1、a，1，通信衛(wèi)星鏈路計(jì)算，山東大學(xué)，a，2，執(zhí)行摘要，衛(wèi)星鏈路解釋及其研究目的衛(wèi)星鏈路的分類影響衛(wèi)星鏈路的任務(wù)衛(wèi)星鏈路計(jì)算的幾個(gè)因素典型衛(wèi)星通信系統(tǒng)的鏈路計(jì)算實(shí)例，a，3，衛(wèi)星鏈路解釋及其研究目的衛(wèi)星通信的顯著特點(diǎn)是通信距離長(zhǎng)，傳播過(guò)程中電磁波衰減大。僅自由空間的損失就達(dá)到200分貝，地球站接收的信號(hào)通常只有幾微瓦。因此，噪聲在衛(wèi)星通信中的影響是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。鏈路計(jì)算的目的是盡可能有效地在兩個(gè)地面站之間提供可靠和有效的連接手段。為此，當(dāng)發(fā)送站發(fā)送的信號(hào)到達(dá)接收站時(shí)，它必須具有足夠高的電平，并且必須保證必要的服務(wù)質(zhì)量，而不管總噪聲對(duì)通信質(zhì)量的影響如何。鏈路所需的載波噪聲比由下式表示。這取決

2、于具體的系統(tǒng)和系統(tǒng)的使用。載波噪聲比與傳輸功率、兩端天線增益、傳輸過(guò)程中的各種損耗、噪聲和干擾、氣象條件等因素有關(guān)。4、衛(wèi)星鏈路的分類，衛(wèi)星鏈路通常分為三類，即：固定衛(wèi)星服務(wù)通信鏈路；移動(dòng)通信衛(wèi)星鏈路；星際衛(wèi)星鏈接。5、衛(wèi)星鏈路計(jì)算的任務(wù)，衛(wèi)星通信鏈路計(jì)算通常分為兩類：1。了解轉(zhuǎn)發(fā)器和地球站的基本參數(shù)，計(jì)算地球站可以獲得的載波噪聲比和應(yīng)該發(fā)射的信號(hào)。系統(tǒng)容量的計(jì)算，即一個(gè)中繼器可以容納多少載波(信道)，通常是從功率的角度和頻帶的角度來(lái)計(jì)算的，兩個(gè)結(jié)果取最小的一個(gè)。功率角：一般根據(jù)應(yīng)答器總數(shù)和每個(gè)載波要求；帶寬角度：根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的總帶寬和每個(gè)載波所需的帶寬。2.了解中繼器的基本參數(shù)，并確定天線尺寸

3、、接收器噪聲性能、傳輸功率等。根據(jù)接收機(jī)的輸出信噪比或?qū)Φ囊?或?qū)Φ囊笥砷T(mén)限和門(mén)限容差提出)。影響衛(wèi)星鏈路質(zhì)量的主要因素如下：自由空間傳播損耗；鏈接中的各種噪音；電離層的法拉第效應(yīng)：降雨損失；多路徑和陰影掩蔽效應(yīng)；多普勒頻移；各種互調(diào)干擾。a，7，衛(wèi)星鏈路計(jì)算，發(fā)射機(jī)，接收機(jī)，衛(wèi)星，上行鏈路載波噪聲比，下行鏈路載波噪聲比，互調(diào)，干擾載波噪聲比，待發(fā)射信號(hào)，接收信號(hào)，國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)(CCIR)規(guī)定衛(wèi)星通信系統(tǒng)用作洲際通信的標(biāo)準(zhǔn)鏈路模型。鏈路模型：地球站-衛(wèi)星-地球站，a，8，通常衛(wèi)星鏈路由三部分組成：上行鏈路計(jì)算；下行鏈路計(jì)算；交換和干擾鏈路計(jì)算。其中它是真值，而不是分貝值，所以我們必

4、須注意計(jì)算。它們將在下面單獨(dú)討論。衛(wèi)星鏈路計(jì)算，a，9，介紹幾個(gè)關(guān)鍵因素，在計(jì)算衛(wèi)星鏈路之前，介紹幾個(gè)必要因素：天線增益g；衛(wèi)星天線增益，地面站天線增益，天線增益，天線直徑，天線效率，天線接收的無(wú)線電波長(zhǎng)，a，10，幾個(gè)關(guān)鍵因素的介紹，2。自由空間傳輸損耗(通信距離方程)在衛(wèi)星通信中，無(wú)線電波主要在大氣層外的自由空間中傳播，而大氣層只占很小一部分，因此首先研究的是自由空間傳輸損耗。自由空間損失由以下公式計(jì)算：d:衛(wèi)星與地面站的距離(m)；電磁波波長(zhǎng)(米)，用d(公里)、f(千兆赫)和分貝(即基于10的對(duì)數(shù))、電磁波頻率(赫茲)表示；C:光速。單位：分貝，a，11，介紹幾個(gè)關(guān)鍵因素，3。有效各向

