颗挔卫星连同所使用的燃料的总量 重为 690kg , 设计寿命为 5 - 8 年,卫 星输出功率1400W, RF 功率为400W。如果使用俄罗斯的Proton 火箭,可以一次发射7 颗卫星,美国的 Delta 型火箭每次可发射卫星 5 颗,中国的长征二号火箭每次可完成 2 颗卫星的发射。
        (2) Globalstar 低轨道全球卫星移动通信系统 。
        Glo alstar 低轨道全球卫星移动通信系统是Loral Corporation 公司和 San Diego­ based Qualcomm 公司的联合公司 Loral  Qualcomm卫星业务公司提出来的。它是比依系统进行得晚一些的低轨道卫星通信系统。与依系统在系统设计及卫星方面有    一定的不同。Globalstar        系统比挔系统的高度有所提高,这样使每个卫星照射地球上的面积加大,从而减少在系统中所需卫星的总数目。Globalstar 系统由 48  颗卫星组成,这 48 颗星平均分配到 8 条轨道上,轨道的间距是 45°' 与地球赤道的斜角是 52°.
       Glob alstar  低轨道全球卫星移动通信系统主要由3   个部分组成:空间段、地面段和移动终端。系统的空间段即卫星星群由配置在 8  个轨道上平面内的 48  颗卫星组成,每个轨道平面内分布有 6 颗卫星,轨道高度为 1389km,  轨道周期为 2h; 地面段由关口站、网络控制中心、遥测、跟踪、控制设备和卫星操作控制中心组成;移动    终端是为直接与上空卫星进行通信而设计的。在网络初始阶段有两种类型的用户     终端,一种是手持式终端,另一种为车载式终端。
       Globalst ar 系统与依系统的比较见下表 。
表      Globalstar 系统与铱系统的比较
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