——
（3）容量能力的弱点同样明显。即使按1991年已作出决定的第三代INMARSAT点波束结构为例，一
个INMARSAT-3卫星点波束约可覆盖100个Iridium（铱）LEO系统小波束，而每个铱系统小波束
（小区）在10.5MHz带宽内却能容纳大约110个双向语音信道，从而在一个INMARSAT点波束大区内
铱系统可运作11000路话音信道，相应INMARSAT系统仅能运作300～400路话音信道，其差距近3倍
之多。
——（4）频谱利用效率
较差。
——（5）移动用户与移
动用户间连接需经GEO卫星双跳完成，时延大，回声抑制要求难度大、费用高。
——这些情况亦道破了
INMARSAT为何要在新的全球竞争环境中尽快建立下面将要讨论的新一代MEO（中地球轨道简称中
轨）INMARSAT-P（ICO，中圆轨道）系统的原委。
2 新一代
MEO／LEO卫星通信系统的诞生基础与动力
——（1）非静止轨道卫
星系统的应用基础
——①HEO（高椭圆轨
道）卫星系统
——HEO是指卫星运行轨
道为椭圆，其远地点高度大于静止卫星高度（36000km）。众所周知的有Molnyia、Ioopus等系
统，其中Molnyia系统最具有代表性。
——Molnyia（闪电）系
统，于1965年由原苏联发射成功，其轨道周期为12小时，远地点39500km，近地点约500km。其动
因在于苏联大部分地区位于50°以上，北极圈横贯东西静止卫星难以覆盖其全国，为使由莫斯科向
远隔6000km东达海参威的人烟稀少的广宽的西伯利亚地区传输电视节目，开发了此HEO
Molnyia系统，在大倾斜（倾角为63.4°）椭圆非静止轨道上设置120°间隔三颗卫星构成其星
座。利用由开普勒定律决定的远地点广大区域卫星运行慢速移动（0.1°／min）的滞留（Dwell）
现象，以实现有效的电视传输。至1992年“闪电”系列卫星即已发射了127颗，单Molnyia-3卫星
即有43颗，从而累积了丰富的非静止HEO轨道卫星系统的轨道与系统设计、运行的实际经验。
——②小MEO／LEO卫星
系统
——从军用、科学试验
到商用，产生了一系列小MEO／LEO系统，如GPS、Glonass、Orbcomm、Faisat、Gonets、Pacsat
等，其中以GPS、Orbcomm等最为闻名。
——GPS为MEO系统，为
美国空军系统运作，用作全球定位。早期为12个卫星星座，在1978～1985年间发射;新的GPS系统,
在1989～1994年间发射;为24颗小卫星星座系统,分6个轨道平面覆盖全球,轨道高度为17723km,倾
角为55°，该星座亦称NAVSTAR
GPS。据悉，美国空军还拟发射第二个小LEO系统，称为Brilliant Eyes（BE），用于跟踪弹道
导弹弹头，作为美军以太空为基础的红外线寻的系统（SBIRS）的一部分，卫星数约为18～32个。
——（2）新一代
MEO／LEO系统的发展动力
——①从INMARSAT GEO
型三代卫星移动通信系统到上述包括导航、定位、营救、搜索在内的各种军用／科学试验非静止轨
道小卫星系统，一方面为新一代MEO／LEO系统的发展提供了基本实践经验，另一方面其业务范围
与综合能力依然非常有限。进入90年代中期，随着同步轨道资源限制与拥塞矛盾的白热化及其高纬
度区域覆盖的局限性，人们寄希望于非同步轨道运作而开发出克服上述缺陷的新一代MEO／LEO系
统。
——②陆地移动通信的
迅猛发展，使人们尝到了移动通信与个人通信的甜头，而且价格性能方面也为越来越多的用户所接
受。
——③信息高速公路的
无疑隙覆盖含义上的全球个人通信目标使人们意识到新一代MEO／LEO卫星移动通信可充当重要的
角色。
——④全球竞争环境、
政策、规则及用户需求结构的快速变化愈来愈严峻，亦导致人们在上述基础上加速推进新一代
MEO／LEO系统的发展，以求捷足先登、抢占有限的全球用户市场。正是由于这些原因才掀起了
MEO／LEO卫星通信的狂热！
