低轨道卫星移动通信系统

低轨卫星通讯的工作原理与技术在现代社会，通讯技术正以迅猛的速度发展，人们的生活离不开通讯。

低轨卫星通讯作为一种新型的通讯方式，正在逐渐改变着我们的生活。

那么，低轨卫星通讯到底是如何工作的呢？本文将就低轨卫星通讯的工作原理与技术进行探讨。

首先，我们来了解一下低轨卫星通讯的基本原理。

低轨卫星通讯是指利用在地球周围轨道运行的人造卫星来实现通讯的一种方式。

与传统的地面通讯相比，低轨卫星通讯有着许多优势。

首先，由于通信卫星处于约160至2000公里的低地球轨道上，相对于地球表面上的通讯基站，低轨卫星通讯的传输时延更低。

其次，低轨卫星通讯的信号传播损耗较小，可靠性更高。

再次，由于卫星喷气发动机维持轨道所需的能量较小，低轨卫星通讯的能源消耗也相对较低。

因此，低轨卫星通讯被广泛应用于移动通信、卫星导航和地球观测等领域。

其次，我们来了解一下低轨卫星通讯的具体技术。

低轨卫星通讯借助自身的卫星网络以及地面设备来实现通讯。

首先，低轨卫星通过地面站提供的信号进行通信。

地面站向卫星发送信号，并接收来自卫星的信号。

通信卫星将接收到的信号放大并转发给目标地面站。

其次，低轨卫星通讯通过卫星间的互联互通实现全球覆盖。

低轨卫星网络中的每颗卫星都会将接收到的信号转发给其他卫星，从而实现信息的传递。

这种互联互通的方式使得低轨卫星通讯具备了无缝切换和大范围覆盖的能力。

此外，低轨卫星通讯还广泛应用了多址技术和编码技术。

多址技术允许多个通信信号同时传输，提高了信道利用率。

编码技术能够提高通信的安全性和抗干扰能力，确保信息传递的可靠性。

除此之外，低轨卫星通讯还面临一些挑战与问题。

首先是轨道衰减问题。

由于低轨卫星处于较低的轨道上，会频繁进入地球的影子区域，导致通信中断。

解决这一问题的方法包括增加卫星数量，以及建设地球覆盖率更高的卫星网络。

其次是通信容量问题。

低轨卫星通讯系统需要处理大量的通信数据，因此，提高通信容量成为一个重要的课题。

目前，低轨卫星通讯系统正在通过提高卫星的处理能力和增加卫星数量来解决这一问题。

低轨道卫星系统的发展及面临的挑战低轨道卫星系统（Low Earth Orbit Satellite System，简称LEO卫星系统）是一种具有广泛应用前景的卫星通信系统。

