低轨卫星传播特性仿真与分析

【摘要】低轨卫星网络是未来6G突破地面网络限制、构建空天地一体化信息网络的重要组成部分，低轨卫星信道的传播特性是星地网络融合频率共存和系统设计的重要基础。首先介绍了低轨卫星信道特性的影响因素，并重点介绍大尺度损耗；然后重点仿真对比了高、低频段星地链路的大气、降雨等因素对传播损耗的影响，并给出Q/V频段的链路预算数据；最后基于搭建的低轨卫星信道仿真平台，分析了Q/V频段星地通信的覆盖时间百分比、载噪比等通信质量指标，为毫米波频段低轨卫星的通信链路设计提供参考。

【关键词】空天地一体化；低轨卫星信道传输特性；大尺度损耗

0 引言

随着5G全面投入商用，新一代移动通信系统（6G）的需求和关键技术已经成为学术界及工业界的研究焦点。为了提供相比5G更广的覆盖范围，6G网络将突破地面网络限制，实现天基卫星网络和地面蜂窝网络等多个异构网络的融合[1-2]，因此空天地一体化信息网络成为6G网络发展的核心方向之一。目前，包括ITU、3GPP在内的国际标准化组织已经专门成立工作组来推动空天地一体化业务。低轨卫星具有（LEO, Low Earth Orbit）传输时延小、制造成本低等优势，被认为是6G星地融合网络的重要组成部分。截至目前，国内、外多家公司包括SpaceX、One Web、“虹云”、“鸿雁”等[3-6]宣布将计划发射数千颗中低轨卫星，构建天基卫星网络。

低轨卫星信道，尤其是星地链路的传播特性，是星地融合网络频率规划、共存和系统设计的重要前提。与地面移动通信相比，低轨卫星信道因传输距离长，且经过大气层，导致信号损耗严重，从而影响信号覆盖质量。同时，随着频谱资源越来越紧张ÿ

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