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銥星的星間鏈路
銥星系統(tǒng)
銥星系統(tǒng)空間段：由分布在6個極地圓軌道面的72顆星（6顆備用星）組成。銥系統(tǒng)星座設(shè)計能保證全球任何地區(qū)在任何時間至少有一顆衛(wèi)星覆蓋。每個衛(wèi)星天線可提供960 條話音信道，每個衛(wèi)星最多能有兩個天線指向一個關(guān)口站，因此每個衛(wèi)星最多能提供1920條話音信道。銥系統(tǒng)衛(wèi)星可向地面投射48個點波束，以形成48個相同小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，每個小區(qū)的直徑為 689km，48個點波束組合起來，可以構(gòu)成直徑為4700km的覆蓋區(qū)，銥系統(tǒng)用戶可以看到一顆衛(wèi)星的時間約為10min。每個衛(wèi)星有4條星際鏈路，一條為前向，一條為反向，另兩條為交叉連接。星際鏈路速率高達 25Mbps，在L頻段10.5MHz頻帶內(nèi)按FDMA方式劃分為12個頻帶，在此基礎(chǔ)上再利用TDMA結(jié)構(gòu)，其幀長為90ms，每幀可支持4個50kbps用戶連接。
銥星所采用的MF-TDMA（多頻時分多址）通信體制的話音質(zhì)量不如CDMA（碼分多址）。另外，銥星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率僅有2.4kbps，因此除通話外，只能傳送簡短的電子郵件或慢速的傳真，無法滿足互聯(lián)網(wǎng)的需求。
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銥星的星座（constellation）設(shè)計可圈可點。它有6個圓形軌道，軌道傾角86.4°，這樣的軌道傾角僅差4.6°就繞過地球的南北極，軌道面間隔27°，6個圓軌道上均勻分布66顆衛(wèi)星，每個軌道再備份1顆衛(wèi)星，在軌一共72顆衛(wèi)星。其中每顆衛(wèi)星都與相鄰4顆衛(wèi)星之間有星際鏈路，這樣就在地球的近地軌道上，編織起來一張無縫覆蓋整個地球“基站”網(wǎng)絡(luò)。
星座選擇了很好的軌道高度——距離地面780km。
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銥星L頻段相控陣天線對地覆蓋（英文用一個形象的詞匯“footprint”，就是“足跡”）。銥星的足跡由48個波束（Spot-Beam）構(gòu)成。
每個波束平均覆蓋600km，每個波束有80個信道，48個波束覆蓋4700km，一共有3840個信道，可以支持幾萬用戶。
銥星軌道面升交點赤經(jīng)值
升交點赤經(jīng)為衛(wèi)星軌道的升交點與春分點之間的角距。升所謂升交點為衛(wèi)星由南向北運行時，與地球赤道面的交點。反之，軌道面與赤道面的另一個交點稱為降交點。春分點為黃道面與赤道面在天球上的交點。
| 軌道面 | 升交點赤經(jīng)（0-360° ） |
| 1 | 31.6° |
| 2 | 63.2° |
| 3 | 94.8° |
| 4 | 126.4° |
| 5 | 158.3° |
| 6 | 189.6° |
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升交點赤經(jīng)和軌道傾角
升交點赤經(jīng)Ω、衛(wèi)星軌道平面傾角i兩個參數(shù)唯一地確定了衛(wèi)星軌道平面與地球體之間的相對定向。Ω它是一個角度量。軌道平面與地球赤道有兩個交點，衛(wèi)星從南半球穿過赤道到北半球的運行弧段稱為升段，這時穿過赤道的那一點為升交點。相反，衛(wèi)星從北半球到南半球的運行弧段稱為降段，相應(yīng)的赤道上的交點為降交點。
在地球繞太陽的公轉(zhuǎn)中，太陽從南半球到北半球時穿過赤道的點稱為春分點。春分點和升交點對地心的張角為升交點赤經(jīng),并規(guī)定從春分點逆時針量到升交點。軌道傾角和升交點赤經(jīng)共同決定軌道平面在空間的方位。
銥星衛(wèi)星的初始平近點角
是軌道上的物體在輔助圓上相對于中心點的運行角度，在測量上不同于其他的近點角。
平近點角與時間的關(guān)系是線性的。因為與時間是線性的關(guān)系，因此要計算在軌道上兩點之間移動所需的時間是非常容易的。