它在近地轨道上运行，距离地球较近，具备较低的通信延迟和更高的传输速率。

本文将探讨低轨道卫星系统的发展趋势，同时也分析其所面临的挑战。

一、发展趋势随着信息技术的快速发展和对移动通信的不断需求，低轨道卫星系统在近年来得到了快速发展。

下面从技术、应用和市场三个方面来论述低轨道卫星系统的发展趋势。

1. 技术趋势LEO卫星系统的技术核心是卫星网络和地面终端设备。

卫星网络采用星座结构，通过多颗卫星之间的无线通信实现信息传输。

近年来，卫星通信技术不断创新，如高效的调制解调技术、自适应波束成形技术等的应用，使得LEO卫星系统的数据传输速率和通信质量得以大幅提升。

另外，地面终端设备也在不断升级，完善和全面实施创新的通信协议。

这使得用户能够更加方便地接入低轨道卫星系统，实现高速、稳定的通信。

2. 应用趋势目前，低轨道卫星系统已经广泛应用于通信、气象预报、导航定位等领域。

随着技术的进一步发展，未来的应用领域将更加丰富多样。

例如，低轨道卫星系统可以用于提供全球范围内的移动通信服务。

相比传统的地面通信基站，低轨道卫星系统可以实现更广阔的覆盖范围，为偏远地区居民提供通信服务，促进数字化和信息化进程。

此外，低轨道卫星系统还可以应用于商业领域，如农业、矿业和能源等。

农业领域可以利用卫星高精度遥感来监测农作物情况和土壤质量，提高农业生产效率；矿业和能源领域可以通过卫星数据实现资源勘探、环境监测和灾害预警等。

3. 市场趋势随着低轨道卫星系统技术的成熟和应用领域的拓展，市场前景非常广阔。

预计未来几年内，全球低轨道卫星系统市场规模将持续增长。

特别是在发展中国家，由于地域和基础设施的限制，传统的通信和互联网服务存在较大的缺口。

低轨道卫星系统能够填补这一空白，并提供高质量的通信服务。

MEO与LEO同步静止轨道（GEO）卫星移动通信技术成熟，已经有几代INMARSAT卫星多年的工作经验，具有卫星数量少、全球覆盖、24小时通信不必切换卫星、卫星跟踪控制简单等优点，但是也存在轨道高、传播路径远、延时长等不足。

特别是随着纬度的增大，地面观察卫星的仰角不断减少，地形地物对移动用户的阻挡不可忽视，这对个人移动通信业务是极为不利的。

另外，GEO轨道日益拥挤，个人移动通信业务中手持机的体积小、功率低（一般不超过1～2W），若采用同步静止轨道（GEO）卫星则要求卫星提供窄波束、大转发功率（根据链路计算要达到10kW以上）。

在目前的卫星功率受限的情况下，难以利用同步静止轨道卫星使全球移动用户终端的体积和重量达到与地面蜂窝电话手持机相当的水平。

所以人们普遍认为，同步静止轨道（GEO）卫星固然可以用于移动通信，但是用于个人通信还存在较大的技术困难。

正因为如此，提出了利用多颗中、低轨道卫星覆盖全球来实现个人移动通信的方案。

中、低轨道卫星属于非同步卫星，它作为陆地移动通信系统的补充和扩展，与地面公众网（PSTN）有机结合，才能实现全球个人移动通信。

中、低轨道卫星对实现全球个人移动通信显示出极大的优越性。

低轨道（LEO）轨道高度仅是同步静止轨道（GEO）的二十分之一至八十分之一，所以其路径损耗通常比同步静止轨道（GEO）低很多，所发射的功率是同步静止轨道（GEO）的二百分之一至二千分之一，传播时延仅为同步静止轨道（GEO）的七十五分之一，这对实现终端手持化和达到话音通信所需要的时延要求是很必要的。

但是由于运转周期和轨道倾角关系，MEO和LEO通信卫星相对于地球上的观察者不再是静止的，为了保证在地球上任一点均可以实现24小时不间断的通信，必须精心配置多条轨道及一大群具有强大处理能力的通信卫星，这样一个庞大而又复杂的空间系统要实现稳定可靠的运转，涉及到技术上和经济上的一系列问题。

而且投资高，风险大，这就是用中、低轨道卫星实现全球个人通信的缺点。

leo低轨卫星通信系统原理一、简介低轨卫星通信系统（Low Earth Orbit Satellite Communication System）是一种基于低轨卫星的通信技术，它利用一组围绕地球运行的卫星来实现全球范围内的通信覆盖。

