维普资讯 http://www.cqvip.com 王履泉 （北京空间科技信息研究所） １ 新 一代移动通信卫星的主要技术要求 各种系统，为世界范围的无线通信访问提供 口口中低轨道卫星通信系统的发展，为人 框架，它将在数字移动通信技术和固定、移 们提供了新的移动通信、信息和娱乐服 动无线访问系统之间实现有效的协同。第３ 务。家用电视不必通过有线系统就能收到 代移动通信地球静止轨道卫星主要发展是 ２００多个频道的电视节目，而且图像更清 实现了和地面蜂窝的无缝链接。 晰，效果更好。个人电脑也可通过卫星连 第４代移动通信系统可能在２０１０年 接因特网，尽可能多地采集所需信息。人 投入使用。将实现１Ｇｂｉｔ／ｓ的传输速率， 们在地球上的任何地点、任何时间相互发 相当于光纤的通信能力，是第２代系统的 送文本信息，往返世界各地的人们能在任 １００００倍，第３代系统的５０倍。第４代 何地方、任何时间内使用手机打电话，人 系统甚至可以实现为运动、中的高速交通系 类社会的思维、工作和生活方式都在发生 统传输高质量图像，通过和漫游、局域网 着巨大的变化。 等无线访问系统的链接，高速交通系统还 移动通信的第３代系统（３Ｇ）已经开 可以不受地自由使用终端。为了有效 始部署并运营，第４代系统（４Ｇ）则需要 地提供这些业务，网络必须能够满足严格 解决诸多挑战，如至少达到１Ｇｂｉｔ／ｓ数据率 的业务质量要求，即最大时延和最低传输 传输、多媒体通信、无缝全球漫游、业务质 性能要求。移动卫星系统将与未来的 量（ＱｏＳ）管理、高用户容量，以及各部分 地面蜂窝系统全面集成，可以对各种用户 之间的集成和兼容等。新一代卫星移动系 提供覆盖。对未来宽带通信系统的挑战， 统从第３代移动通信系统开始，发展并提 主要是现代卫星技术的利用，是否能保证 供遥远地面网络之间互连、直接网络访 卫星网络进入蜂窝系统的无缝集成，并建 问、使用固定和移动终端的因特网业务、 立服务质量体系，实现卫星资源最大程度 交互式因特网应用等。对于卫星移动多媒 的有效利用。特别是要解决非线性下行链 体业务，具有低传播延迟和低路径损耗等 路信道性能、遮挡、多路径衰减和移动卫 优点，重视非静止轨道卫星网的发展。 星系统的物理信道模型等问题，包括编 新一代移动通信卫星业务称为国际移 码、调制、多址技术和分集组合等物理层 动通信一２０００（ＩＭＴ．２０００），是第３代无线通 技术，星上处理、切换、移动性和资源管 信的全球标准，由国际电联推荐定义。国际 理、因特网协议（ＩＰ）编路、交叉层设计 移动通信一２０００通过连接地面和星基网络的 等高速和业务质量技术。 《国际太空》２００８年７月号 ２９ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２ 商用蜂窝技术的发展 的单一模式终端，主要代表是“移动卫 ２．１ 蜂窝电话和卫星通信系统的融合 星风险”（ＭＳＶ）系统，其特点是采用 第３代卫星移动通信系统采用用户终 获得专利的辅助地面部件（ＡＴＣ）技 端的双模式，既有蜂窝电话，又有卫星无 术，它使卫星技术与蜂窝技术实现最佳 线系统，两者可以互连互通，但还未集成 融合，卫星和基地站通过串联，对整个 为一个完整的系统。 南北美洲提供可靠、先进和广域的话音 第３代卫星移动通信系统的典型代表 和数据覆盖。 是“亚洲蜂窝卫星系统”（ＡＣＥＳ），它采 卫星使用辅助地面部件技术向地面无 用地球静止轨道卫星，结合现代设计和生 线装置提供业务，无论在样式、成本还是 产技术，实现更大通信容量。该通信系统 功能上和蜂窝手持机通信相同。波音公司 是蜂窝电话和卫星无线系统的融合，由爱 在研制地面系统时，还将提供商业卫星系 立信公司运营，为亚太地区的移动电话和 统未曾使用过的波束成型灵活性和消除干 计算机用户提供数字通信业务。“亚洲蜂 扰技术。这些先进的技术将使“移动卫星 窝卫星系统”是世界上第一个将卫星与地 风险”系统能最佳地部署辅助地面部件和 面上的全球移动通信系统（ＧＳＭ）集成 利用频谱。