卫星移动通信系统简介共26页文档
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• 小区中心与边缘路损差别大（>35dB） • 空间相关性较弱，分集复用增益明显
12
信道及覆盖特性
卫星移动通信系统
• 信道多为莱斯信道，在严重遮蔽情况下为 多径信道
• 波束覆盖中心与边缘天线增益差别小，用 户接收信号功率差别小（典型值为3dB）
• 波束覆盖内空间相关性较强，分集复用增 益不明显
地面移动通信系统（LTE）
4
通信卫星的分类
按轨道分：同步轨道卫星（GEO），高轨道卫星（HEO），中轨道卫 星（MEO），低轨道卫星（LEO）；
按通信范围分类：国际通信卫星，区域性通信卫星，国内通信卫星； 按用途分类：综合业务通信卫星，军事通信卫星，海事通信卫星，电
视直播卫星，气象卫星等； 按转发能力分类：无星上处理能力，有星上处理能力；
E-UTRAN
卫星移动通信系统
• 接入节点相对较少，1-3颗卫星，若干信 关站，多波束集中式处理
• 用户信号需要通过卫星转发，传输时延大 （约255ms）
地面移动通信系统（LTE）
• 接入节点较多，分布式处理 • 用户直接与eNB连接，传输时延小 • 采用扁平化网络结构，eNB间通过X2接口通信
11
信道及覆盖特性
环境 卫星通信 地面通信
路径损耗指数 2 2~6
卫星移动通信系统
• 信道多为莱斯信道，在严重遮蔽情况下为 多径信道
• 波束覆盖中心与边缘天线增益差别小（典 型值为3dB左右）
• 波束覆盖内空间相关性较强，分集复用增 益不明显
地面移动通信系统（LTE）
• 信道多为多径信道，在开阔场景下可能出现莱 斯信道
16
卫星移动通信关键参数
天线增益
在卫星通信中，一般使用定向天线，其增益G的定义为： 定向天线辐射时接收到的最大功率与无方向性天线辐射时接 收到的功率的比值，单位为dB或dBi。
卫星通信中，使用的喇叭天线、抛物面天线等面天线的增
益可按下式计算：
G
4
• 信道多为多径信道，在开阔场景下可能出现莱 斯信道
• 小区中心与边缘用户接收信号功率差别大 （>35dB）
• 空间相关性较弱，分集复用增益明显
13
组网方式
卫星
卫星移动通信系统
• 波束间干扰严重，实现同频组网难度大 • 波束中心与波束边缘信号强度差别小
（3dB左右），软频率复用增益不明显
地面移动通信系统（LTE）
• 对GEO卫星来说， 通信距离通常大 于36000Km。
信道质量高
• 宇宙空间（真空 状态）。
• 进入大气层后， 相对地面移动通 信而言，受地形、 地物、天气影响 较小。
7
卫星移动通信的特点
优点：
通信电路灵活
• 可在高空、海洋、 沙漠等地带实现 通信。
• 有较高的灵活性。
通信方式多样
始先后租用7颗卫星组成第一代的INMARSAT卫星通信系统，为船只 提供全球卫星移动通信服务。 1992年，澳大利亚用AUSSAT-B卫星提供国内卫星移动通信服务。 1994年~2019年，加拿大和美国联合发射了2颗MAST卫星，建立北 美移动业务卫星通信系统（MAST），计划为陆地、海上和空中移动 用户提供服务。 2019年，全球星（GlobalStar）系统提供全球业务。 2000年，Thuraya卫星发射，当年9月投入运营。 2019年，SkyTerra卫星投入运营，可兼容地面LTE系统。
5
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
6
卫星移动通信的特点
优点：
覆盖范围广
• 波束覆盖半径为
100Km~1000K
m左右。 • 对GEO卫星来
说，3颗卫星即 可实现全球无缝
覆盖。
通信距离远
• 通信费用与通信 距离无关。
卫星移动通信系统简介
制作人：何异舟 最终解释权归何异舟所有
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
2
卫星移动通信概述
利用地球静止轨道卫星或中、低轨道卫星作为中继站，实 现区域乃至全球范围的移动通信称为卫星移动通信。
它一般包括三部分：通信卫星，由一颗或多颗卫星组成； 地面站，包括系统控制中心和若干个信关站（即把公共电 话交换网和移动用户连接起来的中转站）；移动用户通信 终端，包括车载、舰载、机载终端和手持机。