这种系统具有覆盖范围广、信号传输延迟低、抗干扰能力强等特点，因此在无线通信领域具有重要的应用价值。

二、原理leo低轨卫星通信系统的原理可以分为四个主要环节：用户终端、卫星通信链路、地面站和网络管理系统。

1. 用户终端用户终端是leo低轨卫星通信系统的起始点，它包括移动终端设备、固定终端设备和车载终端设备等。

用户终端通过与卫星通信链路建立连接，实现与其他用户之间的通信。

用户终端设备需要具备与卫星进行通信的能力，包括天线、调制解调器、信号处理器等。

2. 卫星通信链路leo低轨卫星通信系统通过一组运行在低地球轨道上的卫星来提供通信服务。

这些卫星沿着不同的轨道运行，相互之间形成一个覆盖网，确保可以实现全球范围的通信覆盖。

用户终端通过与卫星建立通信链路，将信号发送到卫星，再由卫星转发给目标终端。

3. 地面站地面站位于卫星通信系统的控制中心，负责与卫星进行通信的管理和控制。

地面站可以接收卫星发来的信号，并将其传输到目标终端。

同时，地面站也负责监控卫星的运行状态，进行轨道修正和故障排除等工作。

4. 网络管理系统网络管理系统是leo低轨卫星通信系统的核心，它负责协调整个系统的运行和管理。

网络管理系统可以根据用户需求进行资源调度，确保通信资源的合理分配。

同时，它也可以监控系统性能，及时发现和解决问题，提高系统的可靠性和稳定性。

三、工作原理leo低轨卫星通信系统的工作原理是通过建立卫星与用户之间的通信链路，实现数据的传输和通信的交互。

具体步骤如下：1. 用户终端发送信号用户终端通过天线将待发送的信号发送到卫星，信号可以是语音、数据、图像等形式。

用户终端可以根据需要选择不同的调制解调方式，将信号转换为卫星可以识别的数字信号。

1、铱星系统简介1.1 铱星系统总体组成铱星系统是由美国摩托罗拉公司构建的世界上第一个低轨道全球卫星移动通信系统，其目标是向携带有手持式移动电话的铱用户提供全球个人通信能力。

系统的名称源自星座中由77颗环绕地球旋转的卫星，就像是化学元素“铱”中有77个电子环绕原子核旋转一样，后来经过对系统的初始设计之后，星座的卫星数降为66颗，但保留了原来的名称。

铱星系统组成总览如下图1所示：图1 铱星系统铱星系统包括4个组成部分：卫星星座、系统控制段（SCS）、信关站（Gateway）和用户单元。

一、卫星星座卫星星座包括66颗主要卫星，组成一个覆盖全球的L频段蜂窝小区（波束）群，用于向移动用户提供业务。

二、系统控制段系统控制段负责控制卫星星座及为卫星计算和装载频率计划和路由信息。

三、信关站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频段的高增益抛物面跟踪天线来实现的；与PSTN的连接是经由到国际交换中心（ISC）的中断线来实现的，在该中断线上使用PCM传输和7号信令系统（SS7）或多频互控响应（MFCR2）信令。

四、用户单元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等。

1.2 铱星系统空间频段铱星系统空间段包括66颗低轨道智能化小卫星组成的星座，这66颗卫星连网形成可交换的数字通信系统，每颗卫星提供48个点波束。

星间链路使用Ka 波段，频率为23.18~23.38GHz。

卫星与地球站之间的链路也采用Ka波段，上行为29.1~29.3GHz，下行为19.4~19.6GHz。

Ka波段关口站可支持每颗卫星与多个关口站同时通信。

卫星与用户终端的链路采用L波段，频率为1616~1626.5MHz，发射和接收以TDMA方式分别在小区之间和收发之间进行。

1.2.1 铱星系统空间频段选择分析首先源于无线电频率是一种有限的自然资源，ITU（国际电信联盟）对频率的划分与用途有着相关的规定，因此我们不能随便的选择频率，理应依据规定来选择。

