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6.5 卫星移动通信系统
6.5.1 卫星移动通信概述
1．卫星通信系统
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。
卫星通信实质是微波中继技术和空间技术的结合。一个卫星通信系统是由空间分系统、地球站群、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统四大部分组成的，如图6.19所示。其中有的直接用来进行通信，有的用来保障通信的进行。
1) 空间分系统
空间分系统即通信卫星，通信卫星内的主体是通信装置，另外还有星体的遥测指令、控制系统和能源装置等。
通信卫星的作用是进行无线电信号的中继，最主要的设备是转发器(即微波收、发信机)和天线。一个卫星的通信装置可以包括一个或多个转发器。它把来自一个地球站的信号进行接收、变频和放大，并转发给另一个地球站，这样将信号在地球站之间进行传输。
2) 地球站群
地球站群一般包括中央站(或中心站)和若干个普通地球站。中央站除具有普通地球站的通信功能外，还负责通信系统中的业务调度与管理，对普通地球站进行监测控制以及业务转接等。
地球站具有收、发信功能，用户通过它们接入卫星线路，进行通信。地球站有大有小，业务形式也多种多样。一般来说，地球站的天线口径越大，发射和接收能力越强，功能也越强。
3) 跟踪遥测及指令分系统
跟踪遥测及指令分系统也称为测控站，它的任务是对卫星跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置；待卫星正常运行后，定期对卫星进行轨道修正和位置保持。
4) 监控管理分系统
监控管理分系统也称为监控中心，它的任务是对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制，例如对卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽、地球站天线方向图等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。
2．卫星移动通信的概念
卫星移动通信系统是指利用人造地球通信卫星上的转发器作为空间链路的一部分进行移动业务的通信系统。根据通信卫星轨道的位置可分为覆盖大面积地域的同步卫星通信系统和由多个卫星组成的中低轨道卫星通信系统。通常移动业务使用UHF、L、C波段。
20世纪80年代以来，随着数字蜂窝网的发展，地面移动通信得到了飞速的发展，但受到地形和人口分布等客观因素的限制，地面固定通信网和移动通信网不可能实现在全球各地全覆盖，如海洋、高山、沙漠和草原等成为地面网盲区。这一问题现在不可能解决，而且在将来的几年甚至几十年也很难得到解决。这不是由于技术上不能实现，而是由于在这些地方建立地面通信网络耗资过于巨大。而相比较而言，卫星通信有着良好的地域覆盖特性，可以快捷、经济地解决这些地方的通信问题，正好是对地面移动通信进行的补充。
20世纪80年代后期，人们提出了个人通信网(PCN: Personal Communication Network)的新概念，实现个人通信的前提是拥有无缝隙覆盖全球的通信网，只有利用卫星通信技术，才能真正实现无缝覆盖这一要求，从而促进了卫星移动通信的发展。总之，卫星移动通信能提供不受地理环境、气候条件、时间限制和无通信盲区的全球通信网络，解决目前任何其他通信系统都难以解决的问题，因此，卫星通信作为地面移动通信的补充和延伸，在整个移动通信网中起着非常重要的作用。
3．卫星移动通信系统分类
自1982年Inmarsat(国际移动卫星组织)的全球移动通信网正式提供商业通信以来，卫星移动通信引起了世界各国的浓厚兴趣和极大关注，各国相继提出了许多相同或不相同的系统，卫星移动通信系统呈现出多种多样的特点。其中比较着名的有Motorola公司的Lridum(铱)系统、Qualcomm等公司的Globalstar(全球星)系统、Teledesic等公司提出的Teledesic系统，以及Inmarsat和其他公司联合提出的ICO(中轨道)系统。
从卫星轨道来看，卫星移动通信系统一般可分为静止轨道和低轨道两类。
1) 静止轨道卫星移动通信系统(GEO)
静止轨道系统即同步卫星系统，卫星的轨道平面与赤道平面重合，卫星轨道离地面高度为35 800 km，卫星运行与地球自转方向一致。从地面上看，卫星与地球保持相对静止。静止轨道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商用的系统，国际卫星移动组织(Inmarsat)于1982年正式运营的第一个卫星移动通信系统——Inmarsat系统就是一个典型的代表。此后，又相继出现澳大利亚的MOBILESAT系统、北美的MSS系统等。由于静止轨道高，传输路径长，信号时延和衰减都非常大，因此多用于船舶、飞机、车辆等移动体，不适合手持移动终端的通信。
2) 低轨道卫星移动通信系统(LEO)
低轨道卫星移动通信系统采用低轨道卫星群组成星座来转发无线电波。低轨道系统的轨道距地面高度一般为700～1500 km，因而信号的路径衰耗小，信号时延短，可以实现海上、陆地、高空移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信，它可以实现手持移动终端的通信，因此LEO是未来个人通信中必不可少的一部分。典型的LEO有已停用的铱星系统(Iridium)和目前正在使用的Globalstar系统、Teledesic系统等。
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