低轨道星座卫星通信系统发展现状及展望

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1、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

2、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1LEO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”（Orbc

3、omm），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

4、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

5、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6

6、6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。采用星上处理和交换、多波束天线、星际链路等新技术，系统可不依赖地面信关站单独组网，同时支持72000路的话路，可为

7、超过200万个用户提供话音、数据、传真和寻呼等业务，用户终端有单模手机、双模手机和寻呼机等。第一代“铱”星一共发射了95颗，其中有7颗备份星是2002年发射的。据估计第一代星座至少可以运行到2014年。截至2008年3月共有66颗正式星、9颗备份星在轨运行。目前铱星公司正着手开发图2“铱”系统卫星示意图名为“下一代铱”（IridiumNext）的第二代星座系统。采用更先进的基于星上IP交换的宽带网络，向用户提供功能更强大的业务。2008年3月宣布已经选定洛马、劳拉空间系统、泰雷兹·阿莱尼亚空间三家公司为进入二代星

8、制造合同最终竞标的公司。三家公司将进行为期5个月的初步设计，之后从中选出2家进入系统开发阶段。铱星公司将于2009年选出总承包商。“下一代铱”目前初步计划用12次发射部署72颗卫星，每次发射6颗卫星。从2012年开始，发射共分为3个阶段。在铱星公司开始其“下一代铱”系统计划的同时其公司业绩也一路攀升，2006年税前收入为5380万美元，2007年为7360万