卫星通信系统的分类卫星通信系统是一种通过卫星进行通信的通信系统，可以在全球范围内传递信息和数据。

根据不同的应用领域，卫星通信系统可以分为不同的分类。

本文将针对卫星通信系统的分类进行阐述。

一、按照卫星轨道分类1. 地球同步轨道卫星通信系统（GEO）GEO卫星通信系统是采用地球同步轨道的卫星进行通信。

该系统的优点是网络稳定，因其卫星与地球运转的速度相同，可以保证卫星始终处于同一地点上方，所以信号传输稳定可靠。

该系统适用于广播、电视、电话、互联网等通讯领域。

2. 低地球轨道卫星通信系统（LEO）LEO卫星通信系统是采用近地轨道的卫星进行通信。

该系统的优点是延迟小，速度快，可实现高速互联网传输，因此在卫星手机、通讯、导航等方面有广泛的应用。

3. 中地球轨道卫星通信系统（MEO）MEO卫星通信系统是介于GEO和LEO之间的一种卫星通信系统。

该系统的优点是覆盖范围较广，信号传输比LEO 卫星通信系统更稳定，且比GEO卫星通信系统延迟更小。

该系统适用于在远洋航行、应急救援、资源勘探等领域的通讯需求。

二、按照使用范围分类1. 军用卫星通信系统军用卫星通信系统是为满足军队通信需求而开发的卫星通信系统。

主要适用于指挥、控制、情报、侦查等方面的军事通信需求，包括卫星预警系统和卫星导航系统等。

2. 商用卫星通信系统商用卫星通信系统主要指用于商业性质的卫星通信系统，如通讯、电视、互联网等。

它们可以为航空、海洋、铁路、电信、能源、环境保护等领域提供支持和服务。

三、按照卫星用途分类1. 通讯卫星通信系统通讯卫星通信系统是最常见的卫星通信系统之一。

通讯卫星可以提供从语音、数据传输、移动通信、宽带互联网等多种通信服务，并且可以实现跨越国界的通信。

2. 气象卫星通信系统气象卫星通信系统用于在气象领域进行气象信息采集并提供实时气象预报。

气象卫星通信系统包括对地气象观测、大气组成监测、天气预报以及卫星遥感在内的多种技术。

3. 导航卫星通信系统导航卫星通信系统是通过卫星实现全球定位和导航服务的系统。

铱系统（Iridium）技术介绍[摘要]：简要介绍了铱系统的技术特点、系统组成、频率许可、互联互通技术要求、卫星发射状况及系统基本情况概览。

[关键词]：铱系统频率许可技术要求1 系统概述铱系统（Iridium）是美国摩托罗拉公司（Motorola）于1987年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统，它与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信。

该系统原设计为77颗小型卫星，分别围绕7个极地圆轨道运行，因卫星数与铱原子的电子数相同而得名。

后来改为66颗卫星围绕6个极地圆轨道运行，但仍用原名称。

极地圆轨道高度约780km，每个轨道平面分布11颗在轨运行卫星及1颗备用卫星，每颗卫星约重700kg。

铱系统卫星有星上处理器和星上交换，并且采用星际链路（星际键路是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的一大特点），因而系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的投资费用。

铱系统市场主要定位于商务旅行者、海事用户、航空用户、紧急援助、边远地区。

铱系统设计的漫游方案除了解决卫星网与地面蜂窝网的漫游外，还解决地面蜂窝网间的跨协议漫游，这是铱系统有别于其它卫星移动通信系统的又一特点。

铱系统除了提供话音业务外，还提供传真、数据、定位、寻呼等业务。

2 系统组成铱系统主要由4部分组成：空间段、系统控制段（SCS）、用户段、关口站段（GW）。

空间段：由分布在6个极地圆轨道面的72颗星（6颗备用星）组成。

铱系统星座设计能保证全球任何地区在任何时间至少有一颗卫星覆盖。

铱系统星座网提供手机到关口站的接入信令链路、关口站到关口站的网路信令链路、关口站到系统控制段的管理链路。

每个卫星天线可提供960条话音信道，每个卫星最多能有两个天线指向一个关口站，因此每个卫星最多能提供1920条话音信道。

铱系统卫星可向地面投射48个点波束，以形成48个相同小区的网络，每个小区的直径为689km，48个点波束组合起来，可以构成直径为4700km的覆盖区，铱系统用户可以看到一颗卫星的时间约为10min。

