衛(wèi)星通信系統(tǒng)線路的設計與計算

第3章衛(wèi)星通信系統(tǒng)線路的設計與計算3.1概述3.2衛(wèi)星通信線路載波功率的計算3.3衛(wèi)星通信線路噪聲功率的計算3.4衛(wèi)星通信線路載波功率與噪聲功率比3.5數(shù)字衛(wèi)星通信線路設計3.1概述設計一條衛(wèi)星通信鏈路的主要目的是：盡量有效地在地球上兩個通信點之間提供可靠而又高質(zhì)量的聯(lián)接手段。為此，發(fā)送站發(fā)出的信號到達接收站時，必須具有足夠高的電平，而且不管對通信質(zhì)量的總噪聲影響如何，都要保證必需的業(yè)務質(zhì)量。這就是說，接收到的射頻載波功率必須遠大于噪聲功率。鏈路的載波和噪聲功率比(載噪比，C/N)用dB表示。鏈路所需的載噪比隨特定的系統(tǒng)和該系統(tǒng)的用途不同而異。目前，國際上對各種不同系統(tǒng)均已制訂出了各自相應的建議值，而且這些規(guī)定有時會有所修訂，所以在設計衛(wèi)星通信系統(tǒng)時要查閱有關的最新文本。眾所周知，一條鏈路質(zhì)量的優(yōu)劣，對于模擬信號傳輸是以解調(diào)后的信噪比S/N來表示的，而對數(shù)字信號傳輸則用比特誤碼率(BER)表示。但不論S/N還是BER都取決于解調(diào)前的載波功率與等效噪聲溫度之比C/T、調(diào)制方式和設備的實際性能(解調(diào)器和濾波器等)。因此，實際上C/T值的計算是鏈路估算的主要內(nèi)容。鏈路預算主要考慮兩方面的問題：(1)已知通信衛(wèi)星和地球站的電參數(shù)，計算通信鏈路的傳輸能力。(2)已知衛(wèi)星的電參數(shù)，根據(jù)對傳輸容量和質(zhì)量的要求，確定地球站的設備參數(shù)。3.2衛(wèi)星通信線路載波功率的計算

1.天線增益G在衛(wèi)星通信中，一般使用定向天線，把電磁波能量聚集在某個方向上輻射。設天線開口面積為A，天線效率為η,波長為λ，天線直徑為D，則天線增益為(3.1)

2.有效全向輻射功率(EIRP)通常把衛(wèi)星和地球站發(fā)射天線在波束中心軸向上輻射的功率稱為發(fā)送設備的有效全向輻射功率。它是天線發(fā)射功率PT與天線增益GT的乘積，即EIRP=PTGTW

(3.2)設發(fā)射機末級功放輸出功率為Po,饋線損耗為LFT(LFT＞1),則上式還可寫為(3.3)或用分貝表示，即［EIRP］=［Po］+［GT］-［LFT］dBW(3.4)式中，方括號表示取其dB值。

3.載波接收功率衛(wèi)星或地球站接收機輸入端的載波功率一般稱為載波接收功率，記作C，［C］以dBW(以1W為零電平的分貝)為單位。設發(fā)射機的有效全向輻射功率為［EIRP］dBW，接收天線增益為GRdB，接收饋線損耗為LFRdB，大氣損耗為LadB，自由空間損耗為LPdB,其它損耗為LrdB,則接收機輸入端的載波接收功率［C］dBW可以表示為［C］=［EIRP］+［GR］-［La］-［LP］-［Lr］-［LFR］=［Po］-［LFT］+［GT］+［GR］-［La］-［LP］ -［Lr］-［LFR］(3.5)【例3.1】已知IS-Ⅳ號衛(wèi)星作點波束1872路運用時，其有效全向輻射功率［EIRP］S=34.2dBW,接收天線增益GRS=16.7dB。又知某地球站有效全向輻射功率［EIRP］E=98.6dBW,接收天線增益GRE=60.0dB,接收饋線損耗LFRE=0.05dB。試計算衛(wèi)星接收機輸入端的載波接收功率CS和地球站接收機輸入端的載波接收功率CE。

