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前 言

通信是人類實現信息溝通交流的必須手段， 隨著通信技術的不斷演變、進步，以無線電為代表的通信技術改變了人類的生活方式。衛星移動通信相對于傳統地面移動通信系統，具有不受地理環境限制、信號覆蓋范圍廣、容量大等優點，利用衛星通信的特點，可以滿足用戶在偏遠山區、海洋和高原等區域通信的需求。

2018 年 5 月 25 日，中國電信“天通一號衛星移動通信”面向青海商用市場正式放號， 標志著進入到衛星移動通信的手機時代。（衛網君注：1月20日0時25分，天通一號03星成功發射，標志著我國自主可控的衛星移動通信系統將實現亞太區域覆蓋。）天通一號作為大容量的地球同步移動通信衛星，可以為個人、移動的車輛、船舶、飛機等用戶提供短信、語音及數據業務，同時終端可以做到便攜、小型化或者手持。

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衛星移動通信特點

衛星移動通信是地面移動通信的有效補充， 具有通信容量大、覆蓋距離遠、傳輸質量高及實現“動中通”等特點。

（1）通信容量大：衛星的容量目前最高超過 300 Gbps，能為幾萬路話音及幾百個視頻信道提供服務。

（2）覆蓋距離遠：一顆地球同步軌道通信衛星可覆蓋地球表面的 40%，理論上3顆地球同步軌道衛星即可覆蓋全球。地面兩點的通信距 18 000 km 左右， 它能覆蓋目前地面移動通信難以覆蓋到的區域，如廣闊的海洋、沙漠，且覆蓋區域內所有地球站均能通過同一個衛星進行相互通信。

（3）傳輸質量高：由于衛星通信電波一般在大氣層以外的宇宙空間傳播，不像短波通信容易受到電離層的影響，受自然和環境的因素影響較小，因此道條件比較好，傳輸質量高，衛星通信正常運轉率達 99.8％以上。

（4）實現“動中通”：移動衛星用戶多樣，移動載體可以是飛行器、地面移動裝備，海上移動載體和移動單兵，移動用戶 可在移動載體上集成了衛星通信系統， 可實現載體在移動中的不間斷通信。

當然，衛星移動通信也存在一些需要改進的地方：

①移動終端由于要集成衛星系統，那么終端的體積、功耗、重量均要受限制，另外天線尺寸及安裝也要受限移動載體，手機終端的要求更嚴。

② 傳輸時延大：用戶到衛星的距離最大可達40 000 km， 電磁波雖然以光速傳輸， 以打電話的話， 由于兩個站的用戶都要經過衛星， 打電話者要聽到對方的回答要至少等待 0.54 s，有“回聲效應”。

③存在日凌中斷、星蝕和雨衰現象。同時用戶在移動過程中，當移動終端與衛星之間的鏈路受阻時，會產生陰影效應，造成通信的阻斷。

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2衛星移動通信系統組成

衛星移動通信系統指的是通過人造地球衛星， 轉發移動用戶之間用于進行通信的無線信號， 實現用戶之間的移動通信。根據不同人造衛星運行的軌道，衛星移動通信系統包括GEO（ earth orbit， 簡稱高軌道衛星或地球同步衛星）衛星系統與 LEO（low earth orbit，簡稱低軌道衛星）衛星系統，高軌道衛星系統與低軌道衛星系統區別如表 1 所示。

表 1 高軌道與低軌道衛星移動通信系統的區別

2.1衛星移動通信系統組成

衛星移動通信系統一般包括空間段、地面段及用戶段?？臻g段一般由多個衛星組成， 在用戶與信關站之間起到中繼作用；地面段主要包括信關站、衛星控制中心、網絡控制中心及用戶信息管理系統，信關站通過 PSTN 與電信運營商互聯。用戶段主要由用戶終端組成，包括移動終端及手持終端。