低轨卫星通信系统的使用方法低轨卫星通信系统是一种基于低轨道卫星的通信技术，通过使用低轨道卫星作为传输媒介，提供全球范围内的高质量通信服务。

本文将介绍低轨卫星通信系统的基本原理和使用方法。

一、低轨卫星通信系统的基本原理低轨卫星通信系统的基本原理是通过一组低轨道卫星实现全球通信覆盖。

这些卫星通常处于距离地球几百公里到几千公里的低轨道，相比于传统的地球同步卫星而言，低轨卫星可以提供更低的时延和更高的通信质量。

低轨卫星通信系统由卫星、地面站和用户终端组成。

卫星作为中继器，在轨道上绕地球运行，接收来自地面站的信号，并将其转发给目标用户终端。

地面站负责与卫星之间的通信，将用户终端发送的信号转发给卫星，并将卫星转发的信号发送给用户终端。

二、低轨卫星通信系统的使用方法1. 用户终端的安装和设置为了使用低轨卫星通信系统，用户需要安装和设置相应的用户终端设备。

用户终端可以是手机、电脑或专用的通信设备。

用户应按照设备说明书进行正确的安装和设置，确保设备与卫星通信系统正常连接。

2. 通信信号的接收和发送一旦用户终端设置完成，用户就可以开始使用低轨卫星通信系统进行通信了。

用户终端将发送的通信信号通过卫星接收器发送给卫星。

卫星接收到信号后，会通过地面站进行转发，并将接收到的信号发送给目标用户终端。

接收到的通信信号会在用户终端上显示出来，用户可以进行相应的回复和交流。

3. 避免信号干扰和阻塞在使用低轨卫星通信系统时，用户应注意避免信号干扰和阻塞。

尽量选择开阔的地理位置，避免高楼大厦等遮挡物阻挡信号。

同时，不要在干扰源附近使用通信设备，例如无线电发射台、强电磁场区域等。

4. 电池续航和能源管理由于低轨卫星通信系统通常需要使用用户终端设备进行通信，用户需要注意设备的电池续航和能源管理。

在使用通信设备时，尽量减少耗电量大的操作，并注意设备的电量，以保证通信的连续性。

5. 选择合适的通信服务提供商在使用低轨卫星通信系统时，用户可以选择合适的通信服务提供商。

低轨卫星通信原理书籍【实用版】目录一、引言二、低轨卫星通信的原理1.低轨卫星通信的定义和特点2.低轨卫星通信系统的组成3.低轨卫星通信系统的工作原理三、低轨卫星通信系统的应用1.通信领域的应用2.导航领域的应用四、低轨卫星通信系统的优缺点1.优点2.缺点五、低轨卫星通信系统的发展趋势六、结论正文一、引言随着科技的快速发展，卫星通信技术在通信领域扮演着越来越重要的角色。

低轨卫星通信作为卫星通信中的一种，以其独特的优势，逐渐成为研究和应用的热点。

本文将从低轨卫星通信的原理、应用、优缺点以及发展趋势等方面进行详细的介绍。

二、低轨卫星通信的原理1.低轨卫星通信的定义和特点低轨卫星通信，指的是利用低地球轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星进行通信的一种技术。

与传统的地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit，GSO）卫星通信相比，低轨卫星通信具有传输时延小、通信容量大、覆盖范围广等特点。

2.低轨卫星通信系统的组成低轨卫星通信系统主要由卫星、地面站和用户终端三部分组成。

卫星负责在轨道上接收和发送信号，地面站负责对卫星信号进行接收和处理，用户终端则负责与地面站进行通信。

3.低轨卫星通信系统的工作原理低轨卫星通信系统的工作原理可以简单概括为：地面站发送信号，卫星接收信号并进行放大和转发，然后再由地面站接收和处理。

在这个过程中，卫星扮演着信号传输的中继角色。

三、低轨卫星通信系统的应用1.通信领域的应用低轨卫星通信在通信领域的应用主要包括远程通信、移动通信、宽带接入等。

例如，人们可以通过低轨卫星通信实现远程视频会议、远程教育、远程医疗等服务。

2.导航领域的应用除了通信领域，低轨卫星通信在导航领域也有广泛的应用。

例如，我国的北斗卫星导航系统就采用了低轨卫星通信技术。

四、低轨卫星通信系统的优缺点1.优点低轨卫星通信系统的优点主要有：传输时延小，通信容量大，覆盖范围广，可靠性高，抗干扰能力强等。

Ξ文章编号:100328329(2002)0420029204低轨道卫星移动通信的调制解调方式刘　伟,　王东进,　刘发林(中国科学技术大学电子工程与信息科学系,合肥230026) 【摘要】为克服卫星移动通信中存在的大多普勒频移,本文介绍一种全新的调制解调方式———双信道调制解调。

