手机直连卫星的关键指标与挑战有哪些？

以下内容是对手机直连卫星的关键指标和主要挑战简单介绍。

对于手机直连卫星模式来说，因手机采用全向 天线、发射功率较小、频率资源有限，其关键技术 指标取值有别于 VSAT 终端，也不同于手机接入地 面移动通信网络时的情况。手机直连卫星的关键技 术指标如下：

峰值速率 ：手机直连卫星系统受终端天线增益、发射功率 等因素的影响，造成上下行速率受限，其峰值速率 相比 VSAT 终端或接入传统地面移动网络的终端而 言有较大的降低。

频段带宽： 手机直连卫星系统，受无线传播特性以及终 端天线形式等因素的影响，一般工作在低频段，如 1GHz以下频段、L或S频段。按照国际电信联盟（ITU） 的规划，在 1GHz 以下频段、L 波段和 S 波段，为卫 星移动业务分配的频段带宽分别在 6MHz、41MHz 和 50MHz 以 内（ 除 在 2 区内的 2120~2220MHz 频段外）；在 C 波段内，没有为普通卫星移动业 务（不包含卫星水上移动业务和卫星航空移动业 务）分配频率。对于运营商来说，可用于卫星移动 业务的低频段的带宽更低，远低于为 5G 新空口（ NR）以及传统高通量卫星通信分配的频段带宽。

频谱效率 ：由于手机直连卫星系统功率受限，低信噪比导 致高阶调制难以应用。同时卫星距离地面较远，传 统的多输入多输出（MIMO）系统难以用于单星增加 容量，因此这些因素都会限制手机直连卫星系统的 频谱效率。

多普勒频偏 ：LEO 卫星由于运动速度快，因此会带来较大的 动态特性。即便是在较低的 L 和 S 频段，低轨卫星 带来的多普勒频偏也有数十千赫兹。

受手机天线增益、手机发射功率、频率资源和 通信监管的约束，手机直连卫星面临如下主要挑战：

低信噪比对速率影响 ：低信噪比造成传输速率低、可靠性差，需要每 个物理信道都能适应低信噪比场景。

高动态对时频同步影响 ：卫星的高速运动带来较大的多普勒频偏和多普 勒变化率；星地间长距离造成较大的传输时延，而 且时延随着卫星运动快速变化；上述因素均对时频 同步产生影响，需要手机具备高动态时频同步能力。

星地间频率协调问题： 目前可用于卫星移动通信的业务的频率资源受 限，特别是 L、S 频段，几乎没有新的可用于卫星 移动通信的频率资源。地面移动网络占用了大量的 Sub-6GHz 频段。手机直连卫星的星地融合通信需 要在低频段为地面通信和卫星通信划分相关频带， 通常有两种方式：一种方式是地面通信和卫星通信 各自沿用目前 ITU 划分的频段，避免相互干扰，但 是这种方式未必现实，因为现有可用于卫星通信的 低频段几乎已全部被占用，很难挪用出来用于星地 融合通信；另一种方式是卫星移动通信借用地面蜂 窝网的频段，在星地融合通信网络部署方面根据干 扰准则统一规划、统一部署、统一管理，但这种方式 存在频段使用合规性问题，需要 ITU 各参与单位形 成共识，可能存在共识难以达成的风险，造成星地融 合通信频段共享仅在某些特定区域可以实施的局面。

移动性管理方面挑战： 手机直连卫星在扩展网络覆盖范围及服务空间 的同时，也带来了服务地域区分、法规约束等新问题。 需要网络侧精准地获取手机的位置，并据此选择对 应的、合法的核心网为之服务，以满足当地的法律 法规及监管的要求。