卫星通信在全球移动通信领域中发挥着越来越重要的作用,其中低轨卫星通信由于具有传输损耗低,通信容量大,时延低等显著优势,已经成为许多国家在卫星通信领域发展的重点。低轨卫星在卫星通信系统当中扮演着基站的角色,其运动速度相较于地面终端非常大,地面终端必须在短时间内完成卫星间的切换。目前卫星通信的主要业务还局限在话音服务等低速率业务上,为了满足卫星通信用户日益增长的多媒体业务需求,将LTE通信机制应用在低轨卫星通信系统中具有重大现实意义。本文通过包含两个卫星基站和一个用户终端的半实物最小卫星通信系统验证了X2切换的执行流程,通过基于NS3设计实现系统级仿真平台以便验证和优化切换算法的性能,论文的主要工作如下:首先,本文基于开源软件库srs LTE进行了二次开发,结合USRP搭建了半实物卫星通信仿真平台进行了链路级仿真,验证了LTE切换流程可以应用在低轨卫星通信系统中,选择切换时延较少的X2切换在低轨卫星通信系统中进行实现。主要实现包括:将ASN.1语言描述的切换信令和编解码函数转换成C语言形式;在e NB侧配置相关测量参数,建立X2接口并实现其控制面和用户面执行逻辑;在UE侧实现测量报告生成功能和切换随机接入功能;在EPC侧实现MME切换信令处理和SPGW数据转发功能。测试结果表明,在低轨卫星信道条件下可以顺利执行X2切换且保证切换前后业务数据传输具有连贯性,测得系统空口间的切换中断时延大小约为184ms。接下来,为了在包含大量用户终端和多颗卫星的低轨卫星场景下开展系统级仿真,达到验证和优化切换算法性能的目标,本文设计实现了基于NS3的低轨卫星移动通信系统仿真平台。具体包括:在STK卫星仿真平台中模拟低轨卫星星座以获取卫星轨道参数文件;在NS3中实现了经纬度坐标系转化为笛卡尔坐标系,以计算星地传输距离从而得出传播时延和路径损耗等信道参数;扩展实现了卫星运动模型,从而对仿真场景中的多颗卫星节点配置相应的运动模型;实现了卫星覆盖范围内大量终端的随机分布函数,用于丰富通信场景以验证切换算法性能。随后,基于仿真平台搭建了仿真环境,对A2A4切换和最强小区切换两种经典算法进行了验证,表明本文搭建的仿真平台能够为研究更优的切换算法提供软件平台支持。