3Hale Waihona Puke 全球卫星通信的发展简史 1976年，世界上第一个卫星移动通信系统Marist （海事卫星移动通信系统）开始商业运营，提供电话和电报服务。 1979年，成立了INMARSAT（国际海事卫星组织），并从1982年开
地面移动通信系统
• 地面系统首先是频率受限， 其次是功率受限，干扰受限。 • 地面系统单小区覆盖范围较 小，典型值为500m-2000m。 • 地面系统多采用线极化天线。 • 应用场景：应用于城市和乡 村等地区公共地面通信。
15
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
• 终端类型多样 （车、船、机载 /小型移动终端）
• 能够迅速将通信 网延至新的区域。
8
卫星移动通信的特点
缺点：
信号传播延迟大
• 单程传播延迟约 270ms。
• 双向通信一问一 答往返延迟约 540ms。
卫星功率受限
• 现有的卫星制造 技术对卫星功率 有限制。
• 过大的功率会降 低卫星使用寿命。
• 可采用同频组网增加频谱利用率 • 可采用软频率复用提高边缘区域吞吐量
14
其它方面差异
卫星与地面移动通信其它方面差异
卫星移动通信系统
• 卫星系统首先是功率受限， 其次是频率受限。 • 卫星系统单波束覆盖范围大 于100Km。 • 卫星系统多采用圆极化天线。 • 应用场景：地面公共通信的 补充，空中，海洋，应急救 灾。用户等级差异明显。
需要先进的空间 电子技术
• 由于卫星与地球 相距数万公里， 加上环境复杂多 变，要把卫星发 射到精确定点的 轨道，并经常保 持较小的漂移， 有很高的难度。
9
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
10
网络结构
EPC
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信道及覆盖特性
卫星移动通信系统
• 信道多为莱斯信道，在严重遮蔽情况下为 多径信道
• 波束覆盖中心与边缘天线增益差别小，用 户接收信号功率差别小（典型值为3dB）
• 波束覆盖内空间相关性较强，分集复用增 益不明显
地面移动通信系统（LTE）
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通信卫星的分类
按轨道分：同步轨道卫星（GEO），高轨道卫星（HEO），中轨道卫 星（MEO），低轨道卫星（LEO）；
按通信范围分类：国际通信卫星，区域性通信卫星，国内通信卫星； 按用途分类：综合业务通信卫星，军事通信卫星，海事通信卫星，电
视直播卫星，气象卫星等； 按转发能力分类：无星上处理能力，有星上处理能力；
E-UTRAN
卫星移动通信系统
• 接入节点相对较少，1-3颗卫星，若干信 关站，多波束集中式处理
• 用户信号需要通过卫星转发，传输时延大 （约255ms）
地面移动通信系统（LTE）
• 接入节点较多，分布式处理 • 用户直接与eNB连接，传输时延小 • 采用扁平化网络结构，eNB间通过X2接口通信
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信道及覆盖特性
环境 卫星通信 地面通信
路径损耗指数 2 2~6
卫星移动通信系统
• 信道多为莱斯信道，在严重遮蔽情况下为 多径信道
• 波束覆盖中心与边缘天线增益差别小（典 型值为3dB左右）
• 波束覆盖内空间相关性较强，分集复用增 益不明显
地面移动通信系统（LTE）
• 信道多为多径信道，在开阔场景下可能出现莱 斯信道
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卫星移动通信关键参数
天线增益
在卫星通信中，一般使用定向天线，其增益G的定义为： 定向天线辐射时接收到的最大功率与无方向性天线辐射时接 收到的功率的比值，单位为dB或dBi。
卫星通信中，使用的喇叭天线、抛物面天线等面天线的增
益可按下式计算：
G
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• 信道多为多径信道，在开阔场景下可能出现莱 斯信道
• 小区中心与边缘用户接收信号功率差别大 （>35dB）
• 空间相关性较弱，分集复用增益明显
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组网方式
卫星
卫星移动通信系统
