卫星移动通信在军事方面的应用

卫星移动通信在军事方面的应用

[定义]

卫星移动通信是指车辆、舰船、飞机及单兵在运动中利用卫星作为中继器进行的通信。

卫星移动通信系统由通信卫星、测控站、网管和众多的移动站组成。通信卫星可利用具有大型天线的大型同步轨道卫星，也可利用众多中、低轨道运行的小型卫星。测控站用于对卫星的定点位置或运行轨道测量跟踪和进行控制管理。网管站是本系统和其它电信网络连接的枢纽。网络管理中心协调各站的正常工作，以保证本卫星通信网正常运转。系统中可以有不同类型的移动站。

卫星移动通信的工作频段选择是一个十分重要的问题，必须考虑其电波应能穿过电离层，传播损耗和其它附加损耗应尽可能小，同时具有较宽的可用频段以及技术可行性。在卫星移动通信系统中，移动站一般使用低增益宽波束，它接收到的来波有直射波、地面反射波和散射波。这三种来波合成，会使移动站接受信号电平发生相当大的随机起伏，产生所谓的"多经衰落"，多经衰落严重时可使通信中断。

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，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，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；按所用通信卫星的类型来分，可分为静止轨道（GEO）卫星移动通信系统和中/低高度轨道（MEO、LEO）卫星移动通信系统，而目前中/低高度轨道在卫星移动通信系统中发展最为显著。

无论GEO、MEO或LEO卫星移动通信的发展体现了本世纪末卫星通信的两个特点：一是面向移动电话服务，亦即窄带话音／数据服务的低轨(LEO)卫星应用；二是面向高速率信息高速公路的宽带数据服务，亦即Ka和Ku频段的低轨(LEO)卫星应用。但应注意到，在发展区域性移动电话和数据业务时，仍然不能忽视静止卫星(GEO)的成熟技术和有利条件，GEO卫星系统仍将平行地发展。

[相关技术]卫星通信；卫星移动通信；卫星通信技术

[技术难点]

无论是静止轨道卫星移动通信系统，还是中/低轨道卫星移动通信系统总的技术难点是：设备小型化、卫星智能化、网络综合化、信道带化、频率高频化轨道多样化等；就空间段而言，解决好处理转发器、自适应天线、星际链路、GEO轨道发展卫星群、非GEO轨道小卫星、轨道综合；就地面段而言应解决好自适应天

线、高频技术、软件定义、个人地球站等；就系统而言，重点解决网络互通、业务综合、管理智能和天地一体化设计问题。

[国外概况]

卫星移动通信的发展归于：1）海上通信需求的推动，随着海上事业的发展对多种类的通信服务要求越来越迫切；2）陆地移动通信迅速发展也促进了卫星移动通信发展，到1992年初全世界陆地移动通信用户数已达1500万，共有近90个国家和地区使用，美国在1991年的蜂窝系统总投资已达80亿美元，总收入达55亿美元；3）个人通信新概念的出现进一步诱发了人们对通信移动星的需要，人们希望不管在家里、办公室、汽车里、飞机里还是在街上，随时、随地、都能与任何人进行通信。这就必须要有一个无缝的网，这离开卫星通信是无法形成的。因此人们在探讨未来的个人通信系统时无一例外地考虑到了移动卫星通信，这再一次刺激了卫星移动通信的发展，并相继提出了许多相同或不同的卫星移动通信系统。其中比较著名的有：Qualcomm 公司的Globalstar（全球星）系统，TRW 公司的Odyssey（奥得赛）系统，Teledesic等公司提出的Teledesic系统，以及Inmarsat和其它公司联合提出的ICO系统。

