按照衛(wèi)星的軌道高度，衛(wèi)星相對于地球可分為3類：低軌道（LEO）衛(wèi)星，軌道高度在500km~2000km或更低；中軌道（MEO）衛(wèi)星，軌道高度介于2000krn~20000km；高軌道（HEO）衛(wèi)星，軌道高度大于20000km。按照系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點，LEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)又可分為：提供短信息業(yè)務(wù)的小LEO（Little LEO）系統(tǒng)，如曾經(jīng)有OBCOMM、LEO ONE等系統(tǒng)；提供語音業(yè)務(wù)的大LEO（Big LEO）系統(tǒng)，如曾經(jīng)有Global Star、Iridium等系統(tǒng)；提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨LEO（Mega LEO）系統(tǒng)，如曾經(jīng)有Teledesic、Sky Bridge、Starlink等系統(tǒng)。

一、低軌道（LEO）衛(wèi)星系統(tǒng)的組成

低軌道（LEO，Little Earth Orbit）衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星星座、關(guān)口地球站、系統(tǒng)控制中心、網(wǎng)絡(luò)控制中心和用戶單元所組成，示意圖可如下圖1所示。

圖 1：低軌道（LEO）衛(wèi)星系統(tǒng)的組成示意

衛(wèi)星星座即指系統(tǒng)的所有衛(wèi)星，星座中衛(wèi)星的數(shù)量與通信業(yè)務(wù)所服務(wù)的范圍及通信業(yè)務(wù)的需求相關(guān)，當(dāng)實現(xiàn)全球通時，星座將要覆蓋全球，衛(wèi)星數(shù)最多可能將達(dá)數(shù)萬顆。衛(wèi)星星座也稱為系統(tǒng)的空間段，空間段的主要作用是提供地面段各設(shè)備收發(fā)信號之間的轉(zhuǎn)換或交換。衛(wèi)星之間可以有星際連接，也可以設(shè)計成無星際連接。

關(guān)口地球站的主要作用是提供衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)與地面網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和控制衛(wèi)星移動終端的接入，并保障用戶在通信過程中信號不中斷。關(guān)口地球站的作用有點類似于陸地移動通信系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)。

系統(tǒng)控制中心完成衛(wèi)星星座的管理，.如衛(wèi)星軌道的修正、衛(wèi)星工作故障診斷等，保障衛(wèi)星在預(yù)定軌道上正常工作。

網(wǎng)絡(luò)控制中心類似于陸地移動通信系統(tǒng)中的移動交換機(jī)，其作用是管理衛(wèi)星移動用戶的賬號、計費、監(jiān)視各鏈路的工作狀態(tài)等。

用戶單元主要是指衛(wèi)星移動用戶終端。通過衛(wèi)星移動終端，移動用戶可以在移動環(huán)境中獲得話音和數(shù)據(jù)等通信服務(wù)。

二、關(guān)于小LEO衛(wèi)星系統(tǒng)簡介

商用小LEO（Little LEO）衛(wèi)星系統(tǒng)首先由美國提出，提出于1990年，當(dāng)時有OBCOMM、Starsys、VITA這3個小LEO衛(wèi)星系統(tǒng)向美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）提出申請，但那時還沒有為小LEO衛(wèi)星系統(tǒng)分配工作頻段。1992年的世界無線電行政會議（WAR-C92）為小LEO衛(wèi)星系統(tǒng)分配了VHF/UHF工作頻段：下行137~138MHz或140.15~401.00MHz、上行148.00~150.05MHz。而后，FCC向這3個系統(tǒng)頒發(fā)了許可證。

1993~1994年間，又先后有Leo One Worldwide Int.、Final Analysis Communication Inc.、CAT Commercial Systems Inc.、E-SAT Inc、GE American Communication Inc.等公司向FCC提出了小LEO系統(tǒng)的運營申請。1995年的世界無線電行政會議（WARC-95）將399.9~400.05MHz分配給為小LEO系統(tǒng)在全球范圍的上行頻率，將455~460MHz頻段分配為LEO系統(tǒng)在西半球范圍的上行頻率。1997年的世界無線電行政會議（WARC-97）又為小LEO系統(tǒng)增加了工作頻段，表2-1列出了當(dāng)時小LEO衛(wèi)星系統(tǒng)的工作頻段。

