衛(wèi)星通信信道鏈路參數計算與模擬

綜合課程設計衛(wèi)星通信信道鏈路參數計算與模擬姓名:

學號:、課程設計內容及基本參數

設計目的近年來互聯網和移動通信飛速發(fā)展，使得網絡終端用戶數量不斷擴大、新業(yè)務不斷增加，這對通信技術的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。衛(wèi)星通信系統以其全球覆蓋性、固定的廣播能力、按需靈活分配帶寬以及支持移動終端等優(yōu)點，逐漸成為一種向全球用戶提供互聯網絡和移動通信網絡服務的補充方案。本學期我們學習了《微波與衛(wèi)星通信技術》這門課程，對于衛(wèi)星通信技術有了基本的了解。本課程設計基于已學的的基本理論，對衛(wèi)星通信信道鏈路參數進行計算和模擬，從而掌握衛(wèi)星通信信道鏈路參數計算的基本方法，了解影響衛(wèi)星通信信道性能的因素。同時熟悉Matlab編程仿真過程，利于今后的學習和研究?；緟盗斜砩婕皡祬抵祵Φ仂o止衛(wèi)星位置東經12。地球站位置東經01。北緯11。調制方式QPSK通信頻率f2GHz降雨率Rp12mm/h[EIRP]80dBW地球站接收機帶寬B40MHz水蒸氣密度Pw0.2g/m3其他損耗［L。］6dB接收機滾降系數a0.2h w0 2.1km表1根據學號得到的系統參數涉及公式1)ITU法計算雨衰值:(1)⑵A=K(R)aL(R,B)(dB)(1)⑵p p其中，Rp為降雨率，單位為mm/h,B為仰角，可以通過以下經驗公式獲得a=1.41義f-0.0779(0.5<f<25)K=4.21X10-5Xf2.42(0.9<f<54)

上式中頻率f的計算單位為GHz。雨衰距離：L(R,P)=[7.41x10-3R0.766+(0.232-1.8x10tR)sinP卜i(km)(4)p p p2)ITU法計算氧、水蒸氣分子吸收損耗值：氧分子損耗率，對于57GHZ以下的頻段，可以按下式近似計算Y=[7.19x10-3+―609—+ 481 ]?f2?10-3(dB/km) (5)0 f2+0.227(f-57)2+1.50對流層氧氣的等效高度^0和水蒸氣的等效高度可分別按如下公式確定:h0=6km(f<57GHz)因此，對于氧分子的吸收損耗為：(6)Ro2水蒸氣分子損耗率與頻率和水蒸氣密度P(g/m3)有關，對于350GHz以下頻段，(6)都可以用下式計算(dB/km)：7=[0,05+0.0021p+ 36 + 106 + 89 ]-f2.p-10-4TOC\o"1-5"\h\zw w(f-22.7)2+8.5(f-183.3)2+9.0(f-325.4)2+26.3 w對流層水蒸氣等效高度hW可按如下公式確定：7 7rl 3w) 5.0 2.5h=h[1+ + + ](km)w w0 (f-22.2)2+5(f-183.3)2+6(f-325.4)2+4(f<350GHz)(8)其中，hw0取2.1km。同樣，對于水蒸氣分子的吸收損耗為：(9)RH2O=7whw(dB)(9)3)給出經緯度，計算衛(wèi)星于地面距離及仰角P;同步衛(wèi)星的經度0，地心角°定義為從地心點看衛(wèi)星與衛(wèi)星終端之間的夾角，衛(wèi)S 八星終端所在地的經度和緯度(°l9L),衛(wèi)星距地球中心的距離近似為r=42164.2km,地球的平均赤道半徑為R=6378.155km。(10)(11)cos0=cos。cos0-0)(10)(11)d=:R2+r2-2Rrcos0

ee e如圖1所示,A為衛(wèi)星，B為地心，C為地球站，仰角為地球站與衛(wèi)星連線與水平面之間的夾角，利用余弦定理可得地心角與仰角之間關系:圖1圖1衛(wèi)星與地球站的三角關系圖cos#d2+r2.R22rdTOC\o"1-5"\h\zP=90-… (13)4)路徑損耗\o"CurrentDocument"92.4+20lgd+20lgf(dB) (14)其中，d的單位為km,f的單位為GHz，公式中符號取101g[口下面的公式中都取對數計算。5)品質因素Q=[E]+[L]+[L]+[k]+[R]+[A]+[R]+[R]-[EIRP](dB/K)(15)N 0 0 b O2 H2O0其中，k為玻爾茲曼常數，l0為其他損耗。6)天線的增益[G]=Q+[T](dB) (16)其中T為接收天線的等效噪聲溫度。7)天線的口徑其中，入為電磁波傳輸的波長，D=其中，入為電磁波傳輸的波長，D=“?！盀樘炀€效率。(17)、計算部分計算衛(wèi)星到地面站的距離,.COS0=cos。jos@「0S)帶入數值后可得cose=0.964 e=15.5。(1)(2)TOC\o"1-5"\h\zd=碑2+r2—2Rrcose因r=42164.2km且R=6378.155km故d=36058.61kme e(1)(2)計算地面站對準衛(wèi)星時的仰角d2+r2-R2p=90-^-ecosp=90-^-e2rd3=2.7。 p=71.8。計算下行鏈路的路徑損耗f=2GHz [L]=92.4+20lgd+20lgf=189.55dB (3)計算下行鏈路的降雨、氧氣和水蒸氣的吸收損耗由經驗公式求得a=1.41xf-0.0779=1.335，K=4.21x10-5xf2.42=2.253k10-4已知R=12mm/h，可得L(R,p)=3.73km得到雨衰值A=K(R)aL(R,p)=0.0232dB ⑷p p氧分子吸收損耗值計算Y=5.798x10-3Ro2=Y0h0=0.0348dB水分子吸收損耗值計算Y=4.725x10-6h=2.1158(6)Rho=ywhw=9.986x10-6dB(6)利用QPSKBEREb/N0計算公式計算，若需要達到10八(-5)誤比特率(Eb/No=10dB)，需要地球站品質因數為多少B=(1+a)R R=R/(logM)QPSK調制，M=4故可得Rb=66.67」Hz，[Rb]=78.239dB,又知上]二-228.6(^Q=[E]+[L]+[L]+[k]+[R]+[A]+[R]+[R]-[EIRP]=-24.75dB⑺Ns0 b O2 H2O0若地球站的接收天線等效噪聲溫度為20七則接收地球站的增益為多少？若地球站為定向拋物面天線，天線效率為0.7,則天線口徑為多大:G入[G]=Q+[T]D=，-x-G=0.0669D=0.0148m三、繪圖部分繪制在給定降雨量(10mm/h,30mm/h,100mm/h)的情況下，降雨衰減同仰角(0-90)的關系圖0.450.40.450.40.35圖20.35圖2給定降雨量時降雨衰減同仰角關系*Rp=10mm/hORp=-3Qmm/hR口二1口口ITilYiJh

繪制在給定仰角(15,45,90)的情況下，降雨衰減同降雨量(0-120mm/h)的關系圖圖3給定仰角時降雨衰減同降雨量的關系453口,3-UO圖3給定仰角時降雨衰減同降雨量的關系453口,3-UOTOJ6O-1^口繪制在給定水蒸氣密度（0.2g