【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
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,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,低轨卫星通信频段也在向 Ka、Q/V 或