解若上行線路工作頻率為6GHz，下行線路工作頻率為4GHz，距離d=40000km,則利用式(13)可求得上行線路傳輸損耗LU為［LU］=200.04dB下行線路傳輸損耗LD為［LU］=196.52dB利用式(3.5)(忽略La、Lr和LFRS)求得衛(wèi)星接收機輸入端的載波接收功率CS為［CS］≈［EIRP］E+［GRS］-［LU］=-84.74dBW地球站接收機輸入端的載波接收功率CE(忽略La和Lr)為［CE］=［EIRP］S+［GRE］-［LD］-［LFRE］=-102.37dBW3.3衛(wèi)星通信線路噪聲功率的計算地球站接收系統(tǒng)的噪聲主要來源于如下幾個方面(參閱1.7.3節(jié))：(1)天線噪聲。天線噪聲包括宇宙噪聲、大氣噪聲、降雨噪聲、太陽噪聲、天電噪聲、天線損耗噪聲、天線罩噪聲以及天線從副瓣進入的地面噪聲等等。(2)干擾噪聲。干擾噪聲主要來源于其它通信系統(tǒng)。(3)上行鏈路噪聲與轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)噪聲。這些噪聲是伴隨信號一起從衛(wèi)星發(fā)送下來的，包括發(fā)射地球站、上行鏈路、衛(wèi)星接收系統(tǒng)的熱噪聲，以及多載波工作時衛(wèi)星和發(fā)射地球站的非線性器件產(chǎn)生的互調(diào)噪聲等。(4)無源器件(如饋線、定向耦合器、波導開關)的噪聲。(5)接收機的內(nèi)部噪聲。噪聲的大小可直接用噪聲功率來度量。眾所周知，對于具有熱噪聲性質(zhì)的噪聲，噪聲功率可表示為N=KTB(3.6)式中，K=1.38×10-23J/K為波爾茲曼常數(shù)，B為等效噪聲帶寬，T為等效噪聲溫度。若單邊功率譜密度用n0來表示，則n0=KT，因此噪聲的大小也可以用等效噪聲溫度T間接來表示。為了便于計算，通常把上述噪聲都折算到地球站低噪聲接收機的輸入端，并分為三部分，即上行鏈路噪聲、轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)噪聲和下行鏈路噪聲。因此，整個系統(tǒng)的噪聲溫度可表示為Tt=TU+TI+TD=(r+1)TD

(3.7)式中，TU為上行鏈路噪聲，TI為轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)噪聲溫度，TD為下行鏈路噪聲溫度，r=(TU+TI)/TD。3.4衛(wèi)星通信線路載波功率與噪聲功率比圖3.1單向空間鏈路一般示意圖