5、同性輻射功率下衛(wèi)星通信系統(tǒng)的典型組成圖如下圖所示：發(fā)射機(jī)、地球站或通信衛(wèi)星、接收機(jī)、通信衛(wèi)星或地球站、有效各向同性輻射功率接收機(jī)的外部噪聲主要包括以下幾個(gè)方面：天線噪聲。包括宇宙噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲、天線損耗噪聲、天空電噪聲、天線罩噪聲和天線旁瓣接收到的地面噪聲等。干擾噪音。主要包括來(lái)自其他通信系統(tǒng)的干擾噪聲和人為干擾噪聲。轉(zhuǎn)發(fā)器非線性引起的上行鏈路噪聲和互調(diào)噪聲。內(nèi)部噪聲主要來(lái)自饋線、放大器和下變頻器。因此，輸入端的噪聲功率是Boltzmann常量：等效溫度：等效帶寬：a，13，接收器輸入端的載波噪聲比寫(xiě)成：因?yàn)樵肼暪β蕁是帶寬b的函數(shù)，所以缺乏通用性，不便于比較不同帶寬的系統(tǒng)。實(shí)際上，

6、它通常用于表示載波噪聲比。稱為質(zhì)量因子，(1-01)，a，14，載波噪聲比的三個(gè)表達(dá)式之間的關(guān)系，a，15，上行鏈路計(jì)算，上行鏈路自由空間損耗，來(lái)自上行鏈路的質(zhì)量因子和地球站衛(wèi)星天線的有效各向同性輻射功率的公式(1-01)，注：該公式計(jì)算單載波的情況，通常在計(jì)算上行鏈路載波噪聲比時(shí)使用轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度的概念。轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度是指衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器達(dá)到最大飽和輸出時(shí)在輸入端所需的信號(hào)功率。用功率密度表示，即單位面積的有效各向同性輻射功率?；蛞苑重惐硎緸椋琣，16，上行鏈路計(jì)算。在FDMA系統(tǒng)中，中繼器通常必須同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)載波。為了降低互調(diào)引起的噪聲，必須將總輸入信號(hào)功率從飽和點(diǎn)降低一定值，即進(jìn)行輸入補(bǔ)償，這意味

7、著中繼器工作在線性部分。當(dāng)中繼器與單個(gè)載波一起工作時(shí)，中繼器與多個(gè)載波一起工作的值應(yīng)為。因此，最終獲得多個(gè)載波的載波噪聲比(a，17)，這類似于上行鏈路計(jì)算。得到了單載波的載波噪聲比(SINR)、中繼器在有效各向同性輻射功率下的下行自由傳輸損耗和地面站的天線質(zhì)量因子。同樣，在FDMA系統(tǒng)下，中繼器的輸出功率也有一定的輸出補(bǔ)償。因此，在多載波工作時(shí)，中繼器的有效各向同性輻射功率為：?jiǎn)屋d波飽和工作時(shí)的有效各向同性輻射功率，a，18，計(jì)算上下行載波噪聲比，a，19，計(jì)算上下行載波噪聲比，衛(wèi)星單載波飽和輸出所需的地球站EIRP分貝，實(shí)際工作點(diǎn)，地球站EIRP之和分貝，輸入補(bǔ)償；衛(wèi)星單載波飽和輸出EIR

8、P分貝，衛(wèi)星總輸出EIRP分貝，衛(wèi)星天線品質(zhì)因數(shù)，地球站天線品質(zhì)因數(shù)，輸出補(bǔ)償，a，20，上下行載波噪聲比的計(jì)算，上下行載波噪聲比的計(jì)算公式可歸納為以下統(tǒng)一公式：t:始發(fā)r:接收端，a，21，互調(diào)噪聲，通常， 載波公共比和互調(diào)噪聲平均功率譜密度比通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法或計(jì)算機(jī)模擬方法獲得，并通過(guò)等效噪聲溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即通常情況下，輸入補(bǔ)償值的變化會(huì)影響上行、下行和互調(diào)干擾的載波噪聲比，下圖清楚地顯示了它們的關(guān)系，a，22。 通常，互調(diào)干擾載波噪聲比是根據(jù)該圖通過(guò)輸入補(bǔ)償值獲得的。a、23、閾值裕量和閾值載波噪聲比是解調(diào)器輸出的恢復(fù)基帶信號(hào)質(zhì)量的最小要求值。然而，任何衛(wèi)星通信系統(tǒng)建成后，其參數(shù)都不是靜態(tài)的

