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全球星：全球连接的解决方案

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全球星：全球连接的解决方案

作者：古　记

１　系统构想

　　第三代移动通信提出的目标之一是提供全球无缝覆
盖。利用现有地面通信资源实现这一目标显然是不现实的，只靠卫星系统本身提供全球业务，因其
容量有限也是不现实的。全球星系统的设想就是与现有的蜂窝或个人通信业务系统相结合，提供一
种合理的和经济实惠的全球覆盖的选择。

　　全球星是一低轨全球移动个人通信卫星（ＧＭＰＣＳ）系统，将于１９９
９年９月开始在全球范围内，提供新一代移动卫星个人通信业务包括话音、数据、传真、寻呼和定
位。由于全球星在设计之初就把借助现有地面通信设施做为一个出发点，因而整个系统的设计有以
下几个特点：

　　（１）尊重各国通信主权。所有呼叫包括国际呼叫，都将通过各国或各
地区关口站接入当地业务提供商的现有地面网络，而不是跨跃或摆脱现有地面通信设施。其结果一
是扩大了各国业务提供商的业务范围和收入，二是各国管理当局可以按需要实行通信管理和控制。

　　（２）系统要做到低价格、高质量。空间采用成熟而简单的卫星技术，
使得卫星体积小，造价低，发射费用也低，这样就可降低整个系统的成本。而地面采用现有最先进
的通信技术和数字技术，这样把最复杂的技术放在地面一是可减少技术上的风险，二是易于整个系
统的维护和升级。

　　（３）全球星强调了做为地面网络的延伸和补充。系统的设计者们认为
在当前各国通信发展中的一个难点是解决没有通信设施或通信不发达地区的通信问题。这些地区往
往是人口稀少，地形复杂的农村和偏远地区，使用传统的有线和无线技术在这些地区建设通信网络
很不经济。全球星的设计者们设想利用低轨卫星向这些地区提供一种经济实惠的无线连接方式。

２　系统介绍

２．１　空间

　　全球星将发射５２颗低轨卫星，其中有４８颗工作卫星，４颗备用星。星
系由８个轨道平面组成，每个平面上６颗星。轨道高度

１４１４ｋｍ，倾角５２度，卫星绕轨一周时间为１１４ｍｉｎ，每颗卫
星在关口站视线范围内的时间大约为１７ｍｉｎ。

　　卫星使用三轴稳定，由一个梯形主体部分、两个展开式太阳能阵列和一个
位于悬杆上的展开式磁强仪组成。梯形的设计便于用一台运载火箭同时发射多颗卫星。与许多地球
同步卫星不同，全球星卫星的天线是不能展开的。卫星重约４５０
ｋｇ，保持正常运行要求１１００Ｗ的功率。第一代星座中设计的卫星满运
行寿命不少于７．５年。

　　全球星卫星结构简单，造价经济。卫星并非把一个全球星用户与另一个用
户直接连接，而是在用户与关口站之间进行通信传递。被叫用户是通过ＰＳＴＮ与关口站连接，从
而能够充分利用低价格的现有地面通信设施。如果被叫是全球星用户，也是通过公网连接到被叫方
附近的关口站后再经过卫星与被叫接通。

　　全球星卫星的心脏部分是安装在对地层面的通信系统。卫星与关口站之间
的通信使用双圆极化地球覆盖天线，频率为Ｃ波段，上行频率５
０９１～５２５０ＭＨｚ，下行频率为６８７５～７０５５ＭＨｚ。卫
星与用户终端之间的通信采用１６波束有源相控阵天线，上行频率为１
６１０．０～１６２６．５ＭＨｚ，下行频率为２４８３．５～

２５００．０ＭＨｚ。无论在正向还是反向，１６．５ＭＨｚ的业务链路
都复用在每一个波束中。每个波束中使用１３个１．２３ＭＨｚ的

ＣＤＭＡ信道。１６个波束之间的功率分配完全是由功率激励电平（即每个波
束的线路数量）决定的。

２．２　地面

　　全球星地面部分由关口站、地面运行控制中心、卫星运行控制中心和全球
星数据网组成。卫星运行控制中心管理全球星卫星星系，跟踪卫星，控制轨道，为星系提供遥测、
指令业务。

　　地面运行控制中心负责计划和控制关口站终端对卫星的使用，并与卫星运
行控制中心协调利用卫星资源。中心首先规划出各关口站的通信计划，并控制卫星资源在各关口站
之间的分配。关口站在所分配的资源范围内处理实时业务量。

　　关口站把全球星卫星的无线网络与公共地面移动网相连，或直接连入市话
局。从这个意义上讲，关口站是网络传输和网络信令的终端点。关口站可用标准的Ｔ１／Ｅ１中继
接入现有公网，支持各种信令协议。对于ＧＳＭ网，关口站是一个ＧＳＭ基站子系统。对于ＥＩ
Ａ／ＴＩＡ环境下的移动交换机，关口站成为支持ＩＳ－４１系统间操作标准的移动交换机。在任
何情况下，全球星与电话局／移动局之间的相互兼容都有保障，用户也只有一个话费记帐点。关口
站的设计采用了灵活的模块式结构，因而可随着市场需求进行扩建。

　　全球星数据网是各关口站和系统控制中心之间的连接网。

２．３　用户

　　（１）固定用户

　　对于快速并有效地把通信链路接到“难以达到”的用户，而又无须支付使
用传统线路互连所产生的费用和时间，无线接入提供了一种创新性的解决方法。全球星提出利用其
无线连接的解决方法把世界各边远角落与现有通信网相连。

　　全球星设想一是利用爱立信和高通为全球星设计生产的住户单线向偏远地
区的住户提供电话业务。住户单线与所有ＲＪ１１型用户产品兼容，并使用标准的本地拨号计划。
天线和电子装置部分安装在室外的人造环境箱内；二是利用爱立信和高通公司设计的全球星单线固
定付费电话装置把单个付费电话通过全球星卫星网接入公共电话交换网，这样在偏远地区的人们也
可以使用付费电话；三是利用爱立信设计的全球星模拟中继接口把单个交换系统，如ＷＬＬ、ＰＡ
ＢＸ等与ＰＳＴＮ网连接。交换系统内用户可以使用传统的有线、无线或光纤连接。如果需要和交
换系统之外进行通信，用户拨通外线，接入全球星。全球星将把主叫与公共电话局或其他远端交换
中心接通。

　　（２）移动用户

　　通信个人化的趋势意味着用户可以使用一部手机一个号码在任何时间、任
何地点和任何地点的任何人进行通信，同时也意味着对通信低成本的要求。为设计和生产可在任何
地方使用的低价格便携式通信机，全球星选择了节约成本、频率高效的码分多址无线通信技术平
台。其地面链路使用ＧＳＭ、ＡＭＰＳ或

ＣＤＭＡ技术和各种地面移动通信技术兼容。借助ＣＤＭＡ这一技术平台，全
球星用户可在任何地方使用同一部个人通信机。在ＧＳＭ地区，用户可借助全球星／ＧＳＭ双模手
持或车载机，而在ＡＭＰＳ或ＩＳ－９５地区，用户可使用全球星／ＩＳ－９５／ＡＭＰＳ三模手
持或车载机。在没有地面网的地方，用户则可使用卫星模式。无论何种模式，对用户而言使用的只
是同一部手机，同一个号码，也只有一个话费记帐点。

　　从低价格角度出发，全球星用户终端的设计选择了地面优先。当用户开
机，手机自动寻找地面网络。在地面模式下，全球星双模和三模手机相当于一部现有地面模式手
机。没找到地面网络时，手机切换到卫星模式。