第5章 移动卫星通信系统

(4)采用GEO轨道的好处是只用一颗卫星即可实现廉价 的区域性移动卫星通信，但缺点有两个：一是传播延迟较 大，两跳话音通信延迟将不能被用户所接受；二是传播损 耗大，使手持卫星终端不易于实现。这两个缺点可通过采 用星上交换和多点波束天线技术得到克服。
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从“移动”角度来看，MSS有三种情形：第一种为卫 星不动(同步轨道卫星)，终端动；第二种为卫星动(非同步 轨道卫星)，终端不动；第三种为卫星动(非同步轨道卫星) ，终端也动。由于MSS充分发挥了卫星通信的优势和特点 ，它不仅可以向人口密集的城市和交通沿线提供移动通信 ，也可以向人口稀少的地区提供移动通信。尤其是对正在 运动中的汽车、火车、飞机和轮船，以及个人进行通信更 具有特殊意义。其业务范围包括单向和双向无线传信、话 音、数据、定位等。
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5.1.2 移动卫星通信系统的特点
移动卫星通信系统由移动终端、卫星、地球站构成。 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、灾区、远洋船只及远航飞机等通 信方面更具独特的优越性。
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1.移动卫星通信系统具有的技术特点
(1)系统庞大，结构复杂，技术要求高，用户(站址)数 量多。
(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，或者是全方向性的天线波束。
(3)移动终端的体积、重量、功耗均受限，天线尺寸外 形受限于安装的载体，特别是手持终端的要求更加苛刻。
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(4)因为移动终端的EIRP有限，对空间段的卫星转发器 及星上天线需专门设计，并采用多点波束技术和大功率技 术以满足系统的要求。
(5)移动卫星通信系统中的用户链路，其工作频段受到 一定的限制，一般在200 MHz～10 GHz。
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(6)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，造成通信阻断。 对此，移动卫星通信系统应使用户移动终端能够多星共视 。
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移动卫星通信系统按卫星运行轨道(椭圆轨道、圆轨道 )和高度(高、中、低)大致可以分为：大椭圆轨道(HEO)、 同步静止轨道(GEO)、中轨道(MEO)和低轨道(LEO)等四种 通信系统。表5-1列出了不同轨道高度的移动卫星通信系统 星座参数。表5-2比较了GEO、HEO、MEO和LEO卫星通信 系统的优缺点。
(7)多颗卫星构成的卫星星座系统，需要建立星间通信 链路、星上处理和星上交换，或需要建立具有交换和处理 能力的信关关口地球站(即网关，Gateway)。
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2.移动卫星通信系统的主要特点
(1)移动卫星通信覆盖区域的大小与卫星的高度及卫星 的数量有关。
(2)为了实现全球的覆盖，需要采用多卫星系统。对于 GEO轨道，利用三颗卫星可构成覆盖除地球南、北极区之 外的移动卫星通信系统。若利用一颗GEO轨道卫星仅可能 构成区域覆盖的移动卫星通信系统。若利用中、低轨道卫 星星座则可构成全球覆盖的移动卫星系统。
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现今，LEO和MEO系统在个人卫星通信业务方面具有 极大潜力，并引起人们的关注。为管理方便，美国联邦通 信委员会(FCC)把LEO和MEO系统分为大LEO和小LEO两类 ，其它国家也按此分类。大LEO系统可处理语音传输，并 使用高于1 GHz的频率。小LEO系统只处理数据传输，且使 用低于1 GHz的频率，一般为VHF和UHF。
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wenku.baidu.com5-1 不同轨道高度的移动卫星通信系统星座参数
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表5-2 LEO、MEO、HEO和GEO卫星通信系统的优、缺点
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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、北美移动卫星系统MSAT、澳 大利亚移动卫星通信系统Mobilesat；LEO系统具有传输延 迟短、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、 Teledesic等系统；MEO则兼有GEO、LEO两种系统的优缺 点，典型的系统有Odyssey、ICO、AMSC等系统；而HEO 采用大仰角，用于其它类型卫星难以胜任业务的高纬度地 区，尤其对欧洲许多国家特别有用，典型的系统有Molnyia 、Loopus等。另外，还有区域性的移动卫星系统，如亚洲 的AMPT、日本的N-STAR、巴西的ECO-8等。
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5.1.1 移动卫星通信系统的分类
移动卫星通信系统按用途可分为：海事移动卫星系统 (MMSS)、航空移动卫星系统(AMSS)和陆地移动卫星系统 (LMSS)。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 ；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；LMSS则主要是利用卫星为陆地上行驶的 车辆和行人提供移动通信服务。
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移动卫星通信系统以VSAT和地面蜂窝移动通信为基础 ，结合空间卫星多波束技术、星载处理技术、计算机和微 电子技术的综合运用，是更高级的智能化新型通信网，能 将通信终端延伸到地球的每个角落，实现“世界漫游”， 从而使电信业产生质的变化。因此，它可以看成是陆地移 动通信系统的延伸和扩展。近年来移动卫星通信系统的研 制和开发取得了很大的进展。
第5章 移动卫星通信系统
5.1 5.2 国际移动卫星通信系统(INMARSAT) 5.3 静止轨道区域移动卫星通信系统 5.4 5.5 5.6 卫星导航定位系统 习题
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5.1 移动卫星通信系统概述
移动卫星通信(MSS)又称为卫星移动通信，是指利用 卫星转接实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互 通信。
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(3)采用中、低轨道带来的好处是传播延迟较小，服 务质量较高；传播损耗小，使手持卫星终端易于实现。由 于移动终端对卫星的仰角较大，一般在20°～56°，故天 线波束不易遭受地面反射的影响，可避免多径深衰落。但 是，中、低轨道必须是多星的星座系统，技术上较为复杂 ，造价昂贵，投资较大，用户资费高。