3 小卫星的
定义
——小卫星的定义早先
偏重于其重量，如称小于1134kg的卫星为小卫星，然而随着新一代MEO／LDO卫星系统的兴起，对
小卫星的定义则侧重于技术先进性与业务综合性。
——目前通常按频段与
功能来定义是小LEO还是大LEO。只传输非话业务、工作频段在1GHz以下者常自然数为小LEO，反之
同时传输语音等多种业务，工作在1GHz以上者则称为大LEO。至于低轨、中轨、高轨本身的含义，
首先与卫星轨道定位高度有关，同时还要避开下一讲要讲到的Van
Allen（范.艾伦）辐射带对卫星的辐射损害影响。LEO高度一般为500km～1500km左右，MEO高
度通常指5000km～15000km左右，GEO为35768km高度赤道上空的轨道，HEO远地点高度本来指大于
GEO高度的椭圆轨道，但目前HEO的设计思想亦在进一步修正，可降低其远地点轨道高度，但仍呈
椭圆星轨，甚至将MEO圆轨道与椭圆轨道两者结合设计为MHEO系统，Ellipso（椭圆星轨）系统即
为此一例，从而通常将此类现代HEO／MHEO系统仍归入MEO之列。更有甚者，有时一些人还将MEO
（或ICO）亦视为大LEO范畴，因为它们往往使用类似的频段和业务。与此同时，则称星座数特别
巨大的系统，诸如共840个小卫星耗资近100亿美元的Teledesic（全球电信网）系统为超级
（Super）LEO系统，它由跨地球高度为700km的21个圆形轨道构成，每一轨道平面上有40个卫
星，加上在轨10％备份，共有924颗卫星在轨移动支行，利用Ka频段，有星上处理及星际链路，且
主要瞄准宽带固定卫星业务连接。这些情况在第四讲中有更为详细的讨论。
4 现代
MEO／LEO卫星通信的基本特征
——归纳起来，面向21
世纪的现代MEO／LEO卫星通信具有下述一些基本特征：
——（1）具有全球／区
域覆盖能力，以适应未来个人化业务连接需要。
——（2）利用极地轨道
或网状覆盖倾斜轨道，一方面可弥补同步轨道资源的不足，另一方面又可支撑更优良的装备实施与
业务性能的需要。
——（3）通信业务向多
样化、综合化方向发展，以期与未来多媒体高速信息传输相沟通。
——（4）由于可能与全
球个人业务相连接，用户终端可使用类似或兼容于陆地蜂窝移动系统的蓄电池供电的小型手持机。
——（5）系统设计及网
络结构可提供进入或组合于现有公用通信网及陆地移动通信网的能力。
——（6）网络设计、系
统构成、星间协调、星星处理等充分利用现代通信智能化、数字化及多媒体化的最新技术，以技术
优势换取市场竞争和价格／性能比上的优势。
——（7）除轨道资源扩
充外，对频率资源亦进行积极扩充，包括利用或混合利用Ku、Ka甚至EHF等高频段，以及光频段开
发，以满足高吞吐量宽带业务传输及馈线链路和星际链路的构成需要。
5
LEO／MEO／MHEO卫星通信系统一览简表
——为获得对目前现代
LEO／MEO卫星通信系统发展状况一个概貌，特提供新一代LEO／MEO／MHEO卫星通信系统一览简
表，如表2所示以供分析参考。
表2 LEO／MEO现代卫星移
动通信系统性能对比简表
width="680">
width="680">
|
系统名称
|
卫星总数
|
轨道数
|
发射／业务日期
|
拥有者
|
投资额
（亿美元） |
注
|
| align="center">Iridium
（铱）
66 |
6 |
1996年试验发射，1998年投入业务
|
Motorola Iridium
Inc. |
34 |
轨道高度785km，有星际链路、极
轨、手机电话、寻呼、数据 |
GlobalStar（全
球星） |
48 |
8 |
1997～1998年发射，
1998～1999年投入业务 |
LQSS |
20 |
轨道高度1414km，主要业务：话
音、传真、数据、寻呼、定位 |
| align="center">Odyssey
（奥德赛）
12 |
3 |
1998～1999年投入业务
|
TRW Inc.
