2024年3月8日发(作者：)
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Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏｓｔｒｕｍ 技术讲座 二、系统组成、功能及主要技术参数 铱系统的设计目标是为移动用户提供全球范围的话音 消息和寻呼业务，能够在没有地面蜂窝系统的情况或 卫星星座由６６颗卫星组成。它们分布在６个轨道面上。 每个轨道面上有１ １颗操作卫星，另外每个轨道面还有一颗 ｏｃｗｍ＿ ＰＳＴＮ欠发展的区域提供类似蜂窝系统一样的电信业务。 铱系统包括四个组成部分（图１）：卫星星座 系统控制段 备份卫星，这样系统中总共有６６颗主用卫星和６颗备用卫 星，图２给出了铱系统的卫星星座图和铱卫星的外形图。铱 （ＳＣＳ） 信关站（Ｇａｔｅｗａｙ）和用户单元。 系统中卫星轨道高度为７７７．８４ｋｍ，轨道周期为１００分钟２８秒， 轨道倾角为８６－４。，同向运动的轨道面（即轨道面２～５）之 间的间隔为３１．６。，反向运动的轨道面（即轨道面１和６）之 间的间隔为２２。。 每颗铱卫星重约６８９ｋｇ，设计寿命为５到８年 卫星输 出功率１４００Ｗ，ＲＦ功率４００Ｗ。由洛克希德・马丁公司负责 卫星公用舱的制造．摩托罗拉公司生产卫星有效载荷。卫星 分别由美国麦克唐纳・道格拉斯公司用德尔它（Ｄｅｌｔａ）ｌｌ型 火箭以一箭５星方式、俄罗斯科罗尼切夫国家空间研究和生 产中心用质子（Ｐｒｏｔｏｎ）火箭以一箭７星方式和中国长城工 图１铱系统的组成 业公司用长征２号丙（ＬＭ２Ｃ／ＳＤ）火箭以一箭双星方式发射。 卫星星座包括６６颗主用卫星，组成一个覆盖全球的Ｌ 每颗铱卫星包括３副Ｌ波段用户链路相控阵天线（每 块产生ｌ６个点波束）、４副星际链路天线、４副馈电链路天 波段蜂窝小区（波束）群，用于向移动用户提供业务。 系统控制段负责控制卫星星座及向卫星计算和装载频 率计划和路由信息。 信关站负责呼叫建立 连接到地面ＰＳＴＮ和卫星星座。 与卫星星座的连接是用工作在Ｋａ波段的高增益抛物面跟踪 天线来实现的ｊ与ＰＳＴＮ的连接是经由到国际交换中心 （ＩＳＣ）的中继线来实现的，在该中继线上使用ＰＣＭ传输和 线及平台设施。对于四条１５ＭＨｚ带宽的星际链路，其中两 条用于与同一轨道面内前后相邻卫星之间的通信，另两条 用于与左右相邻轨道面上邻近卫星之间的通信（见图３）。 铱卫星具有复杂的星上处理和交换能力，通过每颗卫星上 的４条星际链路，把整个铱系统空间段构成一个能够不依 赖于地面而能独立存在的天基传输和交换网络。 用户链路相控阵天线分成三块安装在卫星上。第一块 垂直于卫星运动的方向．第二块在逆时针方向相对于第一 块间隔１２０。放置，第三块在逆时针方向相对于第二块间隔 １２０。放置。每一块天线板产生１６个点波束，每颗卫星产生 ４８（３×１６）个点波 束（见图３），整个系 统总共产生了３１６８ （６６×４８）个点波 束。实际覆盖全球 只需２１５０个波束 其余的波束在卫星 向高纬度区域移动 时遂步关闭，以节 ７号信令系统（ＳＳ７）或多频互控响应（ＭＦＣＲ２）信令。 用户单元负责向用户提供业务，包括手持机、车载终 端、机载终端、船载终端和可搬移式终端（如移动交换单 元、太阳能电话亭）等。 铱系统的基本连接关系为：用户单元通过Ｌ波段用户 链路与卫星星座进行通信．信关站和系统控制设备通过Ｋａ 波段馈电链路与卫星星座进行通信．卫星星座内部利用Ｋａ 波段星际链路实现卫星之间的互连。 省功率和减少相互 问的干扰。 图３ 铱系统的空中网络结构及卫星波束覆盖 每颗卫星的波束覆盖区直径约为５０００ｋｍ 每个点波束 的覆盖区直径约为４５０ｋｍ 所有卫星的覆盖区及点波束相 互之间都是有重叠的。由于卫星相对地面高速移动，约每 图２ “铱”系统卫星星座和“铱”卫星外形图 分钟发生一次同～颗卫星的不同波束之间的切换 约每９ ２００７ 鼓字通信世锌８３
