同的带宽。
图3. 区群的划分和每个小区带宽的分配
由图中区群和小区的划分可知，将140 个点波束划成20 个子群，每个子群有7 个小区。这里假设用户的优先权相同，每个用户分配的带宽也是一样的。如果每个用户为其提供9.6Kbps 的数据传输速率，运用Nquist 第一准则，对于基带信号，输入序列若采用以
1的Ts波特率进行传输，则所需要的最小传输带宽为件下，基带系统所能达到的极限情况。
1HZ。这是在抽样时刻上无码间串扰的条2Ts那么对于频带传输系统而言,系统不产生码间串扰的最小传输带宽为
1HZ。考虑到实际Ts2HZ。 Ts情况传输系统采用升余弦特性，对于升余弦滚降特性，则所需要的最小传输带宽为
四、天线基础理论概述
天线是无线电通信系统中的最主要部件之一，是决定通信质量的关键设备。天线是通信信号的输入和输出口，其功能是使发射功率有效地转换成电磁波能量，并发射到空间去，同时也将空间接收到的电磁波能量有效地转换为高频信号功率馈送给接收机。在某种意义上说，天线就是一种电磁波能量与高频信号功率之间的转换器。通常，天线的电性能指标可以通过一系列电参数来表征。本节将系统阐述天线的基本电性能参数及其基本分析。
4.1 方向特性
天线的方向特性可以由辐射方向图（Radiation Pattern）和方向性系数来表征。 方向图描述了天线的辐射能量在三维空间中的分布状况，给出了离天线固定的距离上辐射能量随角度的变化。方向图一般可以划分为全向方向图、定向方向图和赋形方向图。图4.是一个典型的天线辐射方向图，实际天线方向图可细分为主瓣、副瓣和后瓣。用来描述天线辐射方向图的参数主要有零功率波瓣宽度（FNBW）、半功率波瓣宽度（HPBW）、副瓣电平（SLL）和前后比（FBR）等。
图4 典型的天线辐射方向
方向性系数D（Directivity）可以描述天线的辐射能量在固定角度内的集中程度，用一个数字定量地表示天线定向辐射能力，通常是指最大辐射方向上的方向性系数。天线在某一方向的方向性系数D(θ,φ)是指该方向辐射强度U(θ,φ)与平均辐射强度有
Uav之比，则
平均辐射强度为
其中，Pr是天线辐射功率，4π是封闭球面的立体角。 则，式可以改为
在最大辐射方向上，其方向性系数与方向图函数关系为：
式中，F(θ,φ)是天线的归一化方向图函数。
4.2 天线效率
真实环境中，天线导体会产生损耗，天线上的介质材料同样也会产生损耗，因此从发射机经过传输线输送给天线的功率并不能完全转换为电磁能量辐射至外部空间。也就是说考虑实际损耗后，天线的辐射功率Pr将小于天线从馈线得到的输入功率PA。用天线效率?A（Radiation Efficiency）来衡量天线能否有效地转换电磁能量，其定义为天线辐射功率Pr与输入到天线上的功率PA之比：
式中，PL表示天线的总损耗。真实环境中发射天线的损耗功率一般包括天线导体中的热损耗、介质材料的损耗、天线附近物体的感应损耗等。
4.3 增益
天线方向性系数和效率结合起来，可以得到表征天线辐射能量集中程度和能量转换效率的总效益的一个参数——增益（Gain）。
天线在某一方向的增益G(θ,φ)是该方向辐射强度U(θ,φ)与天线以同一输入功率向空间均匀辐射的平均辐射强度PA/(4π)之比，即
将式(2-3)和式(2-5)带入后，得到
通常，用最大辐射方向上的增益来表征天线的增益，即G=D?A。 考虑馈线损耗的天线增益称为可实现增益（Realized Gain）。在工程实践中，天线的最大增益系数是比方向性系数更重要的电参量，比较全面地表征了天线的性能，因此成为了衡量天线性能好坏的重要参数之一。
4.4 极化特性
极化用来描述天线在给定方向上远区某一固定位置上电场矢量终端运动轨迹随着时间变化的规律，是天线的一个重要参数。
设有一沿+Z方向传播的无衰减平面波，其瞬时电场矢量可以表示为：
其中，
? ?
式中，
?x和?y分别是沿x和y 方|Exm|和|Eym|分别是沿x 和y方向分量的电场幅度；
分量的电场初始相位；k 为传播常数；?是角频率。根据平面波电场矢量终端随时间运动的轨迹，平面波的极化可以分为线极化、圆极化和椭圆极化。 4.4.1. 线极化
若在x 和y方向分量上的两个电场分量的时间相位差满足
此时，电场矢量的幅度随时间变化，方向与X轴（或 Y轴）的夹角不随时间变化，其终端的轨迹是一条直线，这种极化称之为线极化，对应的波称之为线极化波。 4.4.2. 圆极化
若在x 和y方向分量上的两个电场分量满足
此时，电场矢量的幅度不变，方向以角速度?旋转，电场矢量端点的轨迹是一个圆，这种极化称为圆极化，对应的波称为圆极化波。沿波传播方向观察，电场矢量终端随时间沿逆时针方向旋转时，称为左旋圆极化（LHCP）；顺时针方向旋转时，称为右旋圆极化（RHCP）。 4.4.3 椭圆极化
图5电场矢量的极化椭圆
若在x 和y方向分量上的两个电场分量满足
或者
此时，电场矢量终端的轨迹是一个椭圆，这种极化称为椭圆极化，对应的波称为椭圆极化波。椭圆的长轴和短轴之比称为轴比（Axial Ratio，AR），显然 1?AR???。
椭圆极化更具一般性，包含了线极化和圆极化这两种特殊情况，更为一般地讲，任意极化波可分解为两个相互正交的线极化波或者两个旋向相反的圆极化波。对天线而言，将接收或者发射时所期望的极化称为主极化（Co-Polarization），不期望出现的极化称为交叉极化
（Cross-Polarization）。
一般来讲，我们期望天线能接收或发射与其完全匹配的极化形式。但在实际工程应用中，会出现天线工作极化与信号极化不一致的情况，此时会造成功率损失。为衡量这种损失，将天线实际接收功率与极化匹配下接收功率之比定义为极化失配因子Mismatch Factor）。
?p（Polarization
4.5 有效面积
天线有效面积是在极化匹配和共轭匹配条件下，天线来波的接收功率和入射平面波功率密度之比。天线在无耗情况下，最大接收方向的有效接收面积，称为最大有效接收面积，即
4.6 阻抗特性
天线与馈线之间的阻抗匹配问题由天线的输入阻抗（Input Resistance）来表征，可用输入端口处的电压和电流的比值表示，即
Rin为天线输入阻抗实部（Real Part）X，称为输入电阻，对应有功功率；in为天线
输入阻抗的虚部（Imaginary Part），称为输入电抗，对应无功功率。
4.7 工作带宽
天线的带宽是指满足天线主要性能指标（阻抗、增益或半功率波瓣宽度等）时的频率范围，一般用相对带宽或倍频带宽来表示。 天线的绝对带宽（值定义为天线的相对带宽，即
fmax?fmin）与中心频率的比
工作频带的最高频率与最低频率的比值定义为天线的倍频带宽，即
窄带天线的工作带宽一般采用相对带宽来表示，而超宽带天线的工作带宽则采用倍频带宽来表示。
五、基于LTE的卫星通信
5.1 卫星移动通信网络体系架构
目前，基于卫星的空间段通信部分和日益完善的地面段通信部分组成了一个完整的复杂混和体系结构，如图6 所示。