1.上行線路載噪比與衛(wèi)星接收機性能指數(shù)在計算上行線路載噪比時，地球站為發(fā)射系統(tǒng)，衛(wèi)星為接收系統(tǒng)。設地球站有效全向輻射功率為(EIRP)E，上行線路傳播損耗為LU，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收天線增益為GRS，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收系統(tǒng)饋線損耗為LFRS，大氣損耗為La，則可求得衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收機輸入端的載噪比為式中,TS為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器輸入端等效噪聲溫度；BS為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收機帶寬。(3.8)如果將LFRS計入GRS之內(nèi)，則稱之為有效天線增益；將La計入LU之內(nèi)，則式(3.8)可寫成由于載噪比C/N是帶寬B的函數(shù)，因此這種表示方法缺乏一般性，對不同帶寬的系統(tǒng)不便于比較。若將噪聲改用每赫帶寬的噪聲功率(即單邊噪聲功率譜密度n0)表示，則(3.10)(3.11)(3.9)或即(3.12)將式(3.12)代入式(3.9)可得(3.13)(3.14)由式(3.9)、式(3.13)和式(3.14)可以看出，GRS/TS值的大小直接關系到衛(wèi)星接收性能的好壞，故把它稱為衛(wèi)星接收機性能指數(shù)，也稱為衛(wèi)星接收機的品質(zhì)因數(shù)，通常簡寫為G/T。G/T值越大，C/N越大，接收性能越好。為了說明上行線路［C/T］U值與轉(zhuǎn)發(fā)器輸入信號功率的關系，引入了轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度的概念。當使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器達到最大飽和輸出時，其輸入端所需要的信號功率就是轉(zhuǎn)發(fā)器靈敏度，通常用功率密度WS表示，即以單位面積上的有效全向輻射功率表示，有或(3.16)以上是衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器只放大一個載波的情況。但是在頻分多址系統(tǒng)中，一個轉(zhuǎn)發(fā)器要同時放大多個載波。為了抑制因互調(diào)干擾所引起的噪聲，需要使總輸入信號功率從飽和點減少一定數(shù)值，如圖3.2所示。通常把行波管放大單個載波時的飽和輸出電平與放大多個載波時工作點的總輸出電平之差稱為輸出功率退回或輸出補償；而把放大單個載波達到飽和輸出時的輸入電平與放大多個載波時工作點的總輸入電平之差稱為輸入功率退回或輸入補償。由于進行輸入補償，因此由各地球站所發(fā)射的EIRP總和，將比單波工作使轉(zhuǎn)發(fā)器飽和時地球站所發(fā)射的EIRP要小一個輸入補償值。假設以［EIRP］ES表示轉(zhuǎn)發(fā)器在單波工作時地球站的有效全向輻射功率，那么多波工作時地球站的有效全向輻射功率的總和應為圖3.2行波管輸入、輸出特性［EIRP］EM=［EIRP］ES-［ＢＯ］I(3.17)式中，［BO］I為輸入補償值。將式(3.16)代入式(3.17)，得(3.18)與之相應的(C/T)U值用(C/T)UM表示，即(3.19)2.末下行線蜘路載噪葵比與地長球站性嫌能指數(shù)這時，衛(wèi)狗星轉(zhuǎn)發(fā)器蓄為發(fā)射系師統(tǒng)，地球魚站為接收刊系統(tǒng)。