卫星系统基础设施

• 有许多项目组可以使卫星基础结构正常工作。需要详细检查以了解整个系统的操作。
• 下图显示了卫星系统的示例图表示, 其中明确显示了许多组件：

• 一旦使用LOS光束在移动系统和卫星之间建立了联系, 就可以使用地球表面上的基础硬件骨干网访问世界上几乎每个人。
• 卫星由位于地球表面的基站(BS)控制, 该基站用作网关。
• 卫星间链接可用于将信息从一个卫星中继到另一颗, 但它们仍由地面BS(也称为地球站或ES)控制。
• 卫星波束的照亮区域(称为覆盖区)是移动用户可以在其中与卫星进行通信的区域；许多光束用于覆盖大范围。
• 此外, 卫星不断绕地球旋转, 并且由于其他飞行物体或地球表面的地形, 光束可能会暂时被遮挡。因此, 如上图所示, 被称为分集的冗余概念用于通过多个卫星发送同一消息。
• 路径分集背后的基本思想是提供一种机制, 可以组合沿不同路径传播的两个或更多相关信息信号(主要是同一副本), 从而具有未校正的噪声和/或衰落特性。两个信号的这种组合改善了信号质量, 这使接收器能够灵活地选择质量更好的信号。

• 主要兴趣在于路径分集, 尽管其他形式的分集(例如天线, 时间, 频率, 场或代码)也是可能的。路径分集将取决于用于发送和接收消息的技术。
• 分集的使用可以由位于地球上的MS或BS发起。来自BS(ES)的分集请求使MS能够定位和扫描无阴影的卫星寻呼信道, 以确保通信畅通。
• 即使BS知道MS的位置, BS也无法检测或确定这种情况。卫星路径分集的使用可能主要是由于以下条件：

1. 仰角：较高的仰角可减少阴影问题。一种方法是在仰角小于预定阈值时启动路径分集。
2. 信号质量：如果平均信号电平(以DB为单位), 质量(以BER为单位)或衰落持续时间超过某个阈值, 则可以使用路径分集。信号质量是参数的函数, 例如仰角, 可用容量, MS的当前迁移模式或预期的未来需求。
3. 备用选项：每当MS检测到阈值交叉时, 就可以选择并保留一个信道作为备用以进行分集。仅当主频道被阻塞时才使用这种备用频道。由于使用分集被认为是罕见的事件, 因此多个MS可以共享同一备用信道。
4. 紧急切换：MS与卫星的连接丢失时, MS与卫星的连接丢失； MS尝试进行紧急切换。

卫星系统架构

通用卫星系统架构：

• ES(BS)构成整个系统控制的核心。 ES执行类似于蜂窝无线系统的BSS的功能。
• ES跟踪位于该区域的所有MS, 并控制无线电资源的分配和取消分配。这包括使用FDMA中的频带或信道, TDMA的时隙, CDMA的代码分配。
• MSC和VLR都是BS的重要组成部分, 并提供类似于蜂窝网络的功能。
• 数据库EIR(设备标识寄存器), AUC(身份验证中心)和HLR还执行与常规无线系统中相同的操作, 并且是整个卫星系统的组成部分。
• HLR-VLR(归属位置寄存器-访问者位置寄存器)对支持移动性管理的基本过程。
• 在BS处还维护有一个卫星用户映射寄存器(SUMR), 以记录所有卫星的位置并指示分配给每个MS的卫星。
• 所有这些系统都与BS相关联, 以最大程度地减少卫星的重量。
• 实际上, 鉴于大多数情报和决策过程是由BS执行的, 因此卫星可被视为覆盖全球的中继站。
• 这些BS还通过适当的网关连接到PSTN(公共交换电话网)和ATM骨干网, 以便可以路由和建立到普通家用电话和蜂窝设备的呼叫。
• 与蜂窝无线网络相比, 卫星系统中存在几种其他情况下的切换, 这主要是由于卫星的移动和更广泛的覆盖范围。各种类型的切换可总结如下：

1. 卫星内切换：由于MS相对于卫星的相对运动, 可能会从一个点波束切换到另一个点波束, 因为MS需要位于覆盖区域才能与卫星通信。因此, MS移至另一束的足迹路径, 将发生卫星内切换。
2. 卫星间越区切换：由于MS是移动的, 并且大多数卫星不是地球同步的, 因此波束路径可能会定期更改。因此, 在BS的控制下, 可能存在从一颗卫星到另一颗卫星的切换。
3. BS越区切换：可能需要重新安排频率, 以平衡相邻波束中的业务或对其他系统的干扰。在某些情况下, 由于其相对位置, 卫星控制可能会从一个BS变为另一个。即使MS可能仍在当前卫星的覆盖范围内, 这也可能导致在BS级别进行切换。
4. 系统间切换：可能会有从卫星网络到地面蜂窝网络的切换, 这种切换会更便宜且延迟更短。