衛(wèi)星通信系統(tǒng)設計

衛(wèi)星通信系統(tǒng)設計一、設計要求掩蓋東南亞地區(qū)〔地面終端為手持機；G/T:15.3db/k；9.6kbps10000路雙向信道；4.頻段：L1626--1660MHZ;下行1525--1559MHZ。二、總體設計方案系統(tǒng)組成3.6KM，屬地球同步衛(wèi)星。1所示發(fā)送端輸入的信息經(jīng)過處理和編碼后，進入調(diào)制器對載波〔中頻〕進展頻頻率，最終經(jīng)過高功率放大器放大后，饋送到發(fā)送天線發(fā)往衛(wèi)星。為下行頻率，之后衛(wèi)星放射天線將信號經(jīng)下行鏈路送至承受地球站。端是具有低噪聲溫度的放大器，保證接收信號的質量。下變頻、解調(diào)器和解碼與發(fā)送端的編碼、調(diào)制和上變頻相對應。系統(tǒng)傳輸技術體制1，調(diào)制方式本系統(tǒng)承受π／4-QPSK調(diào)制機制QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制QPSK四相移鍵控是目前最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號調(diào)制方式,它具有較高的頻譜利用率、較強的抗干擾QPSK進展脈沖成形〔信時，π的相移〔0011或0110時，產(chǎn)生180的載波相位跳變，會導致信號的包絡在瞬時通過生和頻譜擴展，必需使用效率較低的線性放大器來放大QPSK信號。OQPSKQPSK根底上進展起來的一種恒包絡數(shù)字調(diào)制技術。消退180°高頻快速滾降特性，或者說已調(diào)波旁瓣很小，甚至幾乎沒有旁瓣。它與QPSKOQPSK0°、±90°180°的相位跳變。本系統(tǒng)承受π／4-QPSKOQPSKQPSKPQSK有更好的包絡性質，它能夠非相干解調(diào)，使接收機設計大大簡化，在多徑擴展和衰落的狀況下，π／4-QPSK調(diào)制性能更好。2，多址接入方式OFDMA：OFDM正交頻分復用結合CDMA碼分多址OFDM接收端承受相關技術來分開，這樣可以削減子信道之間的相互干擾ICI。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信易。OFDM可以結合分集，時空編碼，干擾和信道間干擾抑制技術，OFDMFDMA頻分多址技術提高了頻帶利用率。但OFDMTDMA、CDMA、FDMAOFDM正交頻分復用結合CDMA碼分多址。信道申請及信道安排系統(tǒng)的地面站負責將衛(wèi)星網(wǎng)絡接入到世界各地的地面網(wǎng)絡或將地面網(wǎng)絡接入到衛(wèi)星網(wǎng)絡。在三個地點設置地面站〔即信關站，有交換和網(wǎng)絡治理功能，同時用于與地面通信網(wǎng)接口，分別在印度尼西亞、由安排功能。系統(tǒng)中掌握中心〔均設在印尼巴登島〕包括地面掌握中心〔GCC〕和衛(wèi)星掌握中心〔SC，各信關站通過數(shù)據(jù)網(wǎng)將傳輸監(jiān)控和狀態(tài)數(shù)據(jù)送到GCC和SCC，它們分別對地面信關站和空間衛(wèi)星進展監(jiān)控。GCC為信關站制定通信打算，掌握安排給每個信關站的衛(wèi)星資源，實現(xiàn)信道申請和信道安排。21階段是呼叫接入的信道選擇，承受慢速是呼叫接入的信道選擇，承受慢速DCA，主要是進展各個小區(qū)間的安排上下行的資源。安排上下行的資源。；第；第2階段是呼叫接入后為保證業(yè)務傳輸質量而進展的信道重選，采用快速DCA，快速DCA用快速DCA，快速DCA是依據(jù)RU遠程單元為承載安排載頻，時隙載波負荷，各個時隙內(nèi)的剩余碼道數(shù)目，時隙內(nèi)的干擾，或依據(jù)接入用戶的空間位置分布等，為用戶安排最優(yōu)的頻率，時隙和碼道。本系統(tǒng)依據(jù)各個時隙內(nèi)的剩余碼道數(shù)目對小區(qū)信道資源進展優(yōu)先級排序。二、鏈路工程預算1EL〔rs,d,地面站和衛(wèi)星之間的夾角r〕cos( EL)

r sin(r)sd衛(wèi)星定點〔星下點〕的經(jīng)度之差〕d42238 1.0230.302cosecosg本系統(tǒng)中衛(wèi)星放射在赤道上空，r=0,EL90。由圖2知d=35786m.2,空間傳波損耗1自由空間損耗Lf4dfL ( )2f c ，f為電波頻率，c為光速。L以db表示f