與批上行線路莖類似，可瓦得其基本蒙關系式為(3.2凳0)式中，TE為地球霧站接收炭機輸入搞端等效茶噪聲溫兄度；BE為地球虛站接收送機的頻曉帶寬度闊；GRE為地球蓄站接收烘天線有呀效天線密增益。喜同樣，盤可以蠟寫成另腸外兩種浴表達形節(jié)式，即(3.犧21)(3.2鮮2)式中，［GRE/TE］稱為地掠球站性能秩指數(shù)(品惕質(zhì)因數(shù))速，常用［GR/TD］表示，泥其中TD為下行修線路噪湖聲溫度河，它磚關系著丸地球站眠接收性郊能的好嗓壞。因炒此，在巷國際衛(wèi)趙星通信發(fā)系統(tǒng)中興，為了另保證一疤定的通帽信質(zhì)量逗并能有原效地利健用衛(wèi)星郊功率，擋對標準蠟地球站辟的性能斥指數(shù)有廉明確規(guī)自定。當考慮痰到衛(wèi)星斷轉(zhuǎn)發(fā)器撤要同時獄放大多外個載波勤時，為殃了減小帥互調(diào)噪燙聲，行曲波管放紀大器進區(qū)行輸入旗補償?shù)墓赐瑫r，隱輸出功挨率也應浸有一定河補償值腳。因拌此，多襲載波工主作時的荒有效全援向輻射產(chǎn)功率為［EIR遮P］SM=［金EIR醫(yī)P］SS-［BO］O(3.善23)式中，扭［EI蒙RP］SS為衛(wèi)星紀轉(zhuǎn)發(fā)器山在單波闖飽和工士作時的飾［EI構RP］換。將寸式(3拉.23襪)代入你式(3洋.22玻)，得(3.陜24)3.衛(wèi)捐星轉(zhuǎn)發(fā)器畫載波功率鴨與互調(diào)噪孟聲功率比當衛(wèi)星轉(zhuǎn)許發(fā)器同時因放大多個醉信號載波館時，由于摩行波管的兵幅度非線彼性和相位滲非線性的傲作用，會卷產(chǎn)生一系浙列互調(diào)產(chǎn)搏物。其中亮，落入暫信號頻帶掙內(nèi)的那部糖分就成為金互調(diào)噪聲護。如果近鳳似認為機互調(diào)噪忠聲是均投勻分布歡的話，濃可采用化和熱噪亞聲類似滋的處理辛辦法，池求得載吳波互調(diào)蘋噪聲比仔，也可劑用［C/N］I、［C/n0］I或［C/T］I來表示，致且(3.看25)一般規(guī)注律是，材越遠離陵行波管脅飽和點域(即輸夜入補償薦越大)已，［C/T］I越大；越般接近飽和臭點(即輸宴入補償越伶小)，臺［C/T］I越小。劇而［C/T］U和［C/T］D情況卻相淋反。例如束，當輸入殺補償越小文時，［姥EIRP礦］S要增大暢，這時宜可使［C/T］D得到相應鍋的改善。須可是［C/T］I會因行棕波管非吃線性而健降低，縣如圖愚3.3稍所示勉。因翅此，為以了使衛(wèi)肅星鏈路齡得到最跪佳的傳骨輸特性考，必敢須適當醉選擇補很償值。貓顯然，神選擇祥最佳工匪作點的氣問題，失在衛(wèi)周星通信遇系統(tǒng)設街計中是蛇個極其噴重要的框問題。圖3.啟3［C備/T］與刃［BO］I的關系4.基衛(wèi)星通傾信線路經(jīng)的總載廊噪比前面研工究的上舌行和下針行線路俘載噪比欠都是單振程線路賀的載噪虹比。嘉所謂單種程，就薄是指地爪球站到植衛(wèi)星或材衛(wèi)星到鵲地球站聰。實際甜上，進墓行衛(wèi)星漲通信是柔雙程的帽，即孫由地球權站→衛(wèi)某星→地振球站。宏因此，曾接收構地球站域收到的熱總載噪蜓比［C/N］t與下行美線路的子載噪比漢［C/N］D是有區(qū)稈別的。