• 波束间干扰严重，实现同频组网难度大 • 波束中心与波束边缘信号强度差别小
（3dB左右），软频率复用增益不明显
地面移动通信系统（LTE）
• 对GEO卫星来说， 通信距离通常大 于36000Km。
信道质量高
• 宇宙空间（真空 状态）。
• 进入大气层后， 相对地面移动通 信而言，受地形、 地物、天气影响 较小。
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卫星移动通信的特点
优点：
通信电路灵活
• 可在高空、海洋、 沙漠等地带实现 通信。
• 有较高的灵活性。
通信方式多样
始先后租用7颗卫星组成第一代的INMARSAT卫星通信系统，为船只 提供全球卫星移动通信服务。 1992年，澳大利亚用AUSSAT-B卫星提供国内卫星移动通信服务。 1994年~2019年，加拿大和美国联合发射了2颗MAST卫星，建立北 美移动业务卫星通信系统（MAST），计划为陆地、海上和空中移动 用户提供服务。 2019年，全球星（GlobalStar）系统提供全球业务。 2000年，Thuraya卫星发射，当年9月投入运营。 2019年，SkyTerra卫星投入运营，可兼容地面LTE系统。
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主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
6
卫星移动通信的特点
优点：
覆盖范围广
• 波束覆盖半径为
100Km~1000K
m左右。 • 对GEO卫星来
说，3颗卫星即 可实现全球无缝
覆盖。
通信距离远
• 通信费用与通信 距离无关。
卫星移动通信系统简介
制作人：何异舟 最终解释权归何异舟所有
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
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卫星移动通信概述
利用地球静止轨道卫星或中、低轨道卫星作为中继站，实 现区域乃至全球范围的移动通信称为卫星移动通信。
它一般包括三部分：通信卫星，由一颗或多颗卫星组成； 地面站，包括系统控制中心和若干个信关站（即把公共电 话交换网和移动用户连接起来的中转站）；移动用户通信 终端，包括车载、舰载、机载终端和手持机。
3Hale Waihona Puke 全球卫星通信的发展简史 1976年，世界上第一个卫星移动通信系统Marist （海事卫星移动通信系统）开始商业运营，提供电话和电报服务。 1979年，成立了INMARSAT（国际海事卫星组织），并从1982年开
地面移动通信系统
• 地面系统首先是频率受限， 其次是功率受限，干扰受限。 • 地面系统单小区覆盖范围较 小，典型值为500m-2000m。 • 地面系统多采用线极化天线。 • 应用场景：应用于城市和乡 村等地区公共地面通信。
15
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
• 终端类型多样 （车、船、机载 /小型移动终端）
• 能够迅速将通信 网延至新的区域。
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卫星移动通信的特点
缺点：
信号传播延迟大
• 单程传播延迟约 270ms。
• 双向通信一问一 答往返延迟约 540ms。
卫星功率受限
• 现有的卫星制造 技术对卫星功率 有限制。
• 过大的功率会降 低卫星使用寿命。
• 可采用同频组网增加频谱利用率 • 可采用软频率复用提高边缘区域吞吐量
14
其它方面差异
卫星与地面移动通信其它方面差异
卫星移动通信系统
• 卫星系统首先是功率受限， 其次是频率受限。 • 卫星系统单波束覆盖范围大 于100Km。 • 卫星系统多采用圆极化天线。 • 应用场景：地面公共通信的 补充，空中，海洋，应急救 灾。用户等级差异明显。
需要先进的空间 电子技术
• 由于卫星与地球 相距数万公里， 加上环境复杂多 变，要把卫星发 射到精确定点的 轨道，并经常保 持较小的漂移， 有很高的难度。
9
主要内容
• 背景介绍 • 卫星移动通信的特点 • 卫星与地面移动通信的差异 • 卫星移动通信关键参数 • 仿真建模简述
10
网络结构
EPC