道数是
Ssat Bsat N N蜂窝制＝Nclust Nch ScellBc K
与单波束情形相比，采用蜂窝频率复用
使信道数增加了G倍
N蜂窝制 Ssat G ＝ N单区制 ScellK
如果相邻簇中的干扰小区到被干扰
小区距离相同，则称为规则的小区 频率复用，此时K不可能是任意的，
它一定满足下式
图7-3 小区的形状不一定是圆的
第一层的小区
R R
3R
第二层的小区 第三层的小区
3 小区面积 3R 2 2
图7-4 正六边形蜂窝小区模型
7.2 频率复用
7.2.1星内的频率复用
小区频率复用的意思就是说，在某个小区
内使用的频率资源也可以被其它小区同时
使用。
FDMA系统进行频率复用的方法一
般是把总的频率资源分割为K组，在 覆盖范围内每K个邻近的小区组合成
第七章：卫星通信系统与 技术
组长：孙亚伟 成员:宋宇、史宝通、王锦程、 李博、韩莉、刘海英、徐晨、王灿、
第七章 卫星蜂窝移动系统
72.1 卫星蜂窝的概念
7.2 频率复用
7.3 同信道干扰
7.4 系统结构 7.5 网络控制 7.6 切换 7.7 业务容量
7.1 卫星蜂窝的概念
采用多波束进行频率复用就形成了
向的角度是 i ，那么这个干扰用户产生 的干扰功率是
Pi I i G i Li
于是总的信号干扰功率比，或简称信扰
比为
Pc G c Lc C C I Pi I i G i i i Li
1 0.9 0.8 0.7
累积分布
0.6 0.5 K=3 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -10 0 10
一个簇。
f1 f1 f1 f3 f1 f3 f2 f2 f1 f3 f1 f3 f3
f2 f2 f3 f1 f2 f3 f2
f1 f1 f1 f1
f1 f2
f1 f1
K=1 一个簇
f1 f3 f1 f3 f2 f4 f2 f4 f1 f3 f1 f3 f2 f4 f2 f4 f5 f4 f6 f1 f3 f5 f7 f2
北
……
西 轨道16 轨道17 轨道1 轨道2
图7-10 奇数极轨时的频轨道16 轨道17 轨道1 轨道2
图7-11 奇数极轨时的频率复用，1轨道自南向北
7.2.3 CDMA的频率复用
CDMA系统的技术基础是扩频，由于
扩频固有的强抗干扰能力，所有频率 资源可以在所有小区中重复使用，因
相 对 轴 线 方 向 的 天 线 增 益 （ dB）
-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -60
-40
-20 0 20 偏离轴线方向的度数
40
60
图7-6 点波束天线的方向增益
如果第i个干扰用户的发射功率是Pi，自
干扰用户到被干扰卫星的路径损耗是Li，
干扰用户的位置偏离被干扰波束轴线方
k 1,2,,6
使用相同频率的两个小区的中心距离叫
做同频复用距离。在规则复用模式下， 最小的同频复用距离是
D R 3 m 2 n 2 mn 3K R


图7-7 不规则的频率复用模式（K＝5）
7.2.2星间频率复用
对于 FDMA/TDMA 系统，在这两个波束
内使用相同的频率就会造成严重的同信 道干扰。因此，有必要在频率上对两颗 卫星的波束进行分隔。
卫星蜂窝覆盖的概念，如图7-1所示。
波束
卫星覆盖区
蜂窝小区
图7-1 卫星蜂窝覆盖
在一个卫星波束所覆盖的地球表面上，
将信号接收强度相同的点连起来就构成 了一个电平等高线，小区的边界就是一 个电平等高线，不同电平的等高线将形 成不同半径的同心圆。
3dB
12dB
27dB
图7-2 不同信号电平构成的等高线
干扰用户
Li Pi
i i
Lc
Li
干扰用户
Pi
c
Pc
被干扰用户
图7-12 上行链路的同信道干扰
点波束天线的一种典型方向图
J 3 u J1 u G Gmax 36 3 u 2u
sin u 2.07123 sin 3dB
2
0 -10
同一轨道上的不同卫星在地面形成的覆盖区
卫星在地面的轨迹
后一卫星的波束 使用第二组频率
前一卫星的波束 使用第一组频率
图7-8 相邻的卫星使用不同的频率
卫星在地面的轨迹
卫星覆盖区的后 半部分波束使用 第二组频率
卫星覆盖区的前 半部分波束使用 第一组频率
图7-9 每颗卫星的前半部分和后半部分使用不同的频率
K=4
K=7
20 C/I (dB)
30
40
50
图7-14 上行C/I的典型分布特性
Pi
Pc
Pi Li
i
Lc Li
K m m n n
2
2
m n
m n
图7-6 规则的频率复用模式（K=7,m=2,n=1）
m
n
如果PO是某个小区内的一个点，其坐标
可用复数标记为 P x jy ，则相邻6 0 个簇内与PO对应的6个同频小区中对应点 的坐标是：
j jk 3 3 Pk x jy 3R m ne e
时总共可以提供的信道数为
Bsat N单区制＝N Bc
采用多个点波束时，若每个小区的面积为 Scell ，
则总共有个小区 Ncell
Ssat Ssat N ， clust 个簇， Scell Scell K
Bsat 每个簇都有 N ch N 个业务信道，每个小区中 Bc N ch N 的信道数是 c ，此时总共能提供的业务信 K
K=3
f6 f5 f4 f6 f1 f4 f3 f7 f1
f7 f2 f3 f5 f2 f4 f6 f1 f3 f7 f2
K=4
K=7
图7-5 频率复用模式
假设某一颗卫星所覆盖的总面积为Ssat，
卫星可用的总带宽是Bsat，每个载波占用
的带宽是Sc，每个载波可以提供N个业务
信道，那么整个卫星只用一个波束覆盖
此CDMA的频率复用因子是K=1。
7.3 同信道干扰
对于FDMA/TDMA系统，同信道干扰决 定了复用因子K的设计。对于CDMA系统，
虽然频率复用的问题存在，但同信道干
扰与其容量密切相关。
7.3.1 FDMA/TDMA系统
中的同信道干扰
干扰源主要来自同一卫星的其它同频 波束，也有可能来自其它卫星。