第四单元 电子系统 4.1 卫星通信

   移动卫星通信开始于1976年由COMSAT发射的MARISA卫星，它为海上船只提供通信服务。之后，国际海上卫星组织（INMARSAT）于1979年成立。目前，该组织向航空器和陆基终端提供移动卫星通信服务。在美国、加拿大、澳大利亚和日本，已经有几个移动卫星通信系统提供着国内通信服务，而更多的移动卫星通信系统也在筹划中。陆地移动通信系统引人注目的发展推动了利用低轨、中轨和同步轨道移动卫星通信系统实现全球移动通信的努力。
       迄今为止，第二代陆地移动通信系统和卫星移动通信系统是独立存在的两个系统。然而，这两个独立的系统正在组合起来形成第三代全球移动通信系统；在这个系统中，陆地移动通信系统和卫星移动通信系统不再扮演独立的角色，而是互补形成统一的系统。
卫星通信简史
       1945年，在一篇发表在《无线世界》的文章里，Arthur C. Clarke提出了以下设想：把卫星发射到地球同步轨道上，这样三颗等距卫星就能覆盖整个世界范围。1957年，苏联才发射了第一颗卫星（Sputnik I），1958年初美军也发射了一颗卫星（Explore I），这两颗卫星传递的都是遥测信息。
       1958年，美国空军发射了第一颗通信卫星SCORE。SCORE是一颗延迟转发式卫星，它接收来自地球的150MHz信号，储存在磁带上以备重新发射。1960年8月12日，又发射了一颗实验通信卫星Echo 1，它位于离地约1500公里处的倾斜轨道上。Echo 1是一个直径30m、重75.3kg的镀铝塑料球体。Echo 1首次成功演示了利用卫星进行双向语音通信。
       1960年10月4日，美国国防部将Courier卫星发射到距地956km~1240km的椭圆轨道上，绕地周期为107分钟。Courier卫星只工作了17天，但是它完成了实时语音传输、数据传输和传真传输。Courier卫星携带5个磁带机，其中4个用来存储延迟转发的数字信息，1个用来存储延迟转发的模拟信息。
       随着1962年7月10日Teslstar I的发射 ，直接转发式卫星诞生了。Teslstar I 是一个直径87cm，重80kg的球体，它被发射到距地960 ~ 6140公里的轨道上，轨道周期为158分钟。Teslstar I是第一颗具备同时发射、接收能力的卫星，它用来进行性电话、图像和电视的传送实验。然而，在1963年2月21日，Teslstar I 被新发现的“范艾伦带”（Van Allen belt）撞坏了。
     Teslstar II 发射于1963年3月7日，它的抗辐射能力要优于Teslstar I。Teslstar II 是直接转发式卫星，其上行链路为6.5GHz，下行链路为4.1GHz。卫星功率放大器使用了特制的2瓦行波管。宽带放大器和其它功能一起完成彩色电视信号的中继。Teslstar II成功实现了首次跨大西洋视频传送，同时完成了太空辐射的测量和“太空辐射照射半导体组件”的试验。
       第一颗地球同步轨道卫星是1963年美国国家航空和航天局（NASA）发射的同步通信卫星SYNCOM。SYNCOM I没有准确进入轨道。而SYNCOM II在1964年7月26日成功发射，它提供电话、电传、传真传送服务。SYNCOM III发射于1964年8月19日，它传送了东京奥运会的电视画面。1964年7月，国际卫星通信联盟（INTELSAT）成立，它的宗旨是无差别地设计、构建和维护全球商用通信系统。随着1965年4月6日INTELSAT I（又称Early Bird）的发射，卫星国际协议网络INTELSAT诞生了。1965年6月28日，INTELSAT I 开始提供美国和欧洲之间的240个商业国际电话信道和电视信号传输。
       1979年，INMARSAT建立了一个全球系统。1995年，INMARSAT更名为国际移动卫星组织以反映其已发展为全球移动卫星通信（包括海上、空中、陆地）的唯一提供者。
       早期的通信卫星主要用来进行大陆和洲际的宽带信号、窄带信号和电视信号的长途传输。随着宽带光纤通信的出现，卫星通信业务将重点转向电视信号传输、点到多点和小孔径终端（VSAT）应用。随着个人通信中引入了移动卫星系统和宽带数据通信中引入了固定卫星系统，卫星通信的业务量将进一步大幅增长。
通信卫星的业务类型
       因为卫星通信涵盖了语音、数据和视频的传输，所以卫星通信业务一般分为以下三种类型：

■固定卫星业务（FSS）网主要服务于长途电信网。FSS卫星用来在大型地面站（这些卫星地面站连接入电信网）之间进行信号中继。

■直播卫星业务（DBS）：通过一颗卫星将大型中央地面站的广播电视信号发射到各个接收地面站。这些DBS接收地面站分为两类：（1）作为有线电视的“分配端”（2）用作室内“直接入户”的接收装置。

■移动卫星业务（MSS）：通过卫星实现在大型固定地面站、船只、飞机、车辆上的小型移动终端之间的信号中继。MSS网络也越来越多地应用于便携式掌上终端设备的通信中继。

       1996年，ITU定义了全球移动个人卫星通信（GMPCS），其构成如下：

■同步轨道（GEO）MSS用于语音和低速率数据移动个人通信业务。

■异步（NGEO）MSS用于窄带移动个人通信业务（不包括语音业务）——因为这些业务一直依靠低轨卫星（又称Little-LEO）。

■NGEO MSS用于窄带移动个人通信（包括语音业务），该业务可在低轨（LEO）、中轨（MEO）或椭圆高轨（HEO）运行（又称Big-LEO）。

■GEO 和 NGEO FSS 提供固定和可移动的多媒体宽带业务（又称Super-LEO）。