衛(wèi)星通信習題解答03

1、 (收作業(yè)的郵箱)(發(fā)作業(yè)的郵箱)密碼 swjtusatcom20號之前交要公式自由空間傳播損耗：天線增益：等效全向輻射功率:噪聲溫度：()92.44 20lg () 20lg ()fL dBd kmf GHz2224410lg()()ADAGdBi()()EIPRP dBWG dB0.570D10lg(1)290eFTN00bbECRnn1IFbmBR鏈路傳輸工程3.3 計算頻率分別為6GHz和12GHz 時，口徑3m的拋物面天線的增益。當頻率為6GHz時 當頻率為12GHz時 22424 AG = 10.4720.5510.472 6 31.954 10fD 22

2、424 AG = 10.4720.5510.472 12 37.817 10fD3.8 衛(wèi)星和地面站之間的距離為42000km。計算6GHz時的自由空間損耗。3.9 天線噪聲溫度為35K，與之匹配的接收機器噪聲溫度為100K。計算：1)噪聲功率密度；2)帶寬為36MHz的噪聲功率。92.4420lg20lg 92.4420lg4200020lg6200.47fLdfdB23210121.38 1035 1001.86 10/nK TTW Hz21601.86 1036 100.067NPn fpW3.10 LNA與一個接收機相聯(lián)，接收機的噪聲系數(shù)為12dB，LNA增益為40dB，噪聲溫度為12

3、0K 計算LNA輸入的全噪聲溫度。（環(huán)境噪聲溫度為290K）21215.85FNdB14010000AdB220115.85 12904306eFTNTK2114306120120.4310000eneTTTKA TinTe1Te2NF2A1A23.13 一個衛(wèi)星電視信號占用了整個36MHz，它必須為接收信號的地面站提供22dB的C/N值。如果全部的傳輸損耗為200dB，地面站的G/T值為31dB/K，計算所需的衛(wèi)星EIRP值。 CEIRP =N 2231200228.675.6 386.3GLOSSKBTdBWkW3.14 Iridium衛(wèi)星系統(tǒng)鏈路預算（衛(wèi)星軌道高度785km）1)用戶鏈路

4、，下行 頻率為1600MHz；載波帶寬為31.5KHz；發(fā)射天線增益為23.1dBi；EIRP/載波為24.5dBW;衰落余量為-15.7dB；接收天線增益為1dB；噪聲溫度為24dBK；轉發(fā)器帶寬為45dBHz。 求出自由空間損耗（dB） 求接收載波功率（dBW） 求噪聲功率（dBW） 求C/N（熱噪聲）(dB)92.4420lg20lg92.4457.94.1154.4fLd kmf HzdB15.724.5 154.4 1 15.7144.6rrfPEIRPGLdBW 10lg10lg10lg228.62445159.6NkTBkTBdBW 144.6159.615rCPNdBN 3.4

5、 某地球站使用5m的天線，工作頻率為12GHz，天線噪聲溫度為100K，接收機前端噪聲溫度為120K，試計算G/T值（天線與接收機之間的饋線損耗忽略）。帶入數(shù)據(jù)可得該接收系統(tǒng)的G/T為32.5dB/K220()trTTTK2224410lg()()ADAGdBi() 10lg ()GdBG dBTTK設天線的噪聲溫度為35K，通過損耗為0.5dB的饋線與LNA相連。LNA的噪聲溫度為90K。試計算以下點的系統(tǒng)噪聲溫度：（1）饋線輸入端；（2）LNA輸入端。饋線輸入端 LNA輸入端0.50.51010010110171ALNATTTTK0.500.51010111531010ALNATTTTK3

6、.8 計算下面的天線參數(shù)：（1）頻率為1.5GHz、4GHz和12GHz時，口徑為3m的拋物面天線增益。（2）若天線的半功率波束寬度為20，其增益為多少？假如要在1.5GHz頻率實現(xiàn)35dBi的天線增益，該天線直徑應為多少？ 帶入數(shù)據(jù)可得：不同頻率時對應的增益分別為30.9dBi； 39.4dBi； 48.9dBi可得：G=38.2 dBi 1.5G實現(xiàn)35dBi時，直徑為4.8m。2224410lg()()ADAGdBi0.5702D2224410lg()()ADAGdBi3.13 試進行下列鏈路電平預算：（1）已知衛(wèi)星上行和下行鏈路信噪比分別為18dB和14dB，求全鏈路總的信噪比； C/

