和地面通信系统相比，平流层平台发出的电波具有可视直线传播的特性，天线发出的电波能量可以较好地集中于平台覆盖区中的某一个蜂窝小区。采用发射电波轮流扫描各个蜂窝小区的方式，可以用较小的天线发射功率，方便地实现多波束天线工作方式。同时，也减轻了通信系统中多径效应的影响。平台发射的电波可以用周期性固定时间间隔的方式扫描每一个蜂窝小区，也可以用不定周期的随机方式扫描某一个蜂窝小区。前者适用于对通信延时有比较高要求的实时通信业务，如电话、电视等。而后者则适用于非实时要求的通信业务，如因特网接入等。当平台的波束指向某一个蜂窝小区时，该蜂窝小区内的用户终端和平台的机载通信设备间便产生信息的交换。而在两次扫描的间隔期间，通信平台和地面用户终端将把下一次需发射的信息存储在各自的缓冲寄存器里，直至收到平台上的控制信号显示平台的天线波束正指向该蜂窝小区后，才以高速方式将蜂窝小区用户终端缓冲寄存器里的内容送出，同时高速接收平台一侧发来的信号。如果蜂窝小区数量较多，一个天线波束无法满足对时延及容量的要求，则可以用两个或更多个波束用交叉扫描方式来实现。
另一种波束扫描方式是采用一个主波束担任信息传递，另一个副波束用来检测和发现向平台发出呼叫的蜂窝小区。检测波束以快速扫描方式对所有蜂窝小区进行依次扫描，一旦发现发出呼叫信号的目标，则引导主波束对准该蜂窝小区，接收该小区的上行信号。
按使用频率与用途划分，平流层通信系统可分为使用2GHz频率、面向移动的语音信息传输并与第三代地面移动通信系统体制兼容的平流层移动通信系统以及使用47/48GHz、面向高速宽带数据传输的平流层宽带通信系统。
1．2GHz平流层移动通信系统
装有2GHz相控阵天线的通信平台可以为1000km直径范围内的上百万用户提供宽带移动业务。天线阵作为一个“高天线塔”发射数以百计甚至上千计的波束并可多次复用频率，这就等于在地面建造了成百上千的地面天线塔。这样，采用2GHz范围内频率的标准分配，一个通信平台加上几个地球站就为覆盖范围内上百万蜂窝和固定话音设备提供移动业务。系统不断地动态分配容量，使系统容量指向需要的地方，从而避免业务量大的地区出现业务阻塞。
使用平流层通信系统，任何一个国家或地区无需建造昂贵而麻烦的天线塔就可建立一个完整的蜂窝系统，或者为满足扩展业务的需要而采用平流层通信平台来补充现有的天线塔系统。通信平台小系统可以用非常低廉的造价完成，这为各国家和地区在地面覆盖区实现第三代移动通信提供了一种令人振奋的新方法。此外，与地面天线塔和通信平台2GHz传输系统均兼容的用户设备将我们的平台无缝集成到全球通信网络中。
2．47/48GHz平流层宽带通信系统
装有47 GHz负载的平流层通信平台位于主要城市上空21km左右，它能为覆盖范围19 000km提供业务。该系统可以为各种固定的、便携的以及移动的终端提供数字电话、传真、电子邮件、可视电话、因特网接入等各种服务。由于使用频率为毫米波，可使用高增益小尺寸天线。例如，直径数厘米的片状天线，其增益可达20dBi以上，对大部分固定或便携式用户终端，可提供传输速率为25Mbit/s的服务。对于使用较大天线尺寸和较高天线增益的地面站，传输速率可达数百Mbit/s，而对于较难使用高增益天线的汽车移动电话等快速移动用户终端，则可以提供传输率为144kbit/s的服务。通信平台的机载设备可以是简单的多频转发器，也可以是ATM交换机。用户信号直接发射到平台上进行机载交换，然后传递给平台支持的其他用户。也可以通过地球站寻找路由，进入公共网络如PSDN。
工作频率为60GHz、传送速率达51.8Mbit/s的毫米波宽带室内无线局域网已经研制开发成功，而可以扩展到室外的毫米波宽带无线接入网络系统也正在研究开发中，预期和光纤主干网配合形成光纤/无线融合高速宽带通信网络。同时，面向平流层通信平台的无线宽带通信技术以及光纤/无线通信融合技术也正在研究开发中。通过拥有宽带无线传输能力的卫星与多个平流层平台之间的激光通信互联，可以在空中形成一个立体的超高速、长距离全球骨干数字通信网。为此，平流层平台的机载通信设备里应该包含ATM交换机以及光通信设备，以便实现和邻近的平台或卫星的数据传输。