低軌道(LEO)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

工作軌道

按照工作軌道區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般分為以下3類:

2.1.1、低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(LEO):

距地面500-2000Km，傳輸時延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋范圍也比較小，典型系統(tǒng)有Motorola的銥星系統(tǒng)。低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于衛(wèi)星軌道低，信號傳播時延短，所以可支持多跳通信;其鏈路損耗小，可以降低對衛(wèi)星和用戶終端的要求，可以采用微型/小型衛(wèi)星和手持用戶終端。但是低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)也為這些優(yōu)勢付出了較大的代價:由于軌道低，每顆衛(wèi)星所能覆蓋的范圍比較小，要構(gòu)成全球系統(tǒng)需要數(shù)十顆衛(wèi)星，如銥星系統(tǒng)有66顆衛(wèi)星、Globalstar有48顆衛(wèi)星、Teledisc有288顆衛(wèi)星。同時，由于低軌道衛(wèi)星的運動速度快，對于單一用戶來說，衛(wèi)星從地平線升起到再次落到地平線以下的時間較短，所以衛(wèi)星間或載波間切換頻繁。因此，低軌系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成和控制復(fù)雜、技術(shù)風(fēng)險大、建設(shè)成本也相對較高。

2.1.2、中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(MEO):

距地面2000-20000Km，傳輸時延要大于低軌道衛(wèi)星，但覆蓋范圍也更大，典型系統(tǒng)是國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)。中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以說是同步衛(wèi)星系統(tǒng)和低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的折衷，中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)兼有這兩種方案的優(yōu)點，同時又在一定程度上克服了這兩種方案的不足之處。中軌道衛(wèi)星的鏈路損耗和傳播時延都比較小，仍然可采用簡單的小型衛(wèi)星。如果中軌道和低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)均采用星際鏈路，當(dāng)用戶進行遠距離通信時，中軌道系統(tǒng)信息通過衛(wèi)星星際鏈路子網(wǎng)的時延將比低軌道系統(tǒng)低。而且由于其軌道比低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)高許多，每顆衛(wèi)星所能覆蓋的范圍比低軌道系統(tǒng)大得多，當(dāng)軌道高度為l0000Km時，每顆衛(wèi)星可以覆蓋地球表面的23.5%，因而只要幾顆衛(wèi)星就可以覆蓋全球。若有十幾顆衛(wèi)星就可以提供對全球大部分地區(qū)的雙重覆蓋，這樣可以利用分集接收來提高系統(tǒng)的可靠性，同時系統(tǒng)投資要低于低軌道系統(tǒng)。因此，從一定意義上說，中軌道系統(tǒng)可能是建立全球或區(qū)域性衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)較為優(yōu)越的方案。當(dāng)然，如果需要為地面終端提供寬帶業(yè)務(wù)，中軌道系統(tǒng)將存在一定困難，而利用低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)作為高速的多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能要優(yōu)于中軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。

2.1.3、高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(GEO):

距地面35800km，即同步靜止軌道。理論上，用三顆高軌道衛(wèi)星即可以實現(xiàn)全球覆蓋。傳統(tǒng)的同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)最為成熟，自從同步衛(wèi)星被用于通信業(yè)務(wù)以來，用同步衛(wèi)星來建立全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)成為了建立衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳統(tǒng)模式。但是，同步衛(wèi)星有一個不可克服的障礙，就是較長的傳播時延和較大的鏈路損耗，嚴重影響到它在某些通信領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在衛(wèi)星移動通信方面的應(yīng)用。首先，同步衛(wèi)星軌道高，鏈路損耗大，對用戶終端接收機性能要求較高。這種系統(tǒng)難于支持手持機直接通過衛(wèi)星進行通信，或者需要采用l2m以上的星載天線(L波段)，這就對衛(wèi)星星載通信有效載荷提出了較高的要求，不利于小衛(wèi)星技術(shù)在移動通信中的使用。其次，由于鏈路距離長，傳播延時大，單跳的傳播時延就會達到數(shù)百毫秒，加上語音編碼器等的處理時間則單跳時延將進一步增加，當(dāng)移動用戶通過衛(wèi)星進行雙跳通信時，時延甚至將達到秒級，這是用戶、特別是話音通信用戶所難以忍受的。為了避免這種雙跳通信就必須采用星上處理使得衛(wèi)星具有交換功能，但這必將增加衛(wèi)星的復(fù)雜度，不但增加系統(tǒng)成本，也有一定的技術(shù)風(fēng)險。

目前，同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要用于VSAT系統(tǒng)、電視信號轉(zhuǎn)發(fā)等，較少用于個人通信。

通信范圍

按照通信范圍區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為國際通信衛(wèi)星、區(qū)域性通信衛(wèi)星、國內(nèi)通信衛(wèi)星。

用途區(qū)分

按照用途區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為綜合業(yè)務(wù)通信衛(wèi)星、軍事通信衛(wèi)星、海事通信衛(wèi)星、電視直播衛(wèi)星等。

轉(zhuǎn)發(fā)能力

按照轉(zhuǎn)發(fā)能力區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為無星上處理能力衛(wèi)星、有星上處理能力衛(wèi)星。

未來衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要有以下的發(fā)展趨勢:

4.1、地球同步軌道通信衛(wèi)星向多波束、大容量、智能化發(fā)展;

4.2、低軌衛(wèi)星群與蜂窩通信技術(shù)相結(jié)合、實現(xiàn)全球個人通信;

4.3、小型衛(wèi)星通信地面站將得到廣泛應(yīng)用;

4.4、通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)承載數(shù)字視頻直播(DvB)和數(shù)字音頻廣播(DAB);

4.5、衛(wèi)星通信系統(tǒng)將與IP技術(shù)結(jié)合，用于提供多媒體通信和因特網(wǎng)接入，即包括用于國際、國內(nèi)的骨干網(wǎng)絡(luò)，也包括用于提供用戶直接接入;

4.6、微小衛(wèi)星和納衛(wèi)星將廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信以及星間組網(wǎng)通信。