握整個衛(wèi)鉆星線路序噪聲由拌上行線捷路噪聲粥、下行削線路噪款聲和互筍調(diào)噪聲引三部分便組成，殃如圖倉3.4減所示倘。雖繼然這三船部分噪登聲到達討接收站喘接收機誰輸入端惜時，照已混合烘在一起除，但婚因各部戶分噪聲毅之間彼榴此獨立加，所陸以計算概噪聲功雖率時，賭可以雪將三部脹分相加掙，即Nt=NU+NI+ND=k(TU+TI+TD)B=kTtB(3.2慌6)Tt=TU+TI+TD(3.2太7)式中，NU、NI、ND和TU、TI、TD分別代煙表上行茂線路、怎轉(zhuǎn)發(fā)器湯、下視行線路況的噪聲興功率和近噪聲溫籍度。于醫(yī)是可以蝕寫出整掌個衛(wèi)星道線路的尚總載噪慰比為(3.頸28)(3.肚29)因此或(3.狡30)(3.押31)圖3.罪4衛(wèi)星脾通信線路到的噪聲及C/T值5.篇門限余迎量和降紀雨余量在FM遠中存在賭門限效俊應，即怠當鑒頻谷器的輸御入信噪伙比Si/Ni大于門榴限值(S/N)th時，其矛輸出信畢噪比會事得到改們善。反競之，當Si/Ni＜(S/N)th時，其輸兇出信噪比浩會急劇惡牲化。對于隆不同的調(diào)盛制指數(shù)βFM,門限煌值大致在虹(S/N)th=8~及11d慈B，且受與調(diào)制鍬信號類奧型幾乎潛無關。筑因此，膽通常取思(S/N)th=10監(jiān)dB。時為了更辱一般化松起見，迅如果對亡通信系粉統(tǒng)的傳魚輸質(zhì)量嚼提出了吸一定的良要求，隨則可以益規(guī)定滿洪足該質(zhì)火量標準晴要求所置容許的灶最小S/N或C/T值稱為刊門限，待設計系需統(tǒng)時必宮須使C/T值大于蘇［C/T］th值。但是，任碗何一條線夏路建立后腸，其參壯數(shù)不可能荒始終不變關。而且會旗經(jīng)常受到輝氣象條件床、轉(zhuǎn)發(fā)器棄和地球站名設備某些咽不穩(wěn)定因久素及天線毯指向誤差頌等方面的乘影響。訪為了在這餓些因素變都化后仍能癢使質(zhì)量滿謊足要求，提它必須留鋤有一定的散余量(儲燭備量)，覺這個余拿量叫“門壤限余量”巖。在氣象條倉件變化中陡，特別是班雨雪引起腦的線路質(zhì)莫量下降，仙在線路設子計時必須男留有一定胖的余量，兔以保證降查雨時仍能菜滿足對線自路質(zhì)量的途要求，勿這個余量秘叫“降雨脫余量”。營降雨主要厭對下行線召路影響顯忍著。已知不刃降雨時Tt=TU+TI+TD=(1苦+r)TD此時有(3.3在2)用分貝表俗示，有(3.科33)假設由于劫降雨影響吉，使下行荒線路噪聲絨增加到原滴有噪聲的m倍，地挺球站接收腐系統(tǒng)(C/T)值正好叢降到門限坑值，則T’t=TU+TI+mTD=(1雖+r)TD(3.3見4)(3.辱35)用分貝表腰示，有(3.國36)式(3.36)說明，降雨影響使總噪聲比不降雨時降低。因此，為了保證通信可靠、質(zhì)量符合要求，設計通信線路時，應留有門限余量E：(3.拴37)E代表正常彩氣候條件郵下［C/T］超過評門限值袋的分貝蠟數(shù)，m為降雨余楊量。用艇分貝表示逝時，寫為M=10才lgmdB在衛(wèi)星通譜信中，一罪般取M=4~6貧dB。3.5拴數(shù)字衛(wèi)星答通信線路百設計3.5.喉1S唯CPC系老統(tǒng)線路的著計算1.肚線路買計算的貍一般公萍式所謂S蒙CPC塘系統(tǒng)的缸通信容只量，是娃指每個著轉(zhuǎn)發(fā)器扭所能提袖供的信犁道數(shù)。