7、N=12.5dB（2）地球站接收機需要的C/N值為22dB，下行鏈路的C/N值為24dB，相應的上行鏈路C/N值是多少？ C/N=26.3dB03981. 001585. 01011014 . 18 . 1CN002328. 0003981. 0006309. 01011014 . 22 . 2CN3.14 C頻段（6.1GHZ）地球站發(fā)射天線增益為54dBi，發(fā)射機輸出功率為100W。相聚37500km的衛(wèi)星接受天線增益為26dBi，轉發(fā)器噪聲溫度為500K，帶寬為36MHZ，增益為110dB。試計算下列數(shù)值：（1）鏈路損耗；（2）衛(wèi)星轉發(fā)器輸出功率，dBW或W；（3）衛(wèi)星轉發(fā)器噪聲功率，d

8、Bw；（4）轉發(fā)器輸入載噪比C/N。(1) 鏈路損耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB(2)衛(wèi)星轉發(fā)器輸入功率 C=20+54-199.6+26= 99.6dBW 衛(wèi)星轉發(fā)器輸出功率 C=11099.6=10.4dBW=11W(3) N= 228.6+10lg500+10lg36M= 126.0dBW(4) C/N=26.4dB3.15 14.11GHZ衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星轉發(fā)器寬帶為54MHZ，（線性工作點的）輸出功率為20W。衛(wèi)星對某地球站的發(fā)射（11GHZ）天線增益為30dBi，該鏈路損耗為206dB（含大氣影響在內）。轉發(fā)器采用FDMA方式支持500個B

9、PSK話路信號的傳輸（一個話路/載波），每話路編碼后速率為50kb/s，其等效噪聲帶寬為50kHZ。若地球天線增益為40dBi，噪聲溫度為150k。試計算：（1）衛(wèi)星轉發(fā)器輸出的每話路功率； 0.04W/路= -14dBW/路（2）地球站接收的每路BPSK語音信號的C/N（假定衛(wèi)星發(fā)射的信號是無噪聲）； 地球站接收載波功率 C= -14.0-206+30+40= -150dBW 地球站輸入端噪聲功率 N= -228.6+10lg150+10lg50K= -159.8dBW（3）信號門限為6dB，余量為多少？ 余量=9.8-6.0=3.8dB3.17某C頻段（頻率為6.10GHz）地球的天線增益

10、為54dBi，發(fā)射功率為100W。衛(wèi)星接收天線增益為26dBi，與地球站的距離是37500Km。轉發(fā)器等效噪聲溫度為500K，帶寬為36MHz，增益為110dB。試計算：（1）鏈路傳輸損耗（含2dB附加損耗）；（2）轉發(fā)器輸入噪聲損耗；（3）轉發(fā)器輸入C/N；（4）轉發(fā)器輸出（信號）功率。 鏈路損耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB 噪聲功率 N= 228.6+10lg500+10lg36M= 126.0dBW 轉發(fā)器輸入載波功率 C=10lg100+54+26201.6= 101.6dBW 載噪比 C/N=24.4dB 衛(wèi)星發(fā)射功率 110101.6=8

11、.4dBW或6.9W3.18 某LEO衛(wèi)星采用多波束天線，每波束（對覆蓋中心的）增益為18dBi。衛(wèi)星下行鏈路工作在2.5GHz的頻率，發(fā)射功率為0.5W。地面終端位于波束的覆蓋邊緣（接收功率較中心區(qū)低3dB），距衛(wèi)星2000Km。若地面終端天線增益為1dBi，試計算接收信號功率為多少？若地面終端的噪聲溫度為260K,信道帶寬為20KHz，試計算接收端載噪比C/N。鏈路傳輸損耗 L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收載波功率 C=10lg0.5+(183)+1166.4= 153.4dBW地球站噪聲功率 N= 228.6+10lg260+10lg20K= 1

12、61.5dBW載噪比 C/N=8.1dB多址技術4.3 衛(wèi)星網(wǎng)上行鏈路接入采用FDMA，且每個地球站以2.048Mb/s的E1速率發(fā)送。試計算： （1）為了在衛(wèi)星上達到Eb/n0=14dB，要求上行鏈路載噪比C/n0；（2）為了達到所需的C/n0，地球站的EIRP應為多少？假定衛(wèi)星的G/T=8dB/K,上行鏈路損耗為210dB。可得：EIPR=50.51dBW00bbECRnn077.11CdBHzn018 210 228.6CEIRP GEIPRnLTK 在TDMA網(wǎng)絡中，若業(yè)務突發(fā)的報頭和參考（基準）突發(fā)都需要560bit，突發(fā)之間的保護間隔等效為120bit，給定一幀內有8個業(yè)務突發(fā)和一