表2-1：小LEO系統(tǒng)的工作頻段

由于自身發(fā)展方向的調(diào)整，關(guān)鍵是業(yè)務(wù)的單一，后來某些小LEO系統(tǒng)逐步撤消了運營申請，表2-2所列為到2000年取得FCC運營許可證的小LEO系統(tǒng)。

表2-2：當(dāng)時取得FCC許可證的小LEO系統(tǒng)

三、關(guān)于大LEO衛(wèi)星系統(tǒng)簡介

大LEO（Big LEO）衛(wèi)星系統(tǒng)可以用于提供語音通信業(yè)務(wù)，其典型的就是銥星系統(tǒng)（Iridium系統(tǒng)）。銥星系統(tǒng)是由美國摩托羅拉公司于1987年開始研究并于1990年提出的低軌道全球移動個人通信系統(tǒng)，它與地面現(xiàn)有通信網(wǎng)結(jié)合，可實現(xiàn)全球數(shù)字化個人包括語音、傳真、尋呼及基于GMS的補(bǔ)充和承載業(yè)務(wù)等。系統(tǒng)原設(shè)計為77顆衛(wèi)星構(gòu)成星座，由于與銥原子的電子數(shù)相同而得名。后來改為66顆衛(wèi)星組成星座，圍繞6個極地圓軌道運行，極地圓軌道高度為780km，每個極地圓軌道平面分布11顆在軌運行及1顆備用衛(wèi)星。

銥星系統(tǒng)（Iridium）的突出特點是，采用了其特有的“星上處理技術(shù)”和前所未有的“星際鏈路技術(shù)”，使其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上具有不依賴于地面通信網(wǎng)絡(luò)的支持，就可建立全球移動個人通信系統(tǒng)的能力。銥星系統(tǒng)（Iridium）構(gòu)成的示意圖如下圖3所示，同樣是由空間段、系統(tǒng)控制段、用戶段和關(guān)口站段。其饋線鏈路和星際鏈路的工作頻率使用的是Ka頻段；用戶段使用L頻段，具體詳見下表3。

圖 3：銥星系統(tǒng)（Iridium）的組成示意圖

表3：銥星系統(tǒng)（Iridium）的工作頻率

欲更多了解銥星系統(tǒng)（Iridium）技術(shù)性能介紹的請進(jìn)入。

四、關(guān)于巨LEO衛(wèi)星系統(tǒng)簡介

對于巨LEO（Mega LEO）系統(tǒng)最典型的應(yīng)用就是美國SpaceX公司目前正在打造的星鏈計劃（Starlink），其目的是實現(xiàn)全球的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，即在全球的任何地方都可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的接入服務(wù)（即全球Wi-Fi）。此時，Starlink系統(tǒng)可以提供數(shù)據(jù)信號的高速傳輸。它規(guī)劃在在距地球550km左右高空全球部署四萬多的衛(wèi)星星座，目前的工作頻率主要工作在Ku頻段，星際鏈路可采用激光鏈路。下表4給出了Starlink與地面5G系統(tǒng)關(guān)于時延與帶寬之比較，可見，相對于通信技術(shù)應(yīng)用而言，Starlink系統(tǒng)的突出特點在于實現(xiàn)Wi-Fi業(yè)務(wù)的全球接入。

表 4：Starlink與地面5G系統(tǒng)關(guān)于時延與帶寬之比較

五、小結(jié)

從技術(shù)角度來看，小LEO系統(tǒng)和大LEO系統(tǒng)都能夠用于短信息通信。但小LEO系統(tǒng)是專門針對短信息通信而設(shè)計的，它的衛(wèi)星有效載荷、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)以及用戶終端設(shè)備同大LEO系統(tǒng)比要簡單得多。它的系統(tǒng)投資、運營費用、終端設(shè)備價格也比大LEO系統(tǒng)低得多。因而對大范圍、多終端的短信息需求用戶（如環(huán)境監(jiān)測、管線監(jiān)測、車船監(jiān)控等），小LEO系統(tǒng)是一個更經(jīng)濟(jì)有效的通信手段。下表5-1所列是小LEO系統(tǒng)、大LEO系統(tǒng)和巨LEO系統(tǒng)的特點；典型的系統(tǒng)的特性之間的比較如下表5-2所示，僅供參考。

表 5-1：各種LEO系統(tǒng)特點比較

表 5-2：典型的LEO系統(tǒng)特性比較

欲進(jìn)一步了解其它軌道衛(wèi)星系統(tǒng)特點比較的請進(jìn)入。