甚它是衛(wèi)絨星通信綱系統(tǒng)工墳程的一映個重要豈問題。賤對每憐一條具自體的衛(wèi)惜星通信同線路來拔說，它崖所能提外供的容潑量取決瓦于衛(wèi)星搬通信系脆統(tǒng)的體霧制和參扁數(shù)，例撕如，對護通信質(zhì)毛量的要池求，工捎作頻段旦，衛(wèi)星綢功率和街天線尺惰寸，地獎球站設彩備的性樂能，旨傳播的寺環(huán)境條第件，調(diào)孝制制度爛，多釀址方式冤等。徹對于給定借的SCP裳C衛(wèi)星通墾信系統(tǒng)，慚從轉(zhuǎn)發(fā)器駝功率分配療的角度出認發(fā)，其通釘信容量可隆用下式估纏算：(3.高38)式中，(C/T)t1是按照Pe或S/N所要求的佛一個載波抓功率與線吵路總噪聲趴溫度之比厘；(C/T)tM則是在同嘉一接收點速將系統(tǒng)內(nèi)胡所有載波地功率相加能而得到的尤總載波功頂率與同一遺線路總噪膠聲溫度之濾比。為區(qū)剛分這兩個館(C/T)t中的載念波功率C，在腳標藝中增加“蓮1”和“快M”來加乳以注明，覆多載波食工作時，舅(C/T)tM是由下式刑決定的：(3.典39)式中，材(C/T)DM、(C/T)UM、(C/T)IM分別為下代行、上行膛總載波功獨率對噪聲澤溫度比和擊總載波功好率對互調(diào)隆等效噪聲碌溫度比(眨這里沒有工考慮鄰道冠干擾等其儀它干擾)候。其中桐，(C/T)DM用分貝表呆示為(3.4下0)式中，［糠EIRP添］SM=［EI層RP］SS-［BO］O。若(C/T)UM用分貝吐表示，努則有(3.丹41)關于SC吊PC系統(tǒng)魚的［C/T］I1(一脆個載波溉功率與剖互調(diào)噪抹聲溫度戲之比)筆，《C布CIR舊固定業(yè)翠務衛(wèi)星羞手冊(軋198毯5)》速對于典船型的T融WTA測給出如靠下公式脖：［BO］O=0膠.82策(［BO］I-4.5邀)dB(3.4追2)(3.尺43)式中，n′為有透效的載羊波數(shù)目題，所以(3.4耍4)再看(C/T)t1,在饞數(shù)字制猶情況下烘有(3.共45)式中，行［Eb/n0］th為比特服能量噪縱聲密度蒸比門限欠值；Rb為比特漿速率；k為波耳茲息曼常數(shù)；躲［Ee］是設備忘的備余量堵；在模擬散制(FM雁)情況下濃有傳輸一駐路SC機PC所掏占用的拔衛(wèi)星功河率和地丈球站的屑功率分呀別為[EI絕RP］S1=［E洋IRP］SM-［n］(3.4診7)(3.求48)應指出，找在上述關超于［n］、［E連IRP］S1、［E置IRP犧］E1的公式盛中，朵實際應塑用時，滲都應平留下適丙當?shù)挠嘈搅俊?.犯PCM/掠PSK/匹SCPC迅線路的計柜算【例3.清2】假號定衛(wèi)星與哈地球站的逼主要參數(shù)鼓有：上行釣頻率為憲6GH居z,下鎖行頻率為她4GH計z；衛(wèi)星塔行波管單歪載波飽和郊輸出功率書為10危W；衛(wèi)虜星天線增釣益［G］S收、發(fā)棒均為咸26d亦B(含毀饋線損倘耗)；讓［GR/TD］為-4牌.5dB海/K；衛(wèi)能星轉(zhuǎn)發(fā)器餓匹配條件熊下的功率若增益［GP］S為1息05d扯B；轉(zhuǎn)肯發(fā)器帶沈?qū)挒樘?6M貌Hz；續(xù)地球站繩［G/T］E為2李3d村B/K朗。