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低轨道卫星移动通信

1998-03-24 来源:光明日报 士元 我有话说

去年5月5日,美国用德尔它-2火箭把首批5颗“铱”卫星送入了太空,从而全面拉开了中低轨道卫星移动通信的序幕。至9月9日,共有5批34颗“铱”卫星升空,它将使现代通信发生根本性变革。

众所周知,大多数通信卫星都是运行在36000公里高的地球静止轨道上的。其优点是只需三四颗卫星就能覆盖全球,进行全球通信,因而成本低,星座控制简单,技术风险小,不需要跟踪卫星便可以完成远距离通信。然而,这种方式存在明显的先天不足,即由于卫星轨道位置太高,因而其信号衰减大,信号传输时延达400多毫秒,很不利于进行全球个人移动通信。另外,静止轨道资源现已十分紧张,已经星满为患,而且静止轨道卫星不能覆盖两极地区。为此,从90年代中期起,一种全新概念的中低轨道卫星移动通信系统开始陆续建造,它能克服静止轨道卫星的种种弊端。

低轨道卫星系统的卫星一般运行在500~1500公里高轨道上,由于星地间路径短,所以信号传输损耗至少要比静止轨道小20~30分贝,信号传输时延仅为静止轨道系统的1/3,从而能大大降低地面卫星用户终端的成本,可轻而易举地实现全球手持机通信。它还可以实现真正的全球覆盖,低轨道资源也十分丰富。

低轨道卫星移动通信系统可称之为倒置的蜂窝状系统,即它的基础设施在太空,蜂窝小区的位置相对于地球自转而变换,用户移动速度和卫星运行速度相比微不足道,用户可以看作是静止的。为了保证全球覆盖,其空间部分采用数十颗低轨道小卫星组成星座,这样地面用户在世界任何一个角落均可看到其中的一颗星,然后便通过它与其它卫星的联系,实现全球通信。

目前,低轨道卫星移动通信系统又分两类;一类称小型低轨道卫星通信系统,它由12~24颗廉价小卫星组成星座,工作频率在1GHz以下,能提供低成本低数据传输率(10kbit/s)的双向通信与定位业务,美国于1995年开始发射的“轨道通信”卫星属于这一类,现已开始部分使用。另一类叫大型低轨道卫星通信系统,它是由24颗以上的小卫星组成星座,工作频率在1GHz以上,能提供话音和中高速率的数传以及全球个人通信业务,今年发射的“铱”星和“全球星”就属于这一类。

“铱”星星座是由66颗星组成,今年5月5日开始发射,它们分布在高733~785公里的6个轨道平面上,1998年秋季开始提供服务,届时该系统将可以向全球任何地区的用户提供无线的手持电话、数据传输和寻呼等服务,通话费用3美元/分钟,卫星手持电话机的价格为2500美元。其特点是具有星间链路(卫星之间直接通信)和星上处理功能,故不需要通过地球站中继,便可灵活、高质量地进行全球个人移动通信。但总成本高达35亿美元,风险也较大。

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