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Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏｓｔｒｕｍ ● ● ● ● － ● ● － ● － － ● － ● － ● ● － ● － ● ● ● ● ● － － ● ● ● － ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● － ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 技术讲座 关系（如链路距离、链路方位角和链路俯仰角等）是时变 馈电链路采用Ｋａ波段 用于信关站和系统控制设备的 通信，其频率为１９．４ＧＨｚ－－１９．６ＧＨｚ（下行）和２９．１ ＧＨｚ－－ ２９．３ＧＨｚ（上行）。调制方式为ＱＰＳＫ 上行和下行链路均 采用右旋圆极化方式。使用了１／２率的卷积编码的软判维特 比译码，编码后的数据速率为６．２５Ｍｂ／ｓ。多址方式为分组 化的ＴＤＭ／ＦＤＭＡ 上行链路和下行链路均占用１００ＭＨｚ 的带宽。 的 不仅星际链路天线需要有一定的跟踪能力 而且星际 链路也很难维持 约每２５０秒就需要切换一次。图６中以卫 星方位角的变化为例对此进行了说明。定义方位面为与纸 面平行的面。 从图６中可以看到，当卫星位于东半球赤道上方时 ６ 号卫星位于１号卫星方位面６５．１。的位置 随着卫星向极地 靠近 ６号卫星与１号卫星之间的方位角逐渐变小，即轨道 面３和轨道面１逐渐向轨道面２靠拢 在北纬７０。附近 ６号 卫星位于１号卫星方位面约２０。的位置 经过极地之后 轨 铱系统的星际链路采用Ｋａ波段 其工作频率为 ２３．１ ８ＧＨｚ～２３．３８ＧＨｚ。每条星际链路的带宽为１５ＭＨｚ 道面３与轨道面１的位置交换 ６号卫星与１号卫星之间的 方位角又由一２０。逐渐拉大到一６５．１。。概括起来讲 ６号、 ４号卫星不断地呈钟摆状摆动。 所有星际链路共占用２００ＭＨｚ的带宽。调制方式为ＱＰＳＫ 采用垂直极化方式。使用了１／２率的卷积编码的软判维特比 译码 编码后的数据速率为２５Ｍｂ／ｓ。多址方式为分组化的 ＴＤＭ，ＦＤＭＡ 四、铱系统星际链路 采用星际链路是铱系统的一大特点 它用于在相邻卫 星之间提供可靠、高速的通信 所有卫星协调工作 共同 构成～个空中传输交换网络，使得任一卫星覆盖区内的任 何用户通过星际链路就可以与其他覆盖区内的任何用户进 行通信 而无需地面设备进行中继。星际链路的采用使得 可以在地球上任何地方设置信关站而不会影响系统的操作 和用户的使用。假设一个用户处在一个附近没有信关站的 图６ 卫星方位角变化规律示意图 为了避免卫星波束在两极附近相互干扰 也为了给卫 星充电留出一定时间 一部分卫星在运行到南北纬７０。附 近时会关闭电源 这时 与该卫星相连的星际链路会中断 因此，实际的异轨面星际链路方位角的变化范围是２０。～ ６５．１。和一２０。～一６５．１。。 波束中 那么由于星际链路的存在 使得用户终端可以通 过多条路径与系统中的信关站进行通信。这多条路径的存 在大大提高了系统的抗干扰和抗摧毁能力。图５给出了铱 系统星际链路网状结构的示意图。从图５中可看到 每颖 卫星包括２条同 轨道面星际链路 和２条异轨道面 星际链路 其中 １号卫星与２ ３ 由图６还可以看出 卫星在经过极点时，由于轨道面 相互交叉 异轨面星际链路天线也会发生改变 异轨星际 链路天线需要具备目标捕获能力。 五、结束语 铱系统是一个采用了星上处理和交换技术、多波束天 号卫星之间为同 轨道面星际链 路 １号卫星与 ４ ６号卫星之间 为异轨道面星际 图５ 铱系统星际链路示意图 线、星际链路等新技术的全球低轨道卫星移动通信系统 能够提供话音、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。自从２００１年３月重新开始提 供全球通信服务以来 铱系统以每月新增２０００～３０００个用 户的速度在增长 到２００４年７月实现盈利。截至２００６年５ 月 全球用户数量已经达到１４．８万户 其中商业用户约占 链路。由于每颗卫星仅包含两条异轨道面星际链路，因此， １号卫星仅与４ ６号卫星建立链接 与５ ７号卫星之间没 有星际链路。 由于同轨道面卫星之间的位置关系是固定的 因此 其星际链路保持较容易 但异轨道面卫星之间的相对位置 ８０％ 军事用户约为２０％。可见 铱系统在经历了一段时 间的调整后 目前正以较好的势头在发展。■ 参考文献见ＷＷＷ．ｄｃｗ．ｏｒｇ．Ｃｇｌ ２００７ｌ１１数字通信世界８５