移动卫星风险一１、２卫星将 的系统，在覆盖区内进行漫游时，用户需 覆盖加拿大和美国，第３颗卫星——移动 要使用爱立信公司的双模式终端，根据需 卫星风险一ＳＡ将引入先进通信技术覆盖 要在当地蜂窝业务和卫星业务间切换 南美洲，这些卫星计划在２００９年和２０１０ “亚洲蜂窝卫星系统”的覆盖区域是：南 年发射。在“移动卫星风险”卫星的研制 至印度尼西亚，北到日本，西至巴布亚新 中，波音公司采用以前卫星验证的技术和 几内亚，东至巴基斯坦。总服务人口约 Ｌ频段技术，该卫星是波音公司曾经研制 ３０亿，可以使许多人首次享受通信服务。 的规模最大和性能最强的卫星，由５块基 “亚洲蜂窝卫星系统”已经和１９个全球移 板组成的太阳电池翼提供１１ｋＷ的电力， 动通信系统服务商签订了漫游服务协议， ２２ｍ直径的Ｌ频段反射器天线用于移动 该卫星系统预约用户与全球移动通信系统 终端链路，并使用１．５ｍ直径的Ｋｕ天线 预约用户使用相同的模式卡（ＳＩＭ）和网 加以补充。 络访问码（电话号码），即使在卫星信号 除了向遥远地区提供移动通信外， 阻塞时也能在区域内外使用。如果全球移 “移动卫星风险”卫星还能保证通信链路 动通信系统用户使用“亚洲蜂窝卫星系 的开放，在自然灾害发生时做到首先响 统”模式卡和终端，他们访问一个区域时 应。卫星使用波音一７０２平台，其主天线 也能通过卫星到达另一个全球移动通信系 是以往波音卫星天线尺寸的２倍。一旦这 统服务区。 种新型Ｌ频段系统投入使用，将标志着 ２．２ 卫星技术与蜂窝技术融为一体的第 在美国和加拿大开始了移动通信的新时 ４代系统 代。卫星将装备能实现最大频谱分配的数 第４代系统不再使用双模式终端， 字信道器，用户使用单一模式手持机就能 而是使用卫星技术与蜂窝技术融合一体 获得先进的通信服务。 ３０ 《国际太空》．２００８年７月号 维普资讯 http://www.cqvip.com ３ 军事战术通信卫星将卫星与蜂窝技术 研制前２颗“移动用户目标系统”卫 集成的新途径 星，整个系统将部署３颗以上的卫星， 第３代商业蜂窝技术已经支持了流媒 第１颗２０１ ０年投入使用，第２颗卫星 体电视、网络通信、基于ＩＰ网的数据和 ２０１１年投入使用，计划２０１ ４年实现全 话音传输，不仅在民用领域已经得到广泛 系统工作能力。洛马公司利用其最新的 应用，而且在军事通信中也将很快成为关 蜂窝技术，这种技术曾用于“亚洲蜂窝 键技术。 卫星”和日本Ｎ—Ｓｔａｒ—Ｃ卫．星。Ｎ－Ｓｔａｒ－ｃ 美国国防部计划将第３代蜂窝技术用 卫星利用Ｓ频段业务链路和Ｃ频段馈 于新一代战术通信卫星，如果成功，将大 电链路，向日本及其周边海域提供移动 大缩短到达前沿的信息传递时间。与 电话和数据传输业务。 之相关的军事计划包括“联合战术无线电 通用动力公司和爱立信公司也提供推 系统” （ＪＴＲＳ）、 “移动用户目标系统” 动“移动用户目标系统”能力提高的技 （ＭＵＯＳ）和“作战信息网战术系统” 术，将为该系统提供与“联合战术无线电 （ＷＩＮ—Ｔ）。采用第３代蜂窝技术将能使 系统”兼容的技术，发展与后者兼容的核 美国国防部更好地利用为更大信息处理能 心软件，并通过其网络实现通话。通用动 力所开发的专门技术，这种技术适应于战 力Ｃ 系统（ＧＤＣ Ｓ）是全部地面系统的 场单兵作战、训练、海外作战和保卫国家 关键，该系统使用商业通用移动通信系统 安全。结合全球信息栅格的关键网点，在 （ＵＭＴＳ）蜂窝技术的标准方案，包括使 美国国防通信中第３代蜂窝技术的重要性 用爱立信公司第３代技术的宽带码分多址 预计将迅速增加。 （ＷＣＤＭＡ）技术。此外，爱立信公司还 用于战术通信的“移动用户目标系 提供核心开关和能集成到地面系统的无线 统”的核心就是第３代蜂窝技术。它与 电访问核心功能件。目前，通用动力公司 “先进极高频”（ＡＥＨＦ）和“宽带全球卫 在国际数字公司（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａ１）的帮助下 星通信系统” （ＷＧＳ）星座一起，提供 正在实施将第３代技术移植到“移动用户 Ｘ、Ｋａ频段军事卫星通信。