系統(tǒng)忘設計指攪標給定館為：誤新比特率Pe為10-4；信道調(diào)岸制方式為綁QPSK傅；信道帶伯寬為3攻8kH慢z；數(shù)據(jù)而速率Rb為6菠4k闖b/s古。要求幅估算系廁統(tǒng)的通居信容量顧及每載溝波需用環(huán)衛(wèi)星與愈地球站束的［E今IRP網(wǎng)］。解(1)阿［C/T］tM的計算漲。根據(jù)巡壽式(3狼.40葡)知一般地，印選取若干掃個［BO］I值來進行湖計算，最熱后以［C/T］DM最大的少［BO］I做為工膨作點。蒜為避免匠繁瑣，北這里僅撈代入一測個［BO］I值進行茫計算。皇?。跙O］I=7.民5dB凳,由秧式(3哪.42申)得到嬌，［BO］O=2.建5dB搬,而竄［LD］=1開97d喊B，則無有根據(jù)式綢(3.菌41)寸，則有由式(校3.4汪3)并像考慮信春道濾波出器對互奮調(diào)噪聲愉有約快0.6認dB的涉改善，依可得將以上求得的、、化為真值，代入式(3.39)得化為分貝率值，則摟有(2)的計算。取［Ee］=2.6dB,[Eb/n0]th=8.4dB(Pe=10-4),而Rb=64kb/s,故有［Rb］=10lg64×103=48.1dB,由式(3.45)可得應指出，鋒這是一個括功率受限席系統(tǒng)，喬帶寬是寬猴裕的，究因而載波虜間隔較大居，鄰道披干擾可以負忽略，科故上述計乞算對此未韻考慮。(3)先通信容量廉的計算。濃在實際計誼算中，考之慮到降雨論的影響，松要留有架一定的門捕限余量［垂E］；跡此外，由獄于使用了拖話音激活獅，在功念率方面，夕可有a分貝的好奔處，故轉(zhuǎn)濕發(fā)器通信桐容量用分點貝表示時悔，由式(新3.38裙)得(3.味49)式中，取粒［a］為4旱dB，［E］為4阻dB，將故有［n］=碑-1僻46.決1+1知69.闊5-4帳+4轎=2書3.4普dB碌(即21飲8)若按3角6MH陡z帶寬計樹算，當信因道間隔為啞45k料Hz時，問有(4)良每信燭道所需醒的衛(wèi)星百及地球秩站的［潤EIR豎P］。濤在求每吃信道所辨需的［爪EIR哭P］S1時，考慮足功率分配互給同時工耳作的話路捎的載波，宗故有［EI陽RP］S1=［E寶IRP淺］SM-(［n］-［a］)=［E災IRP徒］SS-［BO］O-［n］+［a］=36-茫2.5-手23.4地+4=怕14.紅1dBW窩又每信戶道所需被的地球叼站［E可IRP齒］E1為［EIR失P］E1=［E嘩IRP］EM-［n］+［a］+［ET］式中，［ET］為發(fā)射勢功率備余碑量，取［ET］=3單dB。距又因為在6G津Hz時，賺自由空間菌損耗為唐200d斜B,考鎮(zhèn)慮到極化潔誤差損耗完，天線奏指向損耗北和大氣損唯耗，共約稼1.4情dB,乒即［LU］=件200+漸1.4茂=20漢1.4攏dB故有【例3掏.3】萍已知碧工作頻冷率為掩6/4憂GH濟z,襪利用I色S-Ⅳ玩號衛(wèi)星固，［裁EIR冷P］SS=22.趕5dB衛(wèi)W,［WS］=-乘68.莖5d院BW/召m2，較標廊稱值-圖67d警BW/牲m2低1.催5dB島。選?。跙O］I=11點dB,刃［BO］O=4.垮9dB央,端衛(wèi)星［G/T］S=-17繡.6d象B/K。仙地球站品宜質(zhì)因數(shù)［G/T］E=40.劉7dB唱/K。上警行鏈路損疫耗［LU］=20福0.6d荷B，下行語鏈路損耗木［LD］=1虛96.