卫星系统基础设施

• 许多项目组使卫星基础设施能够工作。需要进行详细检查以了解整个系统的运行。
• 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

• 一旦移动系统和卫星之间使用 LOS 波束建立联系，使用地球表面的底层硬件骨干网络，几乎可以访问世界上的每个人。
• 卫星由位于地球表面的基站 (BS) 控制，基站充当网关。
• 卫星间链路可用于将信息从一颗卫星中继到另一颗卫星，但它们仍由地面 BS（也称为地球站或 ES）控制。
• 卫星波束的照射区域，称为覆盖区，是移动用户可以与卫星通信的区域；使用许多波束来覆盖广阔的区域。
• 此外，卫星不断绕地球旋转，并且波束可能会因其他飞行物体或地球表面地形而暂时受阻。因此，使用称为分集的冗余概念，通过多颗卫星传输相同的消息，如上图所示。
• 路径分集背后的基本思想是提供一种机制，该机制可以组合沿不同路径传播的两个或多个相关信息信号（主要是同一副本），因此具有未校正的噪声和/或衰落特性。 两种信号的这种组合提高了信号质量，这使接收器可以灵活地选择更好的质量信号。

• 主要关注的是路径分集，尽管其他形式的分集（例如天线，时间，频率，字段或代码）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。
• 可以使用位于地球上的 MS 或 BS 来启动使用分集。 来自 BS (ES) 的分集请求使 MS 可以找到并扫描未遮挡的卫星寻呼信道以进行畅通的通信。
• 即使 BS 知道 MS 的位置，BS 也无法检测或确定这种情况。 使用卫星路径分集可能主要是由于以下情况

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义的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。 信号质量是诸如仰角、可用容量、MS 的当前移动模式或预期的未来需求等参数的函数。
3. 备用选项：当 MS 检测到阈值交叉时，可以选择一个信道并将其保留为备用信道以实现分集。 仅当主要信道受阻时才使用这种备用信道。 由于分集的使用被认为是罕见事件，因此几个 MS 可以共享同一个备用信道。
4. 紧急切换：每当 MS 与卫星的连接丢失时，MS 与卫星都会丢失； 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 执行的功能类似于蜂窝无线系统的 BSS。
• ES 会跟踪该区域中的所有 MS，并控制无线电资源的分配和取消分配。 这包括在 FDMA 中使用频带或信道、用于 TDMA 的时隙、用于 CDMA 的代码分配。
• MSC 和 VLR 都是 BS 的重要组成部分，并提供与蜂窝网络相似的功能。
• 数据库 EIR（设备标识注册）、AUC（身份验证中心）和 HLR 也执行与传统无线系统相同的操作，并且是整个卫星系统不可或缺的一部分。
• HLR-VLR（归属位置寄存器-访客位置寄存器）对支持移动性管理的基本过程。
• BS 处还维护一个卫星用户映射寄存器 (SUMR)，用于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，考虑到大多数智能和决策过程都是由 BS 执行的，因此可以将卫星视为具有全球覆盖范围的中继站。
• 这些 BS 还通过适当的网关连接到 PSTN（公共交换电话网络）和 ATM 骨干网，以便可以将呼叫路由并建立到常规家用电话以及蜂窝设备。
• 与蜂窝无线网络相比，卫星系统中存在多种其他切换情况，这主要是由于卫星的移动和更广的覆盖范围。 各种类型的切换可以概括如下

1. 卫星内切换：由于 MS 相对于卫星的相对移动，因此可能存在从一个点波束到另一个点波束的切换，因为 MS 需要位于覆盖区内才能与卫星通信。 因此，MS 移动到另一个波束的覆盖区路径，则会发生卫星内切换。
2. 卫星间切换：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，可能会在 BS 控制下从一颗卫星切换到另一颗卫星。
3. BS 切换：可能需要重新排列频率，以平衡相邻波束中的流量或与其他系统的干扰。 在某些情况下，由于它们相对位置，卫星控制可能会从一个 BS 更改为另一个 BS。 这可能会导致 BS 级别的切换，即使 MS 仍可能位于当前卫星的覆盖区中。
4. 系统间切换：可能会从卫星网络切换到地面蜂窝网络，这会更便宜并且延迟更低。