２０１０年以后 目标系统”的设计，国际数字公司提供符 “移动用户目标系统”将能提供三位一 合标准的宽带码分多址调制解调技术，合 体的通信能力。在超高频窄带系统中， 同价值１８５０万美元。 目前正在使用的“超高频后继星” 可以说，“移动用户目标系统”是在 （ＵＦＯ）星座，卫星容量和信道数据率分 商业蜂窝技术的促进下发展的新型卫星系 别是４００ｋｂｉｔ／ｓ和１９．４ｋｂｉｔ／ｓ，而“移动 统，原来地面上的蜂窝塔将成为卫星上的 用户目标系统”中的这两项指标将分别增 “空中塔”，网络管理控制、切换，向用户 长到４０００ｋｂｉｔ／ｓ和６４ｋｂｉｔ／ｓ。换句话说， 提供业务甚至访问的电话号码都如同当今 “超高频后继星”能同时提供２．４ｋｂｉｔ／ｓ 在地面蜂窝设施中使用的技术，只是主要 数据率的１０６条信道，而“移动用户目标 设施放在卫星上。用户终端与“联合战术 系统”能提供相同数据率的７１００条信道。 无线电系统”的手持机终端相同。卫星能 洛马公司已获得２ １亿美元的合同， 使作战者直接相互通话，甚至直接和世界 《国际太空》２００８年７月号 ３１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 各地的指挥员通话。和蜂窝电话一样， 放大器工作在最大功率效率的近饱和区 “移动用户目标系统”卫星也利用自适应 时更是如此。当采用诸如Ｍ阵列正交 功率控制技术，可根据用户需要分配带 幅度调制等多层调制时，畸变是更加重 宽。 要的问题，其结果导致卫星信道符号误 美国“作战信息网战术系统”也曾使 差率性能的明显降低。为了解决这种非 用这种第３代技术连通遍布全球的商业和 线性问题，早期的卫星在二相移键 军事网络，后来该系统被合并。由通用动 控等低效率的调制方案。现在为了实现 力公司和洛马公司牵头的两支队伍也都在 新一代移动通信系统中的高数据率和低 相关系统中采用了类似的技术，洛马公司 比特误差率要求，需要采用适应非线性 提倡码分多址一２０００途径，选择高通 环境的新调制技术。 （Ｑｕａｌｃｏｍｍ）公司作为在该领域的合作 （２）多路往传播和衰减 伙伴；通用动力公司则选择通用移动通信 卫星和移动终端的移动性将引起无线 系统途径。但从用户的角度，二者的选择 电传播信道的随机性和随时间变化的特 并没有什么不同。 性。在加拿大“移动卫星”（ＭＳＡＴ）计划 中，曾在市郊和乡村进行了陆地移动卫星 ４ 主要的技术挑战和 信道的传播测量，对超高频（８００ＭＨｚ） 过去的战术通信卫星重点是空中和海 和Ｌ频段（１５４２ＭＨｚ）的过多路径损耗 上移动通信，而对于复杂地形的陆地战术 提供了工程设计数据。欧洲也进行过这种 通信，始终未能解决战术实际应用问题。 Ｌ频段的测量，美国航天航天局完成了 要想了解卫星移动通信系统的技术挑战和 Ｌ、Ｓ、和Ｋａ（２０～３０ＧＨｚ）频段的测量， ，首先要了解物理信道的性质。卫星 特别是Ｋａ频段的研究对千兆比特的数据 移动系统的上、下行链路是不对称的，由 传输、多媒体应用和业务具有特别的意 于系统提供高速因特网业务，允许用户通 义。研究发现，Ｋａ频段是具有很高数据 过下行链路下载多媒体数据，因而需要高 率的多媒体和因特网应用最合适的频段。 容量和高传输速率；而上行链路则要求较 一 小的容量和数据率，如浏览申请、电子邮 收稿日期：２００８—０５—１６ 件信息、基本用户信息（用户身份和账号 等）。以下行信道为例，影响卫星移动下 ・空间扫描・ 行链路性能的主要问题在于，星上大功率 俄罗斯成功发射“一箭四星” ２００８ 放大器所引起的非线性畸变，信号的遮挡 年５月２３日，一枚轰鸣号火箭从俄罗斯 和多路径衰减等。 西北部普列谢茨克发射场升空，成功将４ （１）大功率放大器 颗卫星送入约１４５０ｋｍ高的轨道上，其中 为了提高功率效率，卫星必须装备 ３颗是ＧＯＮＥＴＳ军用卫星，为俄罗斯军 功率放大器，它具有非线性传输和调 队提供数据中继服务，另外ｌ颗是名为 幅、调频功能。非线性传输功能会引起 Ｙｕｂｉｌｅｉｎｙ的小卫星。 输入信号的严重非线性畸变，特别是当 （文青 摘编） ３２ （《国际太空》２００８年７月号