| 衛(wèi)星 | 衛(wèi)星初始平近點角（度） | |
| 奇數(shù)軌道 | 偶數(shù)軌道 | |
| 1 | 0 | 0.5 × ?360/11 |
| 2 | 360/11 | 1.5 × ?360/11 |
| 3 | 2 × 360/11 ? | 2.5 × ?360/11 |
| 4 | 3 × 360/11 ? | 3.5 × ?360/11 |
| 5 | 4 × 360/11 ? | 4.5 × ?360/11 |
| 6 | 5 × 360/11 ? | 5.5 × ?360/11 |
| 7 | 6 × 360/11 ? | 6.5 × ?360/11 |
| 8 | 7 × 360/11 ? | 7.5 × ?360/11 |
| 9 | 8 × 360/11 ? | 8.5 × ?360/11 |
| 10 | 9 × 360/11 ? | 9.5 × ?360/11 |
| 11 | 10 × ?360/11 | 10.5 × ?360/11 |
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銥星信號體制
銥星參數(shù)
| Iridium NEXT 星座 ? | 66 operational satellites in 6 planes ?of 11 spacecraft each |
| Orbit (LEO) | Polar at an altitude of 780 km |
| Inclination | 86.4o |
| Period | 101 minutes per orbit |
| Launch period | 2015 –2017 |
| Mission life | 15 years to beyond 2030 |
| Risk mitigation | 6 in-orbit spares + 6 hanger spares |
| 航天器發(fā)射質(zhì)量，功率 | ~860 kg, 2 kW |
| 航天器尺寸（發(fā)射配置） | 3.1 m x 2.4 m x 1.5 m |
| Deployed wingspan | 9.4 m |
| Spacecraft stabilization | 2-axis attitude control. A total of ?248 AA-STR star trackers are being supplied by Selex Galileo for the Iridium ?NEXT comsat constellation of 66 satellites. |
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RF communications L-band Ka-band TT&C |
Regenerative processing payload with ?OBP (On-Board Processor) - Single 48-beam transmit/receive ?phased array antenna - TDD (Time-Division Duplex) ?architecture - Two 20/30 GHz steerable feeder ?links to terrestrial gateways - Four 23 GHz crosslinks to adjacent ?Iridium NEXT satellites for relay communications (with two steerable, two ?fixed antennas and TDD architecture) - 20/30 GHz links via omni antennas |
| ? | 衛(wèi)星-用戶（ISU） | 衛(wèi)星-關(guān)口站 | 衛(wèi)星-衛(wèi)星 | ||
| ? | 下行 | 上行 | 下行 | 上行 | ? |
| 多址方式 | TDMA/FDMA | TDM/FDMA | TDM/FDMA | ||
| 調(diào)制 | QPSK | QPSK | QPSK | ||
| 基帶濾波 | 40%升余弦 | 濾波 | 濾波 | ||
| FEC碼率 | 3/4 | 1/2 | 1/2 | 1/2 | |
| 編碼數(shù)據(jù)率(Mbps) | 0.05 | 0.05 | 6.25 | 6.25 | 25 |