卫星移动通信系统尽管多种多样，但若从卫星轨道来看，一般可分为静止轨道、中轨道、以及低轨道等三类卫星移动通信系统。下面通过简介这三类卫星移动通信系统：

1、静止轨道卫星移动通信系统

利用静止轨道卫星建立的卫星移动通信系统是卫星移动通信系统中最早出现并投入使用的系统，Inmarsat（国际航海卫星）系统就是一个典型的代表。此后，又相继出现了多个系统，如澳大利亚的MSAT移动卫星（Mobilesat）系统以及北美的MSS移动卫星业务系统。下面主要简介Inmarsat系统。

最早的静止轨道卫星移动通信系统由美国通信卫星公司（COMSAT）利用Marisat航海卫星系统进行卫星通信，这是一个军用卫星通信系统。而后Inmarsat系统不断地发展，1991和1993年启用移动性更强的Inmarsat-C及M 终端。Inmarsat-C终端采用信息存储转发方式进行通信，可使Inmarsat卫星的工作容量得到最大限度的利用；还可以使用户利用陆地通信网中各种通信方式发送数据。1993年又推出了Inmarsat-B数字全业务终端。1994年Inmarsat全球呼叫系统正式用于业务使用。1995年用于导航业务的Inmarsat各种专用业务终端投入使用。目前美国正在加速研制耗资10亿美元的Inmarsat-P手持卫星电话终端系统，开发Inmarsat-P的合作伙伴有Comsat、Hughes、Matra Marcom、Nokia、Ericssion、NEC等公司。Inmarsat-P预计2001年投入使用，寿命为11年，电

话费每分钟2美元。全新结构的Inmarsat-P采用低轨道卫星，并与静止轨道卫星结合在一起，为大量用户提供使用手持机的个人通信服务。目前Inmarsat系统已是一个有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。

2、中/低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一样都是近几年来所提出的一种崭新的设想，有代表性的中（MEO）轨道卫星移动通信系统主要有Odyssey、MAGSS-14等。

Odyssey（奥德赛）系统由TRW空间技术集团公司推出。它由12颗高度为10，000km的卫星分布在倾角55°的3个轨道平面上构成，使用L/S/Ka频段，每颗卫星具有19个波束，总容量为2，800个话路，系统可为100个用户提供服务，12颗卫星可在全球范围内为280万用户提供服务。系统建设费用约为27亿美元，卫星的设计寿命为12~15年，近期投入使用。

Odyssey可作为现存陆地蜂窝移动通信系统的补充和扩展，支持动态、可靠、自动、用户透明的服务。系统的主要用户终端是手持机，手持机据速率可达

2.4kbps,还提供4.8~19.2kbps的数据速率。该系统可提供各种业务，包括话音、传真、数据、寻呼、报文、定位等。

MAGSS-14是欧洲宇航局开发的中轨道全球卫星移动通信系统。它由14颗卫星组成，卫星高度为10354公里，分布在7个轨道平面上，轨道倾角为56°。该角度对中纬度的覆盖是最优的。每颗星有37个波束，可覆盖全球。

3、低（LEO）轨道卫星移动通信系统

低轨道卫星移动通信系统于90年代初期初具规模，也是目前卫星移动通信发展的一大热点，竞争十分激烈。由于低轨道系统的轨道很低，一般为500～2000km，因而信号的路径衰耗极小，信号时延极短，同时不能获得最有效的频率利用。卫星研制周期短，费用低，能一箭多星发射，可做到真正的全球覆盖。因此，低轨道系统一经提出，就得到了巨大的响应，并陆续提出了"铱星、全球星(Globalstar)、卫星通信网络(Teledesic)系统、白羊（Aries）系统、低轨卫星系统（Leo-Set）。下面简述其中较为典型的低轨卫星移动通信系统(Teledesic)系统和全球星(Globalstar)系统。

Teledesic主要由美国微软公司、麦考通信公司研制，是一个着眼于宽带业务发展的低轨道卫星通信系统。原计划该系统由840颗卫星组成。目前Teledesic 系统经设计简化，已将系统的卫星数降至288颗。提供全球覆盖。用户终端类型包括手持机、车载式和固定式。

Teledesic系统的每颗卫星可提供100，000个16kb/s的话音信道，整个系