Teleglobe Canada |
18 |
轨道高度10354km，10～11个关口
站,电话、传真、数据 |
| align="center">Aries
（白羊座）
48 |
4 |
1998年发射 |
Constellation
Comm.Inc. |
| align="center">2.94
圆轨道，高度1018km，话音、数
据、定位 |
| align="center">Ellipso
（椭圆星轨）
24
（16+8） |
3
（2+1） |
1997～1998年发射 |
Ellipsat Corp. |
11 |
2个Bories椭贺轨道，近地点
520km，远地点7800km，一个MEO赤道准圆轨道Concordia，高度4000／78000km |
ICO（INMARSATP-
21） |
10 |
2 |
1999～2000年发射投入业务
|
ICO(INMARSAT-P) |
28 |
轨道高度10350km，话凌晨、数据
等 |
| align="center">Teledesic
（全球电信网）
| align="center">840
21 |
2001年左右发射投入业务
|
Teledesic Corp. |
90 |
轨道高度700km，有星际链路，Ka
频段无线宽带业务 |
M-
Star
（M-星） |
72 |
12 |
1999～2000年左右发射投入业务
|
Motorola(1996年9月4日向FCC申
请) |
61 |
轨道高度1368km，Ka频段宽带多媒
体型业务，2Mbit／s～500Mbit／s，7.5Gbit／s吞吐量 |
| align="center">ALCATEL
SATIVOD
64 |
-- |
2001年 |
ALCATEL |
30 |
16Kbit／s～60Mbit／s连接
INTERNET、远程医疗、VOD、电子游戏等，LEO系统 |
| align="center">Orbcomm
（轨道通信）
48 |
6 |
1995～1997年发射投入业务
|
Orbital Sciences
Corp. |
1～
4 |
轨道高度970km，双向数据、定
位、应急告示等 |
Leo
One
（低轨1） |
48 |
8 |
1997～2000年发射投入业务
|
Leo One
Panamericana |
3～
5 |
轨道高度950km，数据监测、跟踪
定位、Email、寻呼、传真、应急告示等 |
| align="center">Leosat
（低轨卫星）
18 |
3 |
-- |
Leosat Corp. |
1～
2 |
轨道高度1000km，双向数据通信
|
| align="center">Starnet
（星网）
24 |
-- |
1995年发射 |
Starsys Inc. |
1.5～
2.0 |
轨道高度1300km，双向数据通信及
定位 |
| align="center">Gonets
36 |
6 |
1995～1998年 |
Smollsat(俄) |
| align="center">3.0
轨道高度1300km，主要为数据通信
|
| align="center">Pacsat
PacsatA、
B |
7 |
1990年发射 |
Vita |
-- |
VHF／UHF馈送链路，存储／前向转
发业务，直至1000个PC为基础的地球站 |
| align="center">Vitasat
Vitasat1、2、
3 |
2 |
-- |
Vita |
-- |
轨道高度970km，教育、卫生、环
保等非盈利目的 |
| align="center">Macsat
Macsat1、
2 |
-- |
1994年已发12个试验卫星，1996年
开始业务 |
DARPA |
-- |
军用、极轨、数据存储转发，海湾
战争用过 |
| align="center">Esat
6 |
1 |
-- |
Esat Inc. |
| align="center">0.576
轨道高度1261km，太阳同步，
CDMA／TDMA系统、数据传送、工业环境监测、DTH广播等 |
| align="center">Faisat
26 |
6 |
1993年 |
FACSI |
| align="center">1.51
轨道高度1000km，数据通信、跟
踪、定位及应急通信等 |
GE
Americomm |
24 |
-- |
1997～2000年 |
GE Americomm
Inc. |
-- |
轨道高度800km，FDMA／TDMA系
统，数据通信、数据中继、定位、公安应用等 |
| align="center">Temisat
1 |
1 |
-- |
Telespazio S.P.A |
-- |
轨道高度800km，极轨，数据存储
转发、环保应用 |
| align="center">Starsys
24 |
6 |
1997～1999年 |
Starsys GPS |
| align="center">1.9
轨道高度1000km，双向数据消息、
全球定位 |
| align="center">Geowarn
5+1（备）
|
1 |
-- |
-- |
-- |
轨道高度700km，太阳同步、全球
应急观察告警 |
| align="center">Gemnet
38 |
5 |
1997～1999年 |
CTA |
-- |
轨道高度1000km，运输、DTH数
据、环保 |
Coscon |
32 |
4 |
-- |
俄创新联合公司 |
-- |
轨道高度1000～1200km，有星际链
路 |
color="#408080">6
结束语
——现代通信技术、计
算机技术、航天技术与半导体集成电路技术的飞速发展及竞争、政策、规则与市场需求结构的急剧
变化，导致出现了现代MEO／LEO卫星通信主热潮，构成了一幅通信领域“星球大战”的新画面。
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