卫星作为空天网络的组成部分,在全球移动通信领域中发挥着越来越重要的作用,对卫星通信系统的仿真与研究极具现实意义。在3GPP RAN会议上,非地面网络的解决方案已被纳入第五代移动通信（5G）标准,旨在弥补地面网络在信号覆盖、服务质量等方面的不足,5G NTN指出了非地面网络应用地面体制应关注的要素,包括移动性、链路预算、小区模式、服务连续性、频率规划、无线资源管理等,本文结合以上要素,以4G、5G为切入点,设计并实现了多波束卫星通信仿真平台,完成了以下工作:首先基于链路预算完成星地链路设计,涉及指标包括卫星发射功率、用户接收增益、通信时延与链路损耗、多波束天线的增益。前两个指标可以根据卫星星座系统与地面接收机实际值设定;时延、链路损耗与星地距离相关,通过获取北美防空联合司令部近期在Celes Trak公布的与卫星运动参数有关的星历文件,构建SDP4/SGP4模型,得到对应时刻卫星坐标,根据地面终端的分布可进一步得到星地距离;天线增益的大小与用户偏移“天线最大增益指向”的角度大小有关,该角度由波束中心点、用户坐标与卫星的连线决定,设计波束天线模型,可得到给定角度对应的增益强度,此外,通过波束中心点的运动建模可以模拟波束最大增益指向的变化。链路预算使得用户与卫星可以接入并通信。其次,多波束卫星通信系统中,卫星作为基站,一个波束作为一个小区,波束间切换需要建立X2接口,大量不必要连接的建立将占用接口资源,导致仿真系统效率低下,本文提出“波束小区间建立邻接关系,卫星基站间建立星间X2链路”的方案,对地面移动通信中切换流程与信令内容的适应性改进,卫星作为波束管理实体处理与转发下属所有波束的信令消息,实现同一卫星下波束切换,通过X2链路完成星间交互,实现不同卫星间波束的切换,使多波束通信仿真系统满足服务连续性。最后,通过频率复用方案的设计检验并优化系统性能。针对卫星波束覆盖区内参考信号强度等高线的不同分布,卫星内外层波束确定边缘用户的阈值有所区别,设计不同的边缘用户的功率。此外,边缘用户占比差异较大,资源请求数目变化较大,本文基于MAC层频谱资源调度模块的反馈,设计了新的资源调度流程,对软频率复用方案中的边缘频带进行扩张或收缩,基于边缘用户测量的结果得出干扰区资源块的干扰等级,选择受干扰程度最小的波束分配相应频谱资源,考虑干扰的同时提高了资源利用率,验证了仿真平台的可用性与高效性。本文设计实现的多波束卫星通信仿真系统可以完成多种卫星星座的运动仿真、多波束仿真、用户分布仿真,具备同一卫星下波束切换与不同卫星间波束的切换功能,满足服务连续性,针对多波束卫星通信系统的特点,通过对多波束动态软频率复用方案的设计,检验并提升了仿真平台的性能。