文中讨论了它在低轨道卫星移动通信中的性能,给出了数值结果,并与CPSK、DPSK和DDPSK进行了比较。

关键词:卫星移动通信;双信道;调制解调 中图分类号:TN927+.23 文献标识码:A一、前　言 陆地蜂窝系统在人口稠密地区使用CDMA技术提高系统容量。

考虑到全球网络,网络的复杂性和服务的开销将随着基站数目的增长而迅速增大。

另一方面,移动卫星CDMA系统能够提供轻便低耗的PCS手持端,LOS传输,高容量,反多路径衰落和低峰值能量与平均能量比值等服务。

然而,系统受到多普勒频移和本地振荡器不稳定性的困扰。

一个快而稳定的载波恢复技术是非常关键的。

几种相关解码载波恢复技术已经被提了出来[1]、[2]。

总的来说,导频信号传输和自同步技术极大地降低了声音触发CDMA的传输效率。

本文所介绍的CDMA解码体系:双信道调制有如下一些优势:(1)没有导频信号,不需要载波恢复回路;(2)跟多普勒频移无关。

二、声音触发CDMA CDMA系统中信噪比的公式为: [E b/N]CDMA=E bv・a・p M-1G pE b+N0(1)公式中的E b是单位比特的能量,N是AW GN谱密度N0和多用户串扰谱密度I0的和,G p是处理增益,定义为片持续时间中信号持续时间的比率,M 是同时接入的用户的数目,参数v、a、p定义为声音触发、天线分辨和极化分离因子。

三、低轨道卫星CDMA系统中的频移 成功的L EO系统,一个关键的问题是解决多普勒频移。

多普勒频移为:Δf=fcVc(2)式中f c为载波频率,V为卫星与手持终端的相对速率,c为光速。

图1　多普勒时间曲线 图1是轨道高度为1000km,轨道倾角为53度的圆轨道卫星在不同的最大仰角下的多普勒曲线。

2020年第08期1321 低轨道卫星移动通信系统概述在20世纪80年代，人们提出了一个全新的移动通信系统构想，其主要是通过多颗卫星组成卫星星座，由于这些卫星的高度一般在500～1 500 km，因此被称为低轨道卫星移动通信系统［1］。

这种新的移动通信系统构想，解决了传统静止轨道卫星通信系统无法全天候、全时段进行工作，以及无法有效消除复杂地形条件影响的缺点，有效增强了实时通信能力。

同时，低轨道卫星通信系统还具有通信容量大、延迟低、所覆盖的范围更大等优点，还能够有效减小移动通信终端的体积，最重要的是，在低轨道卫星移动通信系统中的卫星发射非常灵活。

随着低轨道卫星移动通信系统的不断发展，目前其已经发展成为覆盖全球移动通信的主要方式［2］。

目前，国内还没有成熟的低轨通信星座技术，而国外已经有多个投入运行的商业化通信星座，且这些星座各有特点。

2 世界低轨道卫星通信系统简介2.1 铱星系统首个实现覆盖全球的LEO 卫星蜂窝系统——“铱”星系统，最早是由摩托罗拉（Motorola）公司在20世纪80年代末期提出的技术构想，并于20世纪90年代开始进行整个卫星系统的研发。

整个“铱”星系统主要包含三段，分别是空间段、地面段以及用户段。

它总计由77颗LEO 卫星构成了整个空间段星座，在共计7条的极地轨道上，分别有11颗LEO 卫星，这些卫星都朝着同一个方向进行工作。

每颗卫星的一个点波束支持80个信道，单颗卫星可提供低轨道卫星移动通信系统综述叶荣飞重庆金美通信有限责任公司，重庆 400030摘要：近年来，随着商业航天的兴起，低轨道通信卫星以其易大规模制造、发射成本低等优势重新进入通信市场，世界各大公司纷纷提出了各自的星座计划。

文章主要对已有的和正在开展建设的通信星座特点进行了介绍，并分析了通信星座发展趋势，以供参考。

关键词：低轨道；卫星；通信星座；通信系统中图分类号：TN927.23 840个信道。

“铱”星系统不同于其他的移动通信系统，其最大的特点是使用了系统内的星际链路，具有强大的星间路由寻址能力。