静止轨道

静止轨道(GEO)卫星系统

静止轨道卫星（GEO）移动通信业务的特征来源于使用位于赤道上方35800km的对地同步卫星开展通信业务的条件。在这个高度上，一颗卫星几乎可以覆盖整个半球，形成一个区域性通信系统，该系统可以为其卫星覆盖范围内的任何地点提供服务，例如美国一颗卫星就可以覆盖美国大陆的连续部分，如阿拉斯加、夏威夷、波多黎各几百海里的近海地区。在GEO卫星系统中，只需要一个国内交换机对呼叫进行选路，信令和拨号方式比较简单，任何移动用户都可以被呼叫，无需知道其所在地点。同时，移动呼叫可以在任何方便的地点落地，不需要昂贵的长途接续，卫星通信费用与距离无关，它与提供本地业务的陆地系统的费用相近。当卫星对地面台站的仰角较大的时候（如在美国本土经度范围内，卫星对地面的仰角一般在20°～56°之间），移动天线具有朝上指向的波束，可以与地面的反射区分开，这样就可以几乎完全避免在陆地系统中常见的深度多径衰落。卫星信号因其仰角大，仅仅穿过树冠，从而使由枝叶引起的衰减降到只有几dB。

一、系统的组成

1、空间系统

由于移动天线终端尺寸小，在L频段每信道所需卫星辐射功率较固定卫星业务中相应的信道的功率为大，预计所需的卫星功率为3000W，天线直径约为5m，用多波束覆盖业务区。这就要使每个信号选定从单一K频段波束到所需L频段波束以及反向的接续路由。K频段被划分几段，每段对应L频段的一个特定的点波束。为解决以下两个难点：（1）每个L段上的业务无法精确预测，而且随时变化；（2）国内业务和国际业务的分配很复杂，也使得卫星移动通信系统业务的陆地、海上、空中三个部分的分配很困难，以便与本波束内业务取得一致。但是，这里不存在L频段到L频段的路径。

2、地面系统

（1）卫星移动无线电台和天线

卫星移动无线电台和陆地移动无线电台的功能、复杂性。部件数量和类型很相似，只是卫星移动无线电台使用5kHz信道间隔而不是25或30kHz。电台话音、调度电话、数据、消息分组、定位、寻呼等都属于该卫星电话系统本身的功能，每个卫星移动电台都需要一个频率综合器，以便将他们调谐到所需的5kHz信道。该系统还采用专用信令信道，以免系统在公共安全紧急救援期间饱和，并为天线的指向调整提供参考。信令信道在移动台从一个卫星波束进入相邻卫星波束时，为波束转换提供幅度参考电平。

为获得满意的话音质量以及邻星的频率再用，需要约13dBi的高增益天线。天线的辐射图形可以是圆的或是椭圆的，在方位角上通过电动的机械方法实现调整。也可以通过圆形阵列的切换达到近13dBi的增益。

（2）关口站、基站

地球站工作于K频段，由于卫星移动通信服务的基本结构是每载波单信道，所以关口站必须自动按网控中心从信令信道传来的指令调谐到5kHz信道。基站需要频率合成器，可以工作在固定信道。这两种站都使用3.3m天线，但通信密度大的地区的关口站需要较大的天线。关口站应有足够的容量，以免阻塞；还要有足够备份以保证高的可用性。一个出故障的关口站将被旁路，这时呼叫由相邻的关口站临时转接。

二．几种典型的静止轨道卫星移动通信系统

1.国际海事卫星(Inmarsat)系统

最早的GEO卫星移动系统，由美国通信卫星公司（COMSAT）利用Marisat 卫星进行卫星通信，是一个军用卫星通信系统。70年代中期为增强海上船只的安全保障，将部分内容提供给远洋船只使用。1982年形成了以国际海事卫星组织（Inmarsat）管理的Inmarsat 系统，开始提供全球海事卫星通信服务。1985年对公约作修改，决定把航空通信纳入业务之内，1989年又决定把业务从海事扩展到陆地。目前它已经是一个有72个成员国的国际卫星移动通信组织，控制着135个国家的大量话音和数据系统。中国交通部和中国交通通信中心分布代表中国参加了这个组织。

