什么是低軌道( LEO)衛(wèi)星系統(tǒng)

利用低軌道（LEO）衛(wèi)星實現(xiàn)手持機個人通信的優(yōu)點在于：一方面衛(wèi)星的軌道高度低，使得傳輸延時短。路徑損耗小，多個衛(wèi)星組成的星座可以實現(xiàn)真正的全球覆蓋，頻率復用更有效；另一方面蜂窩通信、多址、點波束、頻率復用等技術也為低軌道衛(wèi)星移動通信提供了技術保障。因此，LEO系統(tǒng)被認為是最新最有前途的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)由衛(wèi)星星座、關口地球站、系統(tǒng)控制中心、網(wǎng)絡控制中心和用戶單元等組成。下圖示出了低軌道衛(wèi)星移動系統(tǒng)的基本組成。在若干個軌道平面上布置多顆衛(wèi)星，由通信鏈路將多個軌道平面上的衛(wèi)星聯(lián)結起來。整個星座如同結構上連成一體的大型平臺，在地球表面形成蜂窩狀服務小區(qū)，服務區(qū)內(nèi)用戶至少被一顆衛(wèi)星覆蓋，用戶可以隨時接入系統(tǒng)。

目前提出的低軌道衛(wèi)星方案的大公司有8家。其中最有代表性的低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)主要有銥（Iridium）系統(tǒng)和全球星系統(tǒng)（Globalstar）系統(tǒng)、白羊（Arics）系統(tǒng)、低軌衛(wèi)星（Leo-Set）系統(tǒng)、柯斯卡（Coscon）系統(tǒng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡（Teledesic）系統(tǒng)等。

低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)構造圖

銥（Iridium）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)簡介

銥系統(tǒng)是美國Motorola公司提出的一種利用低軌道衛(wèi)星群實現(xiàn)全球衛(wèi)星移動通信的方案。它是最早提出并被人們所了解的低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。資金的籌集和技術的開發(fā)等方面均進展順利。在技術上Motorola的技術人員在實驗室里驗證了所有的論證。并在模擬試驗中取得令人滿意的效果。

銥系統(tǒng)的原始設計是由77顆小型智能衛(wèi)星，均勻有序地分布于離地面785KM的上空的7個軌道平面上，通過微波鏈路形成全球連接網(wǎng)絡。因為其與銥原子的外層電子分布狀況有一定的類似，故取名為銥系統(tǒng)。爾后為減少投資強度，簡化結構以及增強與其他LEO系統(tǒng)的競爭能力，摩托羅拉公司將其衛(wèi)星數(shù)降低到66顆，軌道平面降至6個圓形極地軌道，每條極地軌道上的衛(wèi)星仍為11顆，軌道高度改為765KM，衛(wèi)星直徑為1.2M，高度為2.3M，重量為386.2KG，壽命為5年（最高為8年）。

銥系統(tǒng)主要由下述部分組成：衛(wèi)星星座以及地面控制設施，關口站以及用戶終端（話音、數(shù)據(jù)、傳真）。每顆星可以提供48個（原設計為37個）點波束，每個波束平均包含80個信道，每顆星可以提供3840個全雙工電路信道。每顆星把星際交叉鏈路作為聯(lián)網(wǎng)的手段，包括連接同一軌道平面內(nèi)相鄰的兩顆星的前視和后視兩條鏈路，而與不同軌道上的衛(wèi)星還有兩條鏈路。系統(tǒng)具有空間交換和路由選擇的功能。系統(tǒng)采用“倒置”的蜂窩區(qū)結構，每顆星投射的多波束在地球表面上形成48個蜂窩區(qū)，每個蜂窩區(qū)的直徑約為667KM，它們互相結合，總覆蓋直徑約4000KM，全球共有2150個蜂窩，該系統(tǒng)采用七小區(qū)頻率再用方式，任意兩個使用相同頻率的小區(qū)之間由兩個緩沖小區(qū)隔開，這樣可以進一步提高頻譜資源，使得每一個信道在全球范圍內(nèi)再用200次。

