卫星移动通信系统发展及应用

第50卷 第6期2017年6月

通信技术

Communications Technology

Vol.50 No.6

Jun.2017

·1093·

doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2017.06.001

卫星移动通信系统发展及应用*

肖龙龙1，梁晓娟2，李 信1

（1.中国人民解放军装备学院 航天指挥系，北京 怀柔 101406；2.中国移动通信集团青海有限公司，青海 西宁 810008）

摘 要：卫星移动通信系统兼具卫星通信和移动通信的特点，使其优于其他通信手段，保证了实时、灵活、高效的通信质量,被广泛应用于各种通信领域。分析卫星移动通信的特点，根据移动通信卫星的轨道类型，分别介绍静止轨道卫星移动通信系统、中轨道卫星移动通信系统、低轨道卫星移动通信系统的发展现状，并详细阐述卫星移动通信在民用领域和军事领域的应用情况，最后总结归纳卫星移动通信的未来发展趋势。

关键词：卫星通信；通信领域；移动通信；轨道

中图分类号：TN927+.23 文献标志码：A 文章编号：1002-0802(2017)-06-1093-08

Development and Application of Satellite Mobile Communication System

XIAO Long-long1, LIANG Xiao-juan2, LI Xin1

(1.Department of Space Command, PLA Academy of Equipment, Beijing 101416, China;

2.Qinghai Co. Ltd., China Mobile Communications Corporation, Xining Qinghai 810008, China)

Abstract: Satellite mobile communication system has the characteristics of both satellite communication and mobile communication, and this makes it superior to other means of communication and be widely used in various fields of communication. The characteristics of satellite mobile communication are analyzed firstly, then according to the type of mobile communication satellite orbit, the development status of GEO satellite mobile communication systems, MEO satellite mobile communication systems and LEO satellite mobile communication systems is described. Secondly, the applications of satellite mobile communication in civil and military fields are discussed, and finally the future development trend of satellite mobile communication is summarized.

Key words: satellite communication; communication field; mobile communication; orbit

0 引 言

卫星移动通信在通信业务领域占据了重要地位。相对于地面移动通信系统，它具有覆盖范围广、通信费用与距离无关、不受地理条件限制等优点，能够实现对海洋、山区和高原等地区近乎无缝的覆盖，可满足各类用户对移动通信覆盖性的需求。卫星移动通信依靠卫星通信的特点，在移动载体上集成了卫星通信系统或者卫星通信终端，从而实现载体在移动中的不间断通信。移动载体既可以是飞行器和地面移动装备，也可以是海上移动载体和移动单兵，大大扩展了移动卫星通信的使用范围和环境适应性，使其在民用和军事领域都得到了广泛应用[1]。本文从卫星移动通信的特点出发，介绍国内外主要卫星移动通信系统的发展现状，分析卫星移动通信在军民领域的应用情况，并展望其未来的发展趋势。

* 收稿日期：2017-02-22；修回日期：2017-05-20 Received date:2017-02-22;Revised date:2017-05-20

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通信技术 2017年

1 卫星移动通信概述

1.1 卫星移动通信概念与系统组成

卫星移动通信是指利用人造地球卫星作为中继站，转发移动用户间或移动用户与固定用户间用于进行通信的无线电波，实现两点或多点之间的移动通信。典型的卫星移动通信系统包括空间段、地面段和用户段[1]。

空间段由一个或多个卫星星座构成，作为通信中继站，提供网络用户与信关站之间的连接；地面段通常包括信关站、网络控制中心和卫星控制中心，用于控制整个通信网络的正常营运；用户段由各种用户终端组成，主要有两类终端——移动终端和手

持终端。

图1 卫星移动通信系统的基本组成

1.2 卫星移动通信特点

卫星移动通信是地面蜂窝移动通信的有效补

充。除了具有移动通信的特点外，它还具有卫星通信固有的优势，具体有：①通信距离远，覆盖区域大，具有多址连接功能。一颗地球同步轨道通信卫星可覆盖地球表面的42％，地面两点的最大通信距离达18 000 km 左右，且卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信。②通信容量大，传送业务类型多。典型通信卫星的容量为数十至数百兆比特每秒，能为几百个视频信道或几万个话音与数据链路提供服务。③通信质量好、线路误码率低。由于移动卫星通信的无线电波主要是在大气层以外的宇宙空间传播，传播特性比较稳定，不易受自然条件和干扰的影响，卫星通信的正常运转率达99.8％以上，传输质量高。④可实现移动平台的“动中通”。移动卫星的用户多样，卫星终端可以是位于地面、海上、空中甚至太空的移动载体。它与地面蜂窝状移动通信系统和其他通信系统相结合，可组成全球覆盖无缝通信网。

除了具有上述优点外，卫星移动通信还具有如下约束：①移动终端设备的体积、重量、功耗均受限，天线尺寸外形受限于安装的载体（如飞机、汽车、船舶等），手持终端的要求则更加苛刻。②卫星天线波束应能适应地面覆盖区域的变化并保持指向，用户移动终端的天线波束应能随用户的移动而保持对卫星的指向，或者是全方向性天线波束。③由于移动体的运动，当移动终端与卫星转发器间的链路受到阻挡时，会产生“阴影”效应，造成通信的阻断。④多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建立星间通信链路和星上处理、星上交换，或者需要建立具有交换和处理能力的信关关口地球站。

2 卫星移动通信系统的发展现状

卫星移动通信系统有不同的分类方法。按卫星波束覆盖区域，它可分为区域性卫星移动通信系统和全球卫星移动通信系统；按服务对象，它可分为陆地卫星移动通信系统、航海卫星移动通信系统和航空卫星移动通信系统；按所用通信卫星的轨道类型来分，它可分为静止轨道卫星移动通信系统、中轨道卫星移动通信系统和低轨道卫星移动通信系统[2]。下面从轨道类型来介绍卫星移动通信系统的发展现状。

2.1 静止轨道卫星移动通信系统

地球静止轨道通信卫星的优点是只需三颗卫星就可覆盖除两极以外的全球区域，现已成为全球洲际及远程通信的重要工具。对于区域移动卫星通信系统，采用静止轨道一般只需要一颗卫星，建设成本较低，因此应用广泛[3-4]。典型的代表是国际移动卫星系统（Inmarsat）、亚洲蜂窝卫星系统（Asian Cellular Satellite，ACeS）、舒拉亚卫星系统（Thuraya）和天通一号卫星移动通信系统。2.1.1 国际移动卫星通信系统

（1）系统组成

国际移动卫星系统是世界上第一个全球性的移动业务卫星通信系统，原为国际海事卫星系统[5]。国际移动卫星通信系统基本由四部分组成，即空间段、网络协调站（Network Coordination Station）、卫星地面站（Land Earth Station）和卫星船站（Mobile