9、，經(jīng)常受到氣象條件、轉(zhuǎn)發(fā)器以及地球站設(shè)備的一些不穩(wěn)定因素的影響。因此，為了在這些因素改變后正常工作，必須保留一定的余量。a，24，雨量余量，在上行鏈路中，衛(wèi)星傳輸將一直由監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)，而地球站也將隨時(shí)從監(jiān)測(cè)站得到指令來(lái)調(diào)整傳輸功率。因此，可以容易地解決上行鏈路無(wú)線電波衰減對(duì)上行鏈路載波噪聲比的影響。在下行鏈路中，特別是當(dāng)?shù)厍蛘臼褂酶咴鲆嫣炀€和低噪聲放大器時(shí)，噪聲，a，25，降雨裕度，降雨裕度的含義是：在降雨期間，下行鏈路可以惡化多少次(表示為m次),或者應(yīng)該允許多少裕度以將衛(wèi)星通信鏈路保持在閾值水平。允許降雨量為：a，26。閾值容差和降雨容差之間的關(guān)系將R定義為轉(zhuǎn)換到地面站接收機(jī)輸入端的上行鏈路

10、和互調(diào)干擾噪聲功率之和與下行鏈路噪聲功率之比。結(jié)合門(mén)限裕度a，27，鏈路計(jì)算實(shí)例，本節(jié)分別給出了國(guó)際衛(wèi)星通信系統(tǒng)模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的兩個(gè)鏈路計(jì)算實(shí)例。仿真系統(tǒng)以SCPC調(diào)頻FDM為例；數(shù)字系統(tǒng)以SCPC-PSK-時(shí)分多址為例。a，28，模擬系統(tǒng)，1，模擬系統(tǒng)電話鏈路標(biāo)準(zhǔn)CCIR是衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電話和電視傳輸中的標(biāo)準(zhǔn)參考鏈路。對(duì)于電話鏈路，在零相對(duì)電平點(diǎn)(即測(cè)試儀的信號(hào)電平在電話信道中為0 dBm的點(diǎn))允許的噪聲功率建議如下：任何時(shí)間的平均噪聲功率不應(yīng)超過(guò)10000 pw(加權(quán)值)；每分鐘平均噪聲功率在超過(guò)20晝夜內(nèi)不超過(guò)10000 pw(加權(quán)值)；任何月份每分鐘平均噪聲功率不超過(guò)50 000

11、pw(加權(quán)值)，持續(xù)時(shí)間不超過(guò)0.3。在任何高于0.03的年份，積分時(shí)間為5毫秒的噪聲功率不超過(guò)1 000 000pw(未加權(quán)值)。一、29、IS-，IS-，IS-系統(tǒng)噪聲分布(pW0p)，在零相對(duì)電平點(diǎn)，噪聲功率為10 000pW0p，轉(zhuǎn)換為噪聲電平，模擬系統(tǒng)，一、30、模擬系統(tǒng)，模擬衛(wèi)星鏈路計(jì)算的一般步驟如下：根據(jù)要求的輸出信噪比計(jì)算要求的載波比；計(jì)算閾值；計(jì)算衛(wèi)星鏈路實(shí)際實(shí)現(xiàn)了什么；計(jì)算每個(gè)載波的和值；計(jì)算系統(tǒng)可以容納的載波數(shù)量n。a，31，IS-衛(wèi)星鏈路計(jì)算，IS-衛(wèi)星的參數(shù)如下：衛(wèi)星鏈路噪聲取為7500 pw，a，32，IS-衛(wèi)星鏈路計(jì)算，1，根據(jù)衛(wèi)星噪聲功率計(jì)算，知道壓擴(kuò)器的信噪比可以提高17 dB，那么，a，33，IS-衛(wèi)星鏈路計(jì)算，2，計(jì)算門(mén)當(dāng)多載波時(shí)，衛(wèi)星輸出的飽和有效各向同性輻射功率為：當(dāng)多載波時(shí)，衛(wèi)星飽和輸入的有效各向同性輻射功率為a，35，并且根據(jù)IS-衛(wèi)星的典型曲線找到上行鏈路、下行鏈路和互調(diào)的載波噪聲比，因此總載波噪聲比是：通過(guò)IS-衛(wèi)星鏈路計(jì)算，每個(gè)載波的載波噪聲比是a，36，4，因此地球站可以少發(fā)送25.9。 相應(yīng)的都減少了25.9分貝。降低后，總的載波噪聲比為：相應(yīng)的閾值裕量為：IS-衛(wèi)星鏈路計(jì)算，a，37，5，以及系統(tǒng)可以容納的載波數(shù)，因此系統(tǒng)可以容納389部電話。IS-38，數(shù)字系統(tǒng)衛(wèi)星鏈路計(jì)算，數(shù)字系統(tǒng)衛(wèi)星鏈路計(jì)算