| 信道帶寬(KHz) | 31.5 | 31.5 | 4375.0 | 4375.0 | 17500.0 |
| 中心頻率(GHz) | 1.62125 | 1.62125 | 20 | 29.40 | 23.28 |
| 總帶寬(MHz) | 10.5 | 10.5 | 100 | 100 | 200 |
| 載波間隔(MHz) | 0.04167 | 0.04167 | 7.5 | 7.5 | 25 |
| 極化方式 | 右旋圓極化 | 右旋圓極化 | 垂直極化 | ||
| 衛(wèi)星發(fā)射(EIRP,dBW) | 7.5~27.5 | 13.3~23.2 | 38.4 | ||
| 衛(wèi)星GT(dBi/K) | -10.6~ -3 | -1.0 | 8.1 | ||
| 衛(wèi)星放大器輸出功率(W) | 0.1~3.5/每載波 | 0.1~1.0/每載波 | 3.4/每載波 | ||
| 衛(wèi)星接收系統(tǒng)噪聲溫度(K) | 500 | 1295 | 720 | ||
| 每顆衛(wèi)星容量 | 3840 | 3840 | 3000 | 3000 | 6000 |
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銥星星間鏈路
Ka波段星際鏈路
由于外界沒有大氣吸收、雨雪等帶來的信號衰減、只有自由空間損耗、有利于選擇更高的頻率進行信號傳輸。Ka和EHF頻段資源豐富、可用帶寬達幾個GHz、是理想的寬帶衛(wèi)星通信波段。同時采用Ka頻段，可以實現(xiàn)較窄的波束、從而獲得較高的EIRP值、減小發(fā)射端天線尺寸。應(yīng)用在星際鏈路上優(yōu)勢更加明顯，空間傳播性好、波束窄、能量集中、從而設(shè)備可以做到小型化、輕量化、同時保密性和抗干擾能力也很好。
銥系統(tǒng)星際鏈路采用23 GHz 、 MILSTART系統(tǒng)星際鏈路采用60 GHz。大氣對這兩個頻段的射頻信號的吸收最大其中水蒸氣對23.5GHz左右的信號產(chǎn)生吸收峰值氧氣對60GHz左右的信號產(chǎn)生吸收峰值。由于大氣的吸收作用、衛(wèi)星上行和下行鏈路一般不采用該頻段。而星際鏈路的外界環(huán)境是自由空間，沒有大氣的影響。
衛(wèi)星星際鏈路選擇射頻還是光，在某種程度上取決于系統(tǒng)的容量和功耗。一般情況下低速率選擇射頻鏈路，更高速率業(yè)務(wù)選擇光鏈路。
銥星星間鏈路
銥星星間鏈路有4個天線。天線口徑大約60厘米。增益為36 dBi且輻射方向圖可變的天線。EIRP為38.4dBW.功放大約2dBW，大約1.6W不到2W.
四個衛(wèi)星間天線以一定角度面向上和面向下連接銥網(wǎng)絡(luò)而不是沿一個平面水平。星間鏈路天線也呈一定角度其中兩個仰望，兩個朝下。
Ka波段星際鏈路
星間距離的變化，要求鏈路傳輸有相應(yīng)的自動增益或功率控制，前者通常設(shè)置在接收端，后者位于發(fā)送端。中軌系統(tǒng)的星間距離幾乎不變，而Iridium系統(tǒng)星間距離在4500km～9200km之間擺動。
無線星際鏈路，一般工程上可以做到天線指向誤差可以是波束寬度的l/10，這引起的天線指向誤差損耗在0．5dB量級。星際鏈路天線的噪聲溫度在不考慮太陽時是10K左右。在實際應(yīng)用中，天線尺寸可以在1 m～2m的量級。若考慮60GHz的傳輸頻率，1dB的接收損耗，則接收品質(zhì)因數(shù)G/J的量級是25dB/K～29dB/K，發(fā)射EIRP的量級是72dBw～78dBW。對于0．20 的天線波束寬度(2m天線60GHz時的天線波束寬度是0．2度)，在每個衛(wèi)星的接收天線朝向發(fā)射衛(wèi)星方向的精度是0．1度時，可以捕獲用于跟蹤的信標信號。靜止衛(wèi)星之間的星際鏈路，對指向不同衛(wèi)星的波束之間也需要頻率復(fù)用。考慮到衛(wèi)星之間的角度很小，用窄波束天線并減少旁瓣可以避免系統(tǒng)之間的干擾。還考慮到運載火箭和技術(shù)兼容性的限制，應(yīng)用在衛(wèi)星上的天線尺寸受到一定限制，所以星際鏈路采用高的頻率是合適的。
編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
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