低轨道星座卫星通信系统发展现状及展望.docxVIP

低轨道星座卫星通信系统发展现 状 及 展 望□ 冯少栋徐志平张昭苟亮 概 述 低轨道星座卫星通信 系 统（简称 LEO 星座系统） 主要是指 轨道高度小于 5000 千米的一组 或一群卫星相互协同工作， 共同 提供通信服务的卫星通信系统。 从 20 世 纪 90 年 代 开 始 ， LEO 星座系统开始受到人们的普遍关注， 各国提出数十种星座方案， 主要以全球无缝、 终端可手持的 大容量移动卫星通信系统为主。 图 1 显 示 了 LEO 星 座 系 统 在 2001 和 2007 年移动卫星通信市 场 中 所 占 份 额 。 从 中 可 以 看 出 LEO 星座系统的市 场 份 额 呈 不 断 增 长 趋 势 。 根 据 所 使 用 的 频 率 ， LEO 星座系统可分 为 小 LEO 星座 系 统 和 大 LEO 星 座 系 统 。 频 率 低 于 1GHz 的 称 为 小 LEO 星座系统 ， 主要 以 提 供 e- mail、 双向寻呼等窄带数据通信 业 务 为 主 ； 频 率 在 1.6 ~2.5GHz 之间 的 为 大 LEO 星 座 系 统 ， 主 要提供移动话音及数据业务。2001 年2007 年MSV轨道通信 全球星 MSV 轨道通信全球星3%3%图拉雅1%4%0%9%7%铱 9%图拉雅13%国际移动卫星 49%国际移动卫星 79%铱 23%2001 年总收入： 6 亿美元2007 年总收入： 11 亿美元图 1 LEO 星座系统在移动卫星通信 （MSS） 市场所占份额目 前 ， 运 营 良 好 的 小 LEO星 座 系 统 只 有 “ 轨 道 通 信 ”（ Orbcomm） ， 大 LEO 星 座 系 统 有 “ 全 球 星 ” （ Globalstar） 及 “ 铱” （Iridium） 系统 。 这 三 个 系统都在计划或者已经开始发展第二代卫星。 除此之外还有一个 小 LEO 星 座 系 统 “ 阿 派 司 星 ”（AprizeStar） 也有少量卫星已发 射并在轨运行。 其他一些曾经提表 1小 LEO 星座系统系统运营商制造商卫星轨道 类型首次 发射 时间现状数量（在轨/ 运营）重量（千克）正在运营的系统轨道通信轨道 通信 公司轨道 科学公司35/2943LEO1995系统共有 35 颗卫星在轨， 1994年 10 月获得联邦通信委员会 （FCC） 的许可， 2002 年摆脱破 产保护重新运营， 2008 年 FCC 批准了其补 充 发 射 计 划 ， 计 划 从 2008 年中期开始发射。正在建造的系统阿派司星（拉丁星）阿派司 卫星 公司空间 寻求公司（Space-Quest）4/210LEO2002计划由 48 颗卫星组成星座， 将 在近期陆续 发 射 ， 首 批 两 颗 卫 星于 1995 年获阿根廷国家电信 委员会许可。系统运营商制造商卫星轨道 类型首次 发射 时间现状数量（在轨/ 运营）重量（千克）正在运营的系统全球星全球星 公司阿莱尼亚 空间公司60/48447LEO1998星座目前在 轨 运 营 ， 同 时 也 有 一些技术问题。 2007 年发射了 8 颗补充卫星。 计划从 2010 年 开始发射第二代星座。铱铱星 公司摩托罗拉 公司95/75689LEO1997星座目前在轨运营 ， 2002 年 2 月发射了 5 颗备份星， 6 月又发 射了 2 颗 备 份 星 。 第 二 代 星 座 系统正在筹划。表 2大 LEO 星座系统出的通信系统如用 Ka、 Ku 频段 提供高速数据通信服 务 的 宽 带 LEO 及利用 LEO 和 GEO 卫星一起实现宽带服务的系统， 目前都还只是处于设计论证阶段。 LEO星座系统相关情况见表 1、 表 2。 “铱 ” 系 统 “铱” 系统是美国摩托罗拉 公司于 1986 年提出的世界上第 一个全球覆盖的星座卫星通信系 统， 其目标是为系统手持机的用 户提供全球个人移动通信服务。 星座由 66 颗卫星组成， 轨道高 度780 千米， 分布在 6 个轨道面 上， 每个轨道面有 11 颗工作星 和 一 颗 备 份 星 ， 轨 道 倾 角 86.4 度， 相邻两卫星同向轨道面间隔 31.6 度， 逆行轨道面间隔 22 度。 每颗星重约 689 千克， 设计寿命 5 年 ， 卫 星 输 出 功 率 1400 瓦 ， 射 频 功 率 400 瓦 。 工 作 于 L 波 段， 采用 MF-TDMA/QPSK/卷积 编码体制， 每颗卫星最多时可提 供 3840 条 4.8 千 比/秒 的 信 道（实际 1100 条）， 用户链路的衰 落余量为 16 分贝