2.2天通一號衛星移動通信系統組成

“天通一號”系統由同步軌道移動通信衛星、信關站及應用系統統組成。衛星引入了三維數字化設計，采用了具有自主知識產權的天線技術，集成多種信息處理功能。天通一號衛星移動通信系統，用戶波束在 S 頻段， 配置 1 付 15.6 m 收發共用的多波束天線和 2 付小口徑海域波束天線， 饋電波束在 C 頻段。覆蓋中國領土及領海。

天通一號衛星移動系統的核心部分是信關站， 信關站實現用戶的接入、路由交換、應用管理及業務支撐等功能。信關站包括衛星接入網、核心網、業務系統及支撐系統四部分構成。

2.3衛星移動通信系統關鍵技術

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2.3.1多址接入技術

衛星移動通信系統的多址技術有 FDMA、TDMA、CDMA 和 OFDM。衛星移動通信系統主要采用 CDMA 及 OFDM 接入方式。隨著衛星和地面移動通信網絡的逐漸融合的趨勢，研究基于 OFDM 的衛星移動通信關鍵技術對衛星移動通信系統顯得尤為重要。

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2.3.2天線技術

衛星移動通信系統天線由簡單天線、 賦形天線到現在使

用較多的多波束成形天線。 高軌道（GEO）衛星移動通信系統主要使用多波束成形天線。利用波束成形天線，能提供頻譜復用效率，同時與多址接入技術的結合使用，能提高衛星移動通信的tf行通信能力。

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2.3.3星上處理技術

衛星主要起到傳輸中繼作用， 星上處理主要解決衛星移動系統的傳輸質量、時延等問題。星上交換技術主要通過數字方式實現，實時性好、抗干擾性強，資源利用率高，但是該技術目前不是很成熟，但是一個趨勢，隨著星上處理交換技術的成熟，必定會在衛星移動通信系統使用。

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2.3.4星間鏈路技術

移動用戶通過星間鏈路接入衛星移動通信系統。星間鏈路技術擴大了衛星覆蓋范圍，同時能提高系統抗干擾能力。星間鏈路技術友微波通信和激光通信兩種方式。微信通信使用較廣，但不可能無限制地提高傳輸速率和傳輸容量。激光通信具有頻譜帶寬的優點， 可以彌補微波通信不能無限制提高傳輸速率及容量的缺點，但是對衛星的姿態控制要求高，衛星姿態不穩定，就可造成通信中斷的可能性。

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衛星移動通信系統應用

“天通一號”衛星移動通信系統支持星狀組網，用戶終端以單跳方式通過信關站訪問地面網絡， 以雙跳方式實現網內用戶終端之間的通信。衛星移動通信系統提供對個人、車輛、飛機、船舶等用戶的話音、短信、傳真、數據回傳等通信業務，也可直接面向行業提供全天候的移動通信業務。具體的通信業務包括寬帶 WiFi 接入、LTE 中繼接入及物聯網的應用等。

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總 結

衛星移動通信具有覆蓋范圍大、傳輸效率高、可靠性好等特點，已廣泛應用于軍事及民用領域，成為通信領域不可或缺的一種手段。5G 是先進通信技術的集大成者，代表地面移動通信的最高水平，衛星移動通信網絡與 5G 網絡的融合是一個趨勢。這賦予衛星移動通信巨大的市場推動力。本文從衛星移動通信的特點出發，介紹了衛星移動通信系統的組成、應用， 期望能起到一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]肖龍龍，梁曉娟，李 信.衛星移動通信系統發展及應用[J].通信技術，2017，50（6）：1093-1100.

[2]肖 娜，駱 盼.自主衛星移動通信系統在海上通信中的應用[J].電信網技術，2017（10）：6-11.

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本文轉載自“通信設計與應用”，原標題《衛星移動通信系統組成及應用的探討》，文 | 楊廷卿 、林善亮。

為分享前沿資訊及有價值的觀點，衛星與網絡微信公眾號轉載此文，并經過編輯。