13、個參考突發(fā)，幀的總長度等效為40800bit，試計算幀效率。若幀周期為2ms，語音信道的比特速率為64kb/s,計算可承載的等效語音信道數(shù)。一幀內：1個參考突發(fā)，8個業(yè)務突發(fā) 一幀內開銷比特： 560（參考突發(fā)）+9 120（9個保護時隙）+8 560（8個報頭）= 6120bit 效率=（408006120）/40800=0.85；承載的信息速率:（408006120）/0.002=17.34Mb/s承載的信道數(shù):17340/64=270.94.5 假定信息數(shù)據(jù)流的信號頻譜成形滾降因子為0.2，并采用QPSK調制。通過一個36MHz的轉發(fā)器傳輸，其最大的比特速率為多少？2 3660/11 0

14、.2IFbmBRMb s4.6 一個14GHz的上行鏈路，其總的傳輸損耗為212dB，地球站上行鏈路天線增益為46dBi，衛(wèi)星的G/T值為10dB/K，要求的上行鏈路信噪比Eb/n0為12dB。若采用FDMA方式，計算傳送一條E1（2.048Mb/s）信號的地球站發(fā)射功率為多少？若采用TDMA方式，下行鏈路的信息速率為82.048Mb/s，上行地球站所需的發(fā)射功率。R提高8倍，使所需的EIRP提高9.03dB01263.11 10228.621248.51bbdBWETEIRPRLknGP= 48.5146=2.51dBW（1.78W）57.544611.54TTP4.10 若CDMA系統(tǒng)的處

15、理增益為255，要求接入系統(tǒng)的每條信道的信噪比為9dB。假定系統(tǒng)的高斯噪聲干擾可以忽略，最大允許的接入信道數(shù)是多少？若高斯噪聲干擾電平與系統(tǒng)（接入信道數(shù)最大時）的多址干擾電平相同，此時允許接入系統(tǒng)的最大信道數(shù)又是多少？無高斯噪聲時，n=32有高斯噪聲時，n=160pbGnEI多址技術4.3 衛(wèi)星轉發(fā)器帶寬為36MHz，飽和EIRP值為27dBW。地面站接收機C/T值為30dB/K，全部的鏈路損失為196dB。轉發(fā)器有多個FDMA載波，每個載波3MHz帶寬。轉發(fā)器有6dB功率“壓縮”（back-off）。計算單載波情況下的下行鏈路C/N值，并比較有么有功率“壓縮”下該FDMA系統(tǒng)中可以容納的載波

16、數(shù)。假設可以忽略上行鏈路噪聲和交調噪聲，只考慮單載波時的C/N值。C/N=EIRP+G/T-L-K-B=27+30-196+228.6-10log36000000=14dBcarrierTRBBK/ 6 10lg36000000 10lg30000004.79TRcKdBBBdB K=3星載和地球站設備5.3 試計算星載3m、C頻段（4GHz）天線的半功率波束寬度。如果天線波束指向星下點，請問它能覆蓋多大面積？05 . 075. 170D222(cos)2(1)RSRHR RRRRh0.5sin()2RRH5.4 靜止衛(wèi)星正對整個地球的覆蓋波束寬度為217。若衛(wèi)星工作頻率為4GHz，試計算衛(wèi)星

17、提供全球覆蓋的天線直徑是多少？天線增益是多少？可得D=0.154m2224410lg()()ADAGdBi0.620.52900014G00 .57 03 4D試計算接收天線為0.5m時所需的衛(wèi)星EIRP。系統(tǒng)參數(shù)假定如下：（1）頻率為12GHz，衛(wèi)星至接收機距離為39000km；（2）鏈路附加損耗5dB（含饋線損耗、雨衰等余量）；（3）接收機噪聲溫度為200K，天線效率為0.55；（4）一套廣播數(shù)字視頻節(jié)目的典型傳輸速率為6Mb/s，所需的接收信噪比為8.5dB（誤碼率10-4，含1dB設備不理想的損失與1dB余量）。00bbECRnn210lg33.4DGdB所需的接收載波功率C=8.5+67.8-228.6+23=-129.3dBEIRP=-129.3+210.8-33.4=48.1dB5.6 對于彎管式轉發(fā)器，如果要求全鏈路的信噪比固定不變，那么在確定了上行鏈路信噪比之后，所需的下行信噪比也就隨之確定。當全鏈路信噪比為7dB時，試計算作為下行信噪比（橫坐標）函數(shù)的上行信噪比（縱坐標）的曲線。下行信噪比的取值范圍為7.220dB。duNSNS)/(1 . 07 . 0)/(1 . 01011011015.12 某靜止通信衛(wèi)星的遙測系統(tǒng)對太空艙上100個傳感器的樣本數(shù)據(jù)進行輪流采集，數(shù)據(jù)以每樣本8bit的TDM幀格式（并