卫星通信系统论文

卫星移动通信系统

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卫星移动通信系统是指提供卫星移动业务的通信系统，其典型特征是利用卫星中继站向用户提供移动业务。卫星移动通信是传统的固定卫星通信与移动通信的产物，从表现形式看，它既是一个提供移动业务的卫星通信系统，又是一个利用卫星作为中继站的移动通信系统。

其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独特的优越性。卫星移动通信系统，按所用轨道分，可分为静止轨道（GEO）和中轨道（MEO）、低轨道（LEO）卫星移动通信系统。GEO系统技术成熟、成本相对较低，目前可提供业务的GEO系统有INMARSAT系统、北美卫星移动系统MSAT、澳大利亚卫星移动通信系统Mobilesat系统；LEO系统具有传输时延短、路径损耗小、易实现全球覆盖及避开了静止轨道的拥挤等优点，目前典型的系统有Iridium、Globalstar、Teldest等系统；MEO则兼有GEO、LEO两种系统的优缺点，典型的系统有Odyssey、AMSC、INMARSMT-P系统等。另外，还有区域性的卫星移动系统，如亚洲的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8系统等。

一、卫星移动通信系统的组成

卫星移动通信系统组成：1、空间段：卫星母体及星载设备。2、地面段：卫星测控中心及相应的卫星测控网络、、网络控制中心以及各类关口站。3、用户端：由各种用户终端组成，可以手持手机、便携机、机载台。

网络结构：1、星行结构；2、网状结构；3、混合结构。

二、卫星移动通信系统的分类

1、按其应用来分：

（1）海事卫星移动系统（MMSS）：主要用于改善海上救援工作，提高船舶使用的效率和管理水平，增强海上通信业务和无线定位能力。

（2）航空卫星移动系统（AMSS）：主要用于飞机和地面之间为机组人员和乘客提高话音和数据通信

（3）陆地卫星移动系统（LMSS）：主要用于为行驶的车辆提供通信

2、按通信卫星的运行轨道分:

（1）低或中高轨道：在这种轨道上运行的卫星相对于地面是运动的。它能够用于通信的时间短，卫星天线覆盖的区域也小，并且地面天线还必须随时跟踪卫星。

（2）同步定点轨道：高达三万六千公里的，即在赤道平面内的圆形轨道；卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称为同步定点卫星；覆盖照射面大，三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，可以进行二十四小时的全天候通信。

3、按频率分：

按照卫星所使用的频率范围将卫星划分为L波段卫星，Ka波段卫星等等。

4、按服务区域划分：

有全球、区域和国内通信卫星。

三、卫星移动通信系统的常见类型

1、静止轨道卫星移动通信系统

静止轨道卫星移动通信系统的轨道高度跨地距离约为35000公里。通常采用3～4颗卫星布署在大西洋，印度洋，太平洋等的赤道上空，用全球波束对全球绝大部分地区服务。其频段大多数使用6/4GHZ，上行线路用5.925～6.425GHZ，下行线路用3.7～4.2GHZ，由于通信卫星的业务量日益拥挤，又开发使用了14/11GHZ频段。

静止轨道卫星移动通信系统最早是由美国COMSAT公司利用INMARSAT(国际海事卫星组织)卫星进行的。INMARSAT于1979年正式成立，1982年2月开始提供全球海事卫星通信服务。第三代INMARSAT3投入运营后，容量增大，使用点波束天线，功率和频点可灵活配置，提供了移动台互相间的直接通信，支持航空波段10MHz段频的全部通信，它比INMARSAT2有很大的改进与提高。此外，尚有北美的MSAT和MSS系统，但他们不是面向全球，而是面向区域的系统。INMARSAT、MSAT和MSS等系统都不支持手机工作，最新推出的亚太卫星移动通信(APMT)系统则能支持手机工作；该系统能提供电话、数据、传真等多种业务，但其存在的主要问题是，由于要支持手机工作，而手机的体积，重量均有一定限制，这样势必要加大天线尽寸，为此除需解决技术问题外，还要增加整个系统的投资。

2、中轨道卫星移动通信系统

中轨道卫星移动通信的轨道高度距地约为10000公里左右，典型的系统是奥德赛(Odysesy)系统和中圆轨道(ICO)系统。

Odysesy系统由美国和加拿大Teleglobe提出，该系统与陆地移动网和公共网络相结合，为用户提供话音，数据和传真服务。系统采用12颗卫星均匀分布在三个轨道平面上，整个星座可覆盖全球。移动频段为1600/2500MHz，地面频段为Ka波段，2300通道/卫星。地面段系由分布在全球的7个地面站和广域通信互连网组成。系统采用中轨设计方案，卫星可视仰角高，可保证通信链路不受高山，建筑，树木等阻挡而中断。

ICO系统由INMARSAT提出，该系统和Odyssey系统相似，同样采用中轨道方案。ICO

系统采用10颗卫星，均匀分布在一球的12个卫星接续枢纽站(SAN)和SAN站间信令及通信的互连网络组成。移动系统频段为2000/2200MHz，地面频段为C/Ka波段，每颗卫星的通道数为4500。系统与陆地通信网的结合可为用户提供数字话音，报文传送，寻呼以及传真和数据通信业务。ICO系统的手机类似GSM手机，能双模工作。

四、目前在役的几种主要的卫星移动通信系统

1．“铱”星系统

“铱”星是最早的MSS系统之一，它是唯一能够提供包括两极地区、空中及海洋在内的全地球覆盖的MSS系统。“铱”星系统是基于低轨卫星系统的无线通信网，支持话音和低速数据的传输，可在任何地区、时间提供服务。它的卫星星座由66颗具有星上处理功能及星间链路的卫星组成。端到端话音呼叫可直接在空中进行交换，数据交换可通过星间交换直接被传送到距离目的关口站最近的卫星上。目前有5个关口站在工作，“铱”系统为也为美国国防部服务。最近，“铱”星公司宣布计划第二代基于IP的卫星系统，它能实现连续不断的环境监视和对地成像，可进行高速率数据传输。

2．“全球星”系统

“全球星”系统也是移动卫星系统的先驱，它使用48颗低轨卫星，没有星际链接。“全球星”卫星上装有8m孔径的天线，由多个圆形面板组成，可产生16个点波束，实现对地面上南北纬70度之间大部分地区的覆盖，地面段由若干网关站组成，地面呼叫通过卫星直接连接到所覆盖区域上的关口站。“全球星”系统有25个关口站分布在全球，每个网关覆盖半径约2000km的区域。“全球星”采用DS-CDMA物理层技术，扩频因子为128。它采用了路径分