銥系統(tǒng)的基礎結構和基礎處理均在星上，蜂窩區(qū)隨著地球自轉而快速掃過地球表面。銥系統(tǒng)的越區(qū)交換是小區(qū)跨越用戶移動，而不是用戶跨越小區(qū)，這點與陸地移動通信系統(tǒng)不一樣。銥系統(tǒng)耗資約34億美元，1990年6月首次公布，1990年12月向美國FCC提出許可證申請，在1992年9月得到FCC的許可證。當時銥系統(tǒng)是設計方案中最為完整、具體，進展也很快，是十分有前景的方案，可惜由于種種原因，最后銥系統(tǒng)功虧一簣，宣告破產(chǎn)！

全球星（Globalstar）系統(tǒng)簡介

全球星（Globalstar）系統(tǒng)是美國LQSS（Loral Qualcomm Satellite Service）公司于1991年6月向美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）提出低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。LQSS公司是由Loral宇航局和Qualcomm公司共同組建的一個股份公司。全球星（Globalstar）系統(tǒng)與銥系統(tǒng)在結構設計和技術上均不同。全球星（Globalstar）系統(tǒng)屬于非迂回型，不單獨組網(wǎng)，其作用只是保證全球范圍內(nèi)任意用戶隨時可以通過該系統(tǒng)接入地面公共網(wǎng)聯(lián)合組網(wǎng)，其聯(lián)結接口設在關口站。當時全球星（Globalstar）系統(tǒng)已經(jīng)制定了衛(wèi)星發(fā)射計劃表，計劃在1997年底發(fā)射12～16顆衛(wèi)星，并于1998年發(fā)射其他的衛(wèi)星。

全球星（Globalstar）系統(tǒng)的基本設計思想是利用LEO衛(wèi)星組成一個連續(xù)覆蓋全球的移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)。向世界各地提供話音、數(shù)據(jù)或傳真、無線電定位業(yè)務。它是作為地面蜂窩移動通信系統(tǒng)和其他移動通信系統(tǒng)的延伸，與這些系統(tǒng)具有互運行性。此外，它還是一個類似于無繩電話的無線電話系統(tǒng)，但其服務范圍不受限制，同一手持機就可以在世界上任何的地方、任何時間與任何地方的用戶建立可靠、迅速、經(jīng)濟的通信聯(lián)絡。全球星（Globalstar）系統(tǒng)采用低成本、高可靠的系統(tǒng)設計，一個關口站只需要35萬美元。手持機的價格只相當于目前廣泛使用的蜂窩手機的價格，故其服務對象更適合為邊遠地區(qū)蜂窩電話用戶、漫游用戶、外國旅行者，以及希望低成本擴充通信的國家和政府通信網(wǎng)和專用網(wǎng)。按目前全球星（Globalstar）系統(tǒng)合作伙伴的分布情況來看，它可以為33個國家提供服務，其中包括14個歐洲國家，8個亞洲國家，6個美洲國家以及其他地區(qū)的5個國家。

全球星（Globalstar）系統(tǒng)以高技術、低成本作為設計思想，故系統(tǒng)具有以下主要特點：

1.由于90％的呼叫是本地呼叫，故系統(tǒng)沒有星際交叉鏈路，不會旁路現(xiàn)有的公共網(wǎng)，降低了衛(wèi)星成本通話費用。

2.面系統(tǒng)存在多種標準，為與其兼容，無星上處理。

3.CDMA技術，提高了頻率利用率，在同一個頻率上，允許同時通話的用戶多達20個，在全球范圍內(nèi)同時通話的用戶可以達到104000個，而且還提供保密和防偽功能，可改善服務和提高可靠性，同時降低了成本和功耗。

4.輻射安全方面，手持機平均功率不到1W，遠低于美國對微波輻射生物公害的限定。

5.由于采用多端放大器可以自動把用戶分配給各波束，也可以把用戶集中到一個波束上，這對用戶分布不均勻的通信和救災通信特別有用。

6.用戶端的功率可以控制，當電波遇到障礙的時候，瞬時功率可以增至6～7W。

7.通過衛(wèi)星分集作用為移動用戶提供仰角（超過40°），使用戶在高層建筑附近也不至于受到阻擋，同時還提高了通信質(zhì)量。