Inmarsat 系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成。下面简要介绍各部分的工作特点：

（1）．卫星

分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3颗卫星覆盖了几乎整个地球，并使三大洋的任何点都能接入卫星，岸站的工作仰角在5°以上。

（2）．岸站

岸站（CES）是指设在海岸附近的地球站，归各国主管部门所有，并归它们经营。它既是卫星系统与地面系统的接口，又是一个控制和接入中心。

（3）．网路协调站

网路协调站（NCS）是整个系统的一个组成部分。每一个海域设一个网路协调站，它也是双频段工作。

（4）．船站

船站（SES）是设在船上的地球站。在海事卫星系统中它必须满足：（1）船站天线满足稳定度的要求，它必须排除船身移位以及船身的侧滚、纵滚和偏航的影响而跟踪卫星；（2）船站必须设计的小而轻，使其不至于影响船的稳定性，同时又要设计的有足够带宽，能提供各种通信业务。

（5）．系统工作

在Inmarsat 系统中基本信道类型可分为：电话、电报、呼叫申请（船至岸）和呼叫分配（岸至船）。Inmarsat 系统规定在船站与卫星之间采用L频段，岸站与卫星采用双重频段，数字信道采用L频段，FM信道采用C频段，因此对于C 频段来说，船站至卫星的L频段信号必须在卫星上变频为C频段信号再转发至

岸站，反之亦然。

2.Thuraya系统

Thuraya系统是一个由总部设在阿联酋阿布扎比的Thuraya卫星通信公司建立的区域性静止卫星移动通信系统。

Thuraya系统的卫星网络覆盖包括：欧洲、北非、中非、南非大部、中东、中亚、南亚等110个国家和地区，约涵盖全球1/3的区域，可以为23亿人口提供卫星移动通信服务。

该系统终端整合了卫星、GSM、GPS三种功能，向用户提供语音、短信、数据（上网）、传真、GPS定位等业务。

（1).Thuraya系统的空间段

Thuraya系统的空间段由三颗相同的静止轨道卫星（Thuraya-1、Thuraya-2和Thuraya-3）组成。Thuraya卫星是非常先进的大型商用通信卫星，采用双体稳定技术，设计寿命12年，在轨尺寸为34.5m×17m。

(2)Thuraya系统的地面段

Thuraya系统地面段通过一个同时融合GSM、GPS和大覆盖范围的卫星网络向用户提供通信服务，在覆盖范围内移动用户之间可以实现单跳通信。

地面段的规模包括：175万个预期用户、13750条卫星信道、一个主信关站和多个区域性信关站，主信关站建在阿联酋的阿布扎比。

区域性信关站基于主信关站设计，可以根据当地市场的具体需要建立和配置相应的功能，独立运作并且通过卫星和其他区域信关站连接，提供和PSTN/PLMN的多种接口。

卫星的地面控制设备可以分为三类：命令和监视设备、通信设备，以及轨道分析和决策设备。

命令和监视设备负责监视卫星的工作状况，使卫星达到规定的姿态并完成姿态保持。命令和监视设备又可以分为卫星操作中心(SOC)和卫星有效载荷控制点(SPCP)。SOC负责控制和监视卫星的结构和健康，而SPCP负责控制和监视卫星的有效载荷。

轨道分析和决策设备的主要功能是计算卫星在空间的位置，并指示星上驱动设备进行相应的操作，这主要是为了保持卫星和地球的同步。

通信设备用于通过一条专用链路传输指令及接收空间状态和流量报告。

(3)Thuraya系统的用户段

Thuraya系统的双模（GSM和卫星）手持终端，融合了陆地和卫星移动通信两种服务，用户可以在两种网络之间漫游而不会使通信中断。

Thuraya系统的移动卫星终端包括手持、车载和固定终端等，提供商主要有休斯网络公司和Ascom公司。

(4)Thuraya系统的主要技术指标

Thuraya系统能够通过手持机提供GSM话质的移动话音通信以及低速数据通信。