铱(Iridium)系统的通信体制

铱系统已经是很老的系统了, 但对于我们深刻了解低轨卫星通信系统还是很有帮助的, 窥一斑而知全豹.
铱系统是世界上第一个LEO全球卫星移动通信系统. 1995年1月获得美国联邦通信委员会看许可, 1997年5月发射第一颗卫星, 1998年5月完成星座布置. 1998年11月即开始运营.

铱系统是一个网状的通信系统, 这意味该系统不存在中心节点, 卫星和信关站都是i信息交换节点, 而且铱系统还具有星间链路, 加上其卫星星上处理和交换能力, 用户之间可以直接利用卫星网络进行通信. 下面介绍铱系统的三种链路.

1. 用户链路 user link
   用户链路,用于卫星和用户之间的通信, 采用L频段, 频率为1616-1625.5 MHz.
   采用右旋圆极化, QPSK调制和卷积码.
   多址方式为FDMA/TDMA/SDMA/TDD(时分双工)

该系统利用66颗工作卫星和每颗星上的48个点波束(16*3, 3个相控阵, 每个相控阵16个点波束), 相邻12波束使用一组频率进行SDMA空分再用(也就是12色reuse).
这里空分再用是SDMA, 和空分多址一个意思. 再用不是复用multiplex, 而是reuse.

每个点波束内, 频带被分为许多条TDMA信道, 每条TDMA载波使用时分双工TDD方式, 即同一个用户的上行链路和下行链路分别处在同一条TDMA载波的同一帧的不同时隙(分帧)内.

每条TDMA载波的速率为50kbps, 分配带宽为41.67kHz(31.5KHz是载波带宽, 其他部分是保护带宽).

每个TDMA帧长为90ms, 包含4个8.64ms的上行链路时隙和4个8.64ms的下行链路时隙. 每个时隙之间还有保护时隙(每个保护时隙2.61ms, 共8个保护时隙, 总计20.88ms)

因此每条TDMA载波可以支持4条全双工信道, 每条信道速率约为4.8kbps

用户链路总带宽为10MHz, 每个载波占用41,67KHz(含保护带宽), 因此共有约(10 000/41.67 =)240个载波频点.

一个卫星有48个点波束, 12色再用, 所以每个载波可以被重复使用4次(48/12)

而每条载波支持4条全双工信道,所以每颗卫星最多可以提供24044 = 3840个信道.

或者这样算, 12色复用, 每个点波束分10MHz/12的子频带
10Mhz/(12 * 41.67khz) = 20 个载波频点
所以一个波束最多提供204 = 80个信道
8048 = 3840个4.8kbps的信道

2. 馈电链路 feeder link

feeder link 采用Ka波段
下行19.4-19.6GHz
上行 29.1- 29.3GHz

QPSK调制
均采用右旋圆极化

1/2的卷积编码和软判决维特比译码

编码后数据速率6.25Mbps

多址方式 TDM/FDMA

上下行均 100MHz

3. 星间链路 inter-satllite link