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卫星移动通信系统简述
( 2000/7/14 00:00 )
卫星移动通信系统简述(张乃通、张中兆、郑海鸥)
摘要:本文重点介绍卫星移动通信在当前“个人通信”、“信息高速公路”中的必要性:概述
了非同步中、低轨卫星移动通信系统的几项关键技术及卫星移动通信系统可能的市场前景。
一、个人通信信息高速公路卫星移动通信
随着21世纪的到来,卫星通信将进入个人通信时代。这个时代的最大特点就是卫星通信终
端达到手持化,个人通信实现全球化。所谓个人通信,是移动通信的进一步发展,是面向个人
的通信,国际电联称之为通用个人通信(UPT),在北美则称为个人通信业务时间、任何地点可
与其他任何人实现任何方式的通信。只有利用卫星通信覆盖全球的特点,通过卫星通信系统与
地面通信系统(光纤、无线等)的结合,才能实现名符其实的全球个人通信。
1993年美国提出的发展以光纤通信为基础的“国家信息基础设施(NII)”计划有两个特
征:1)利用通信光纤网组成全球通信网,实现计算机网络化和信息双向交流:2)用多媒体技
术普及计算帆的使用。在美国政府报告中对信息高速公路的明确定义为:它是一个能给用户提
供大量信息的电通信网、计算机、数据库以及日用电子产品组成的完备网络。具体地说,就是
在全国范围内利用光缆等通信手段作为信息流通的干线,通过这些干线和多媒体向全国提供教
育、科研、卫生、商务、金融、文化娱乐等广泛的服务。简言之,NII的最终目标是达到所有
的人经由“信息高速公路”联机通信实现“居家上学”、“居家上班”。它提出了一个广义的、
现代的“全民服务”的概念强调给所有想要得到这种服务的美国人,无论在什么地点都能提供
一种方便而且负担得起的手段来享用先进的电信和信息服务。从这个意义上说它实现了在固定
状态下的个人通信,但如果缺乏无线通信手段就还不能说实现了在移动状态下的个人通信。在
这个计划中,几乎只字不提卫星通信,这是因为目前C、Ku频段卫星通信频带相对较窄,在与
宽带光纤通信接口时成为“瓶颈”的缘故。为此,美国Calling通信公司率先提出了使用 Ku频
段发射840颗(现已改用288颗),1375km高,分布在12个轨道上,每轨道面24颗星,轨道倾角
,以与地面光纤通信实现算机联网和信息双
向传输,系统峰值负荷可达到200万个双向标准信道。1994年以美国移动卫星公司(AMSC)、
美国AT&T等18家卫星制造、应用厂商及通信广播公司组成的“卫星信息高速公路联谊会”不
断向美国政府反映:未来的信息高速公路不应成为光缆独领风骚的一统天下,应该将卫星通信
列为信息高速公路的国家信息基础设施(NII)的组成部分。与此同时,美国三大卫星制造公
司各自推出了使用Ka频段地球静止轨道星座全球通信系统的计划:美国休斯空间通信公司提出
了以15颗大容量地球静止卫星构成“太空之路”(Spaceway)的计划:洛克希德·马丁公司提
出了耗资40亿美元,以9颗大容量静止卫星布置在5个轨道位置的“序宙链路”(Astrolink)
计外;洛拉尔空间系统公司也不甘示弱,提出了“控制星”(Cyberstar)计划。美国休斯空
间通信公司还在1995年日内瓦世界电信展览会上推出了超大容量HS-702新型卫星平台,卫星
,翼展27m,功率高达15kw,通信转发器,装到90台。为此,建立空中信息高速公路
大有后来居上之势。空中信息高速公路的飞速发展再一次显示了卫星通信的优势。总之,信息
高速公路建设离不开无线通信系统、通信卫星、光纤在“路”的建设中所起的作用。
80年代中期出现了小卫星,这种小卫星能及时采用当代高新技术,急速提高卫星的功能密
集度,应用新的设计概念和科学管理方法,从而使现代小卫星具有成本低、重量轻、体积小、
性能高、研制周期短五大特点。对重量在几百kg以下的卫星定义为小卫星的观点,目前被较多
人所接受。英国萨里大学将小卫星又作了进一步细分:小于500kg统称为小卫星(Small);
100~500kg称为超小卫星(mini);10~100kg称为微型卫星(micro);小于10kg则称为纤卫
星(mano):重量小于1kg的称为“纳米”卫星。
由于小卫星技术的发展,目前卫星移动通信系统采用非同步的中、低轨道卫星。因为它具
有传播时延短、路径损耗低、能更有效地频率再用、卫星研制周期短、能多星发射、卫星互为
备份抗毁能力强、多星组网可买现真正意义上的全球覆盖等。这些特点对于实现终端手持化具
有同步卫星不可比拟的优势。近年来提出的众多中、低轨道卫星移动通信系统中发展最快的系
统为:低轨道(LEO)的钦(Iridium