衛(wèi)星通信系統(tǒng)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)第一頁，共四十五頁，2022年，8月28日第四章衛(wèi)星鏈路設(shè)計(jì)4.1傳輸方程

4.2基本衛(wèi)星鏈路分析4.3衛(wèi)星鏈路干擾分析4.4降雨衰減分析4.5信號阻擋和多徑衰落4.6衛(wèi)星系統(tǒng)的可用度和設(shè)計(jì)實(shí)例第二頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.5信號阻擋和多徑衰落4.6衛(wèi)星系統(tǒng)的可用度和設(shè)計(jì)實(shí)例第四章衛(wèi)星鏈路設(shè)計(jì)第三頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.1傳輸方程4.1.1引言圖4-1繪出與鏈路設(shè)計(jì)有影響的、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分。由信號的始發(fā)站到終點(diǎn)站，從無線電鏈路設(shè)計(jì)的目標(biāo)來看，可以劃分為：地球站~衛(wèi)星鏈路(或上行鏈路)；衛(wèi)星；衛(wèi)星~地球站(或下行鏈路)三部分。第四頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖4-1用于端對端鏈路設(shè)計(jì)的、從信號始發(fā)站到終點(diǎn)站的無線電鏈路劃分

第五頁，共四十五頁，2022年，8月28日

4.1.2傳輸方程

傳輸方程是設(shè)計(jì)無線電鏈路的基礎(chǔ)。這個(gè)方程描述發(fā)送地球站發(fā)送的射頻功率，與接收地球站收到的射頻信號功率、傳輸頻率、和發(fā)射機(jī)到接收機(jī)之間距離的關(guān)系。

第六頁，共四十五頁，2022年，8月28日EIRP一般都用dBW單位來表示，即有：

EIRP(dBW)=10lgGT+10lgPT第七頁，共四十五頁，2022年，8月28日功率通量密度Pfd的分貝值為：

Pfd=EIRP–10lg4πd2(dBW/㎡)第八頁，共四十五頁，2022年，8月28日使用距離d處的Pfd

表示式，當(dāng)天線口徑面積為AR時(shí)，接收地球站收到的載波功率為：

C=PfdAR(W)第九頁，共四十五頁，2022年，8月28日實(shí)際上由于天線系統(tǒng)具有的各種損耗，會損失某些功率，因而收到的載波功率應(yīng)改寫為：

C=ηPfdAR(W)第十頁，共四十五頁，2022年，8月28日傳輸方程為：

C=PTGTGR(λ/4πd)2

用分貝形式表示有：

C(dBW)=PT(dBW)+GT(dB)+GR(dB)–20lg(4πd/λ)第十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日

4.1.3其它傳輸損耗1.饋線損耗2.天線未對準(zhǔn)損耗3.大氣層和離子層損耗4.法拉第旋轉(zhuǎn)第十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.2基本衛(wèi)星鏈路分析就一定的信息比特率而言，欲達(dá)到要求的信息傳輸質(zhì)量，需要在信號調(diào)制類型和衛(wèi)星鏈路的載噪比之間加以折衷。衛(wèi)星鏈路的載噪比是本章討論的重點(diǎn)。第十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.2.1上行載噪比計(jì)算圖4-4基本衛(wèi)星鏈路(睛天，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器是透明型)

第十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日上行載噪比為：第十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.2.2下行載噪比和總的載噪比計(jì)算

設(shè)為衛(wèi)星重發(fā)載波時(shí)的EIRP，則有：

或

第十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日在接收地球站，合成噪聲功率為：第十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日整個(gè)衛(wèi)星鏈路載噪比第十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日鏈路總載噪比為：

第十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日按物理意義用分貝數(shù)寫出下行鏈路載噪比為：第二十頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.2.3衛(wèi)星上高功放的輸入和輸出回退量用于單載波放大的HPA，典型的歸一化功率增益特性如圖4-5所示。HPA輸出功率最大的工作點(diǎn)稱為飽和點(diǎn)。

第二十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖4-5衛(wèi)星上高功放的輸入和回退量第二十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日設(shè)BOi和BO0分別是輸入和輸出回退量，它們定義為：

或第二十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日可得出：第二十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.2.5再生型轉(zhuǎn)發(fā)器的計(jì)算公式當(dāng)時(shí)，給出的誤比特率為：第二十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.3衛(wèi)星鏈路干擾分析

假定所有干擾信號(包括AWGN)，都是彼此無關(guān)的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程，其均值為零。第二十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.3.1載波噪聲干擾功率比總的衛(wèi)星鏈路的載波噪聲干擾比為：第二十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.3.2進(jìn)入或來自鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾來自地球站天線旁瓣進(jìn)入到鄰近衛(wèi)星的干擾，如圖4-8所示。第二十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖4-8天線輻射方向性圖

第二十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖4-9(a)一個(gè)地球站看到的兩顆衛(wèi)星之間的間距

第三十頁，共四十五頁，2022年，8月28日圖4-9(b)鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)干擾

第三十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日已知θ，β和d有下列關(guān)系

,。

第三十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日從地球站A2到衛(wèi)星A的上行載波干擾比為

或第三十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日從地球站A到衛(wèi)星A1的下行載波干擾比為第三十四頁，共四十五頁，2022年，8月28日鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)引起的總載波干擾比為第三十五頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.3.3地面微波等其它干擾1.地面微波干擾2.正交極化干擾3.鄰近信道干擾

第三十六頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.3.4交調(diào)干擾產(chǎn)生的噪聲

1.FDMA多址聯(lián)接時(shí)的交調(diào)干擾2.交調(diào)干擾的導(dǎo)出3.高功放的最佳工作點(diǎn)第三十七頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.4降雨衰減分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員為了真實(shí)地確定鏈路的有效性，建立鏈路余量、并提供防止降雨作用的有效方法，需要可靠地預(yù)測降雨衰減的大小。

第三十八頁，共四十五頁，2022年，8月28日1.降雨衰減預(yù)測2.降雨衰減計(jì)算ITU推薦的降雨衰減計(jì)算公式為

4.4.1降雨衰減預(yù)測和計(jì)算第三十九頁，共四十五頁，2022年，8月28日由衰減因子Ar引起的噪聲溫度增量為：4.4.2降雨衰減對系統(tǒng)噪聲溫度的影響

第四十頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.4.3降雨引起的去極化效應(yīng)在采用雙極化運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)正交極化頻率再用時(shí)，為補(bǔ)償降雨去極化，可能不得不采取某些措施。地球站天線運(yùn)行蓋有屏蔽罩時(shí)，降雨對罩子的影響也必須考慮。

第四十一頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.4.4緩解降雨衰減的方法1.站址分集2.上行功率控制3.加信道糾錯(cuò)編碼第四十二頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.6衛(wèi)星系統(tǒng)的可用度和設(shè)計(jì)實(shí)例4.6.1衛(wèi)星系統(tǒng)的可用度

通常定義系統(tǒng)的可用度為從發(fā)送地球站經(jīng)過衛(wèi)星，再到接收地球站的整個(gè)系統(tǒng)的可用度。如地球站故障和鏈路故障是互相獨(dú)立的，則系統(tǒng)可用度為：PA=PA1PA2PALPAS

第四十三頁，共四十五頁，2022年，8月28日4.6.2一般衛(wèi)星鏈路設(shè)計(jì)思路1.概述2.總的載波噪聲比3.接收到的載波功率