波特率、符号率、带宽的关系及链路计算

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1、注：log10N/log102=log2N在数字通信中的数据传输速率与调制速率是两个容易混淆的概念。数据传输速率（又称码率、比特率或数据带宽）描述通信中每秒传送数据代码的比特数，单位是bps。当要将数据进行远距离传送时，往往是将数据通过调制解调技术进行传送的，即将数据信号先调制在载波上传送，如QPSK、各种QAM调制等，在接收端再通过解调得到数据信号。数据信号在对载波调制过程中会使载波的各种参数产生变化（幅度变化、相位变化、频率变化、载波的有或无等，视调制方式而定），波特率是描述数据信号对模拟载波调制过程中，载波每秒中变化的数值，又称为调制速率，波特率又称符号率。在数据调制中，数据是由符

2、号组成的，随着采用的调制技术的不同，调制符号所映射的比特数也不同。符号又称单位码元，它是一个单元传送周期内的数据信息。如果一个单位码元对应二个比特数（一个二进制数有两种状态0和1，所以为二个比特）的数据信息，那么符号率等于比特率；如果一个单位码元对应多个比特数的数据信息（m个），则称单位码元为多进制码元。此时比特率与符号率的关系是：比特率=符号率*log2m,比如QPSK调制是四相位码，它的一个单位码元对应四个比特数据信息，即m=4，则比特率=2*符号率，这里“log2m”又称为频带利用率,单位是：bps/hz。另外已调信号传输时，符号率（SR）和传输带宽（BW）的关系是：BW=SR（1

3、+α），α是低通滤波器的滚降系数，当它的取值为0时，频带利用率最高，占用的带宽最小，但由于波形拖尾振荡起伏大(如图5-15b),容易造成码间干扰；当它的取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大是为0时的两倍；由此可见,提高频带利用率与"拖尾"收敛相互矛盾，为此它的取值一般不小于0.15。例如，在数字电视系统，当α=0.16时，一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/（1+0.16）=6.896Ms/s。如果采用64QAM调制方式，那么其比特率=6.896*log264=6.896*6=41.376Mbps。数字载波的链路预算设计卫星通信线路时，通常先选定通信卫星和工作频段，根据

4、卫星转发器的性能参数和用户需求，选择系统所用的天线口径、调制和编码方式，然后通过链路计算，验证所设计线路的可行性与合理性。合理的设计应保证系统略有余量，同时使系统所占用的转发器功率资源与带宽资源相平衡。如果链路预算结果表明，在功率与带宽相平衡时所得的系统余量过大或不足，可以改变天线口径，或调制、编码参数，对系统进行优化。考虑到目前的话音、数据通信和电视广播的主流是数字化，这里只介绍数字载波的链路预算表。表中列举了几种不同类型的业务，它们共用一个36MHz带宽的C波段转发器。返回页首载波带宽计算载波带宽时，通常按下式先从被传输的信息速率、纠错码率和调制方式，求出符号速率。符号速率=（信息速

5、率/FEC编码率/R-S编码率）*调制因子如果有报头的话，应将其计入信息速率中。前向纠错(FEC)编码率通常为1/2、2/3、3/4、5/6和7/8，Reed-Solomon编码率常用188/204。BPSK、QPSK、8PSK和16QAM的调制因子分别为1、1/2、1/3和1/4。载波噪声带宽和占用带宽的取值应分别为符号速率的1.2倍和1.4倍。部分设备商强调其调制波的占用带宽可压缩到符号速率的1.35倍甚至1.3倍，但通常不被卫星操作者所接受。在链路预算中，载波噪声带宽将被用于计算C/T、C/N和Eb/N0之间的关系，占用带宽将被用于决定载波工作频率，以及计算载波的输出和输入回退量。

6、返回页首输出和输入回退通信转发器的功放级多采用行波管放大器(TWTA)或固态功率放大器(SSPA)。这两种放大器在最大输出功率点附近的输出/输入关系曲线为非线性。多载波工作于同一个转发器时，为了避免非线性放大器产生的交调干扰，必须使使放大器工作在线性状态。这时，整个转发器的输出功率远低于最大功率。采用TWTA的转发器在线性工作状态时的输出功率，通常比最大功率低4.5dB。也就是说，整个转发器的输出线性回退约为4.5dB。转发器的输入回退量可根据输出回退量，在放大器输出/输入关系曲线中查得。对于采用TWTA的转发器，输入回退量一般比输出回退大6dB上下。对应于4.5dB的输出线性回退，转发

7、器的输入线性回退约为10.5dB。在链路预算中，载波输出回退和输入回退将分别被用于计算载波的下行和上行EIRP。返回页首用户载波的功率分配功率和带宽同为转发器的重要资源。用户所能占用的转发器功率应与他向卫星公司租用的转发器带宽相平衡。在一般情况下，用户载波所占用的转发器功率与转发器总功率的比值，应该和用户租用带宽占转发器总带宽的比例大致相等。载波功率的输出回退值与转发器线性回退之差值，即为载波占用转发器功率的比例。当载波在转发器中的