92.4420lgd20lgf

db(其中d單位為km,f單位為GHZ)本系統(tǒng)Lf=92.44+20lg35.786+20lg1.5=127.04 db2鏈路附加損耗折射、散射等。0.01db，不是主要損耗因素。由圖知本系統(tǒng)中雨衰對系統(tǒng)影響不大。綜合考慮各種鏈路附加損耗，估量除自由空間傳波損耗外，還有3db鏈路附加損耗。3，衰落特性對于衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，移動用戶所在地面環(huán)境簡單，天線高度低、3-9給出了值。本系統(tǒng)仰角大，衰落較小。4，鏈路預算分析EIRP代表地球站或通信衛(wèi)星放射系統(tǒng)的放射力量，是天線所放射功率Pt與該天線增益Gt的乘積，即EIRP=Pt*Gt,接收信號載噪比C/N為

C/N

EIRP GrL LLf t r

kBT與等效噪聲溫度C/T，則有C/T

EIRP GL T上行和下行鏈路依據(jù)上述分析進展鏈路分析上行鏈路〔C/T〕u值為u

L e(T)SuEIRe(G/T)s為衛(wèi)星接收系統(tǒng)品質因數(shù)，Lu為上行鏈路傳輸損耗?！睠/T〕下行鏈路

d值為〔C/T〕d

(EIRP)sLd

G(T)e其中〔EIRP〕s為地球站等效全向輻射功率，(G/T)e為衛(wèi)星接收系統(tǒng)品質因數(shù)，Ld為上行鏈路傳輸損耗。全鏈路傳輸質量載波噪聲溫度比C/T為C/1C/)1C/)

1u d上行鏈路功率預算參數(shù)符號數(shù)值手持單元EIRPPtGt-3dbw接收天線增益Gr23db可計算出轉發(fā)器內(nèi)的輸入上行鏈路C/N(C/N)u=Pr/N=-147.1dbw-(-164.8dbw)=17.7db可計算出轉發(fā)器內(nèi)的輸入上行鏈路C/N(C/N)u=Pr/N=-147.1dbw-(-164.8dbw)=17.7db路徑損耗Lp-127.04db其他損耗Lm-3.5db衛(wèi)星端的接收功率Pr-147.1dbw轉發(fā)器噪聲功率預算參數(shù)符號數(shù)值波爾茲曼常數(shù)k-228.6dbw系統(tǒng)噪聲溫度Ts27dbk噪聲寬帶Bn36.8dbhz噪聲功率N-164.8dbw為0db.下行鏈路C/N預算參數(shù)符號數(shù)值衛(wèi)星的EIRPPtGt73dbw路徑損耗Lp-127.03dbG/TG15.3db/k移動端的接收功率Pr-134.6dbw噪聲功率N-149.0dbw下行鏈路〔下行鏈路〔C/N〕d=-134.6-(-149.0)=14.4db將各個C/N轉換為比值形式，即〔C/N〕u=17.7db=58.9,(C/N)d=14.4db=27.5,(C/N)d=14.4db=27.5,因而可得輸出鏈路總載噪比為C/N=ud =1/(0.017+0.036)=18.86=12.75db三、關鍵技術及解決途徑2，當衛(wèi)星轉發(fā)器的行波管放大器〔TWTA〕同時放大多個載波時，定表征全鏈路傳輸質量的載波噪聲溫度比C/T,總的等效噪聲溫度T應為各局部的噪聲溫度值和所以有2，當衛(wèi)星轉發(fā)器的行波管放大器〔TWTA〕同時放大多個載波時，定表征全鏈路傳輸質量的載波噪聲溫度比C/T,總的等效噪聲溫度T應為各局部的噪聲溫度值和所以有全鏈路傳輸質量載波噪聲溫度比C/T為C/1C/)1C/)1C/)1udi況并有足夠的余量?？紤]到余量，在實際應用計算中，上式右端再加C/T)P

1

作為系統(tǒng)余量。余量的考慮包括尚未計入的附加損耗和設備不抱負狀況〔調(diào)制解調(diào)器、同步恢復等。3，通信系統(tǒng)中，信道非線形失真會對信號造成損害，非線性失真主要由功率放大器〔特別是載功率放大器〕產(chǎn)生，有幅度非線性失真和相位非線性失真。幅度非線性失真即信號輸入輸出幅度變化特性(AM-AM)是非線性的。相位非線性失真將輸入信號的幅度變換轉換性強，補償效果好。C/N值下降。TWTA的輸入功率增加時，會產(chǎn)生兩個結果：一方面，由于輸出功率隨之增加，衛(wèi)星EIRP增大，下行鏈路的C/N值將增加，但TWTAC/N的增加更加TWTA輸入功率的增加，放大器趨于飽和，互調(diào)噪聲增大，使C/IM〔載波互調(diào)比，IM為互調(diào)干擾功率〕下降。C/NC/IMTWT功放輸入功率明顯存在一個最正確值，此時全鏈路具有最大的C/N值。4，提高星載轉發(fā)器的牢靠性R型切換開關，將多RR開關的操作將失效支路切換至備用支路。5，140個點波束衛(wèi)星天線設計長12m140SCC衛(wèi)星掌握系統(tǒng)中姿勢掌握協(xié)同完〔東西南北〕能到達

后誤差將增大。需要通過綜合設計將誤差限定在