GSO卫星移动通信L和S频段资源态势分析

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摘要：【摘 要】卫星移动通信可面向个人用户提供天基话音和数据服务，具有重要的商用和军用价值。二十多年来，地球同步轨道(GSO)卫星移动通信系统普遍使用L和S频段。对国际电信联盟(ITU)在L和S频段的使用规则进行详细梳理，并总结了各频段当前在轨卫星系统的建设情

　　【摘 要】卫星移动通信可面向个人用户提供天基话音和数据服务，具有重要的商用和军用价值。二十多年来，地球同步轨道(GSO)卫星移动通信系统普遍使用L和S频段。对国际电信联盟(ITU)在L和S频段的使用规则进行详细梳理，并总结了各频段当前在轨卫星系统的建设情况和发展趋势。通过分析面向卫星移动通信L和S频段资源的紧缺状况，以及地面蜂窝通信系统与卫星移动通信系统在L和S频段资源上的激烈竞争局势，对GSO卫星移动通信系统的用频策略给出了一些参考建议。

　　【关键词】卫星移动通信;L和S频段;频谱资源

　　0 引言

　　卫星通信技术自20世纪70年代起在全球范围内逐渐投入广泛应用。相比于地面有线和无线通信系统，卫星通信系统具有覆盖范围广、抗灾害能力强的优势，在电视广播、应急救灾、海洋和航空通信等领域发挥了不可替代的功用。按照国际电信联盟(ITU)的规定，卫星通信业务分为广播业务(BSS)、固定业务(FSS)和移动业务(MSS)[1]，其中MSS面向地面移动卫星通信终端，可直接为个人用户、移动运载平台(如车、船、飞机等)提供天基话音、短消息、传真和数据等业务[2]，适用于灵活多样的应用场景，具有重要的商用和军用价值。

　　L频段(1—2 GHz)和S频段(2—4 GHz)因其在波长、传播特性、带宽能力、元器件成熟度等方面的优势，比较适合于移动无线通信系统[2]。ITU已经将大部分L和S频段划分给地面无线通信和卫星移动通信业务[1]。目前全球大规模商用的地面2G、3G、4G蜂窝移动通信网主要采用L、S频段，国际范围内业已建成投入应用的多个卫星移动通信系统也集中在L和S频段。

　　GSO卫星移动通信系统经过20余年的建设和发展，在技术发展、应用开发、市场推广等方面均不断成熟和完善。本文将重点关注GSO卫星移动通信L和S频段的频谱资源情况，通过分析频谱规则、在轨卫星频率使用状况、系统应用中的频率问题等，为L和S频段GSO卫星移动通信系统的发展提出建议。

　　1 卫星移动通信发展状况

　　自20世纪90年代以来，国际上已在L和S频段建设了数十个卫星移动通信系统[3]，并且目前大多数系统仍在轨运行并广泛应用。除“铱星(Iridium)”、“全球星(Globalstar)”两个系统为低地球轨道(LEO)系统外(Iridium轨道高度780 km，Globalstar轨道高度1 400 km)，其余十余个L和S频段卫星移动通信系统均为地球同步轨道(GSO)系统。相比于LEO星座系统，GSO系统仅需单颗卫星即可提供较大范围的区域常态覆盖，3～4颗GSO卫星组网可实现全球中低纬度常态覆盖，并且GSO系统没有LEO系统所面临的复杂移动性管理、大多普勒频偏等问题[4]。表1中整理列出了全球范围内1995年来发射入轨的L、S频段GSO卫星移动通信系统：

　　为提升波束增益、保障传输链路性能，GSO移动通信卫星星上配置较大口径的天线，形成多点波束实现对星下区域的拼接覆盖，并且多点波束间采用频率复用方式提高系统频谱利用率。随着技术的发展，在轨卫星的天线口径已由数米增大到几十米，如Inmarsat-4卫星采用11米口径天线，TerreStar卫星采用22米口径天线;卫星的点波束数量也由数个增多到数百个，如Thuraya卫星形成250个以上波束，TerreStar卫星可形成超过500个波束。

　　L和S频段GSO卫星天线和波束能力的提升，使得系统可以对小型化低功耗手持、便携卫星终端提供天基通信接入服务，极大地拓展了应用市场。例如，全球90%以上客运航班和远洋船舶均已安装Inmarsat-4卫星终端，多国政府在抢险救灾中也普遍配备Inmarsat-4手持机用作应急通信手段。

　　2 L和S频段频率资源状况

　　2.1 ITU频率使用规则

　　国际电信联盟(ITU)在制定无线电频谱使用规则时，将全球划分为三个区[1]，如图1所示，第一区主要为非州、欧洲，第二区主要为美洲，第三区主要为亚太地区。表2中给出了ITU频谱规则中，在L和S频段为MSS业务分配的频率资源情况[1]。

　　从表2中可见，L和S频段为MSS分配的频率资源，包括以下三类：

　　(1)全球频段，共8段(4组)：1 518—1 525 MHz/1 668—1 675 MHz，1 525—1 559 MHz/1 626.5—1 660 MHz，1 610—1 626.5 MHz/2 483.5—2 500 MHz，1 980—2 010 MHz/2 170—2 200 MHz，这些频段在1、2、3区均可使用，目前在轨的大部分MSS卫星系统均集中在这4组频段。

　　(2)二区频段，共4段(2组)：1 930—1 970 MHz/2 120—2 160 MHz，2 010—2 025 MHz/2 160—2 170 MHz，这些频段仅限于2区使用，且其中1 930—1 970 MHz/2 120—2 160 MHz上MSS仅为次要业务，目前尚未有在轨卫星使用这4段频率。

　　(3)三区频段，共2段(1组)——2 500—2 535 MHz/2 655—2 690 MHz，仅限于3区使用，目前印度和日本的MSS卫星系统使用该频段。

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