第三章 卫星链路设计ppt课件.ppt

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1、第三章卫星链路设计12传输方程基本卫星链路分析卫星链路干扰分析下行链路设计上行链路设计结合卫星链路中的C/N和C/I进行的链路设计主要内容为什么要进行卫星链路设计？卫星通信网络一般由多个地球站通过一个或多个卫星组成。用于互联的无线电链路要求：使得传递到目的地的信息必须具有允许的保真度。3.1概述传递信息的质量、数量和实际限制，如经济和技术状态之间，要经过多次综合平衡。如要求以很高质量传递大量信息，可能会出现无法接受的高价格。链路设计需要考虑：工作频率、传播效应、可以接受的卫星/地面终端的复杂性（影响到价格）、噪声影响、规章要求等。34卫星链路的组成

2、？图3-1绘出与链路设计有影响的、网络的主要组成部分，由信号的始发站到终点站，从无线电链路设计的目标来看，可以划分为三部分：地球站-卫星链路(或上行链路)卫星卫星-地球站(或下行链路)3.1概述图3-1完整卫星链路链路中各部分都有它本身的特性。例如，当终点地球站是移动终端时，接收天线很小，导致接收载波电平很低。因此，在这种应用中，移动终端-卫星的链路设计是关键部位。系统设计人员要考虑链路各部件的特性，使得链路总体性能最佳。5影响卫星系统设计的因素天线是限制通信系统容量和性能的一个重要因素天线影响卫星的总尺寸总尺寸受运载工具的制约(天线孔径最大不超过

3、3.5m)卫星重量的限制——卫星越重，成本越高其质量由两个因素决定：转发器的数量和输出功率：电能电池燃料（用于站点保持的能量）：占总重量的1/23.1概述影响卫星系统设计的因素频段的选择标称频率6/4GHz,14/11GHz,30/20GHz，另：见卫星常用频段表当前6/4GHz和14/11GHz的GEO卫星间隔是2°，也是GEO卫星避免地面站上行链路干扰的最小间隔，因而，新设计的卫星只能采用30/20GHz频段。大气传播：降雨产生的衰减同频率有关。降雨衰减一般随频率的平方增加，当工作频率大于10GHz时，雨衰非常明显多址技术、调制、编码的选择3

4、.1概述6链路设计指标：卫星链路：上行链路、下行链路性能指标：数字链路：BER(比特误码率)模拟链路：S/N（信噪比）BER或S/N是由接收机解调器输入端C/N决定的一般要求C/N>6dB若C/N小于10dB，有必要纠错编码，模拟链路则需要宽带调制（如FM）C/N估算3.1概述7LEO（低地球轨道）与MEO（中地球轨道）卫星系统的制约因素制约因素与GEO（静止轨道）卫星系统相似需要更多的卫星覆盖服务区地面终端采用低增益全向天线所以LEO、MEO卫星可能会采用多波束天线移动卫星链路设计移动终端采用低增益天线，并且天线的RF频率尽可能低（卫星与主要地面

5、站之间的通信链路一般是固定链路）。3.1概述83.1概述9综上所述，卫星链路设计需要考虑上、下行链路所要达到的性能指标C/N，噪声由接收机输入端收到的RF噪声与接收机自身产生的噪声而合成地面站总C/N同上、下链路都有关系内容具体包括：电波传播特性（基本传输理论）各地面站所采用频段上的降雨衰减情况卫星和地面站的特性参数（噪声温度、G/T等）多址方式3.1概述103.2基本传输理论传输方程传输方程是设计无线电链路的基础。这个方程描述发送地球站发送的射频功率，与接收地球站收到的射频信号功率、传输频率、和发射机到接收机之间距离的关系。1112若采用有效孔径

6、面积为Aem2的天线，实际天线的接收功率为:3.2基本传输理论（1）通量密度假设自由空间中有一个各向同性发射源，在距离为R米处穿过球面的通量密度为（2）链路方程（计算无线电链路接收功率的关键表达式）接收天线增益和面积的关系：可得：天线的接收功率：自由空间路径损耗Lp——链路方程分贝表达式：3.2基本传输理论可得：13dB的概念卫星通信所用的放大倍数和传输损耗等的数值都很大，不便于比较采用对数，可以将乘除运算简化为加减运算以分贝形式表示的计算单位增益或损耗单位dB，功率单位dBW或dBm，1W=0dBW，1mW=0dBm，0dBW=30dBm带宽单位

7、dBHz，1kHz=30dBHz，1MHz=60dBHz天线增益单位dBi、温度单位dBk等14上式表示的是一种理想情况。实际中需考虑附加损耗。通常将链路方程表示为具有系统裕量的更一般的形式：(冰、雨、雪、水蒸气、氧气等)(馈线、指向)(馈线、指向)3.2基本传输理论链路方程：15路径损耗自由空间的传输损耗传输损耗与距离的平方成正比传输损耗与信号频率的平方成正比当传输距离为3万6千公里时：信号频率为4GHz的自由空间传输损耗约为195.6dB信号频率为6GHz的自由空间传输损耗约为199.1dB信号频率为12GHz的自由空间传输损耗约为205.2d

8、B信号频率为14GHz的自由空间传输损耗约为206.5dB16转发器的主要参数卫星转发器的三个主要参数：G/T：品质因数S