偶7屋dB保，對壩于大容犧量系統(tǒng)救，話灶音激活析因子為幕0.延4，對稱于8犯00益?zhèn)€單向胸通路的嘆網(wǎng)絡，率同時巾通話路元數(shù)n抽=0.巾4×8甩00=救320桃路。它試尊計算I濫S-Ⅳ身號衛(wèi)星熊PCM辛-PS槽K-S肢CPC萌數(shù)字線懂路的主屢要通信粘參數(shù)。解(1)熄確定上行敘鏈路載噪須比。設排轉(zhuǎn)發(fā)器功愉率均分給蒸每個載波風，故每刑路上行鏈陸路的［C/T］U值為［浪參閱式?jīng)?3.愚19)燭］(2)主確定洪下行鏈虎路載噪憤比。根進據(jù)式(下3.2束4)，遭考慮到贊每路功鑒率均分覆，故每撓路下行避鏈路［C/T］D值為(3)扭確定載波跡功率對互痛調(diào)及鄰道屯干擾比。竭對于IS北-Ⅳ號衛(wèi)掏星轉(zhuǎn)發(fā)器駝，實測輸現(xiàn)出補償及唱載波互調(diào)遵干擾比與魚輸入補償切的關系如藍圖3.鏈5所示密。這是對漢800棚個間隔蜘為45嬸kHz的蒼通路而言蜂的。實際砌上，由訓于存在話瘦音激活，呈經(jīng)常同記時工作的儲不過3域20路兇，這樣有述［A］=10惡lg(責800/叔320)趙=3.5上dB的陵好處。由師于有些互少調(diào)分量落大到帶外，屆還存在［F］=0幫.6織dB的椅好處。災實際信婚道的等纖效噪聲捷帶寬為猴38道kH柔z，故埋實際載成波功率詠與互調(diào)愧噪聲溫刊度比為此外，S渠CPC系拼統(tǒng)還存在酒鄰道干擾壁，它的陳設計指標易是載波功訪率與鄰道繪干擾功率潤比［C/N］A不超過版26考dB患,于翁是圖3掙.5幟IS雹-Ⅳ衛(wèi)勤星轉(zhuǎn)發(fā)悔器輸出忠補償及覺載波互刊調(diào)干擾歲比與輸遲入補償唯的關系(4)盒確定總載殘噪比。根盞據(jù)式(3及.30)芬，有于是得(5)眼確定滿足窮傳輸速率抱要求和誤鑄碼率要求吹所需的［C/T］th值。P貼CM-S昏CPC系鈔統(tǒng)的傳輸狠速率為Rb=64事kb/s調(diào),當要循求Pe≤10-4時，摧對于B沿PSK節(jié)或QP般SK，縫［Eb/n0］≥8.旦4dB耐，設?。跡b/n0］=1咳0.7復dB冶,則(6)逢門塵限余量此E值合適。(7)辨確定地球月站每路應賞發(fā)的有效怎全向輻射觀功率。此處的端［WS］較標稱滴值-67炕dB高1刑.5d過B，為的約是考慮最特壞情況。從以上晴實例，截可以推鎮(zhèn)算到其奧它派生諷體制的搬性能。蕉如Δ岸M-S變CPC借系統(tǒng)，以只要將騙相應的寄等效噪避聲帶寬仰和誤碼踐率要求鹿加以改紗變即可摘。3.促DM/廁PSK份/SC告PC線賴路的計聲算【例3死.4】濟假定衛(wèi)星薪和地球站戲參數(shù)與例傾3.3子(PCM逮/PSK賺/SCP沙C)相同燒。系統(tǒng)設諷計指標為嶄：誤比特升率Pe=10-3(門限噸值)，穗信道調(diào)朗制方式漆為QP久SK;吸信道頌帶寬為倍19藥.2k拜Hz(貓即4輸2.8宇dB誼)；數(shù)彼據(jù)速率法為3淚2k柔b/s香(即演45否.05輔dB)欠。當Pe=10-3時，Q決PSK窩的［Eb/n0］為6趙.8d末B。要破求估算系略統(tǒng)的通信醋容量。解依照例幅3.棒2，可底求得當不考慮腿鄰道干擾督影響，利湊用上例所違求得的［BO］O=2.醫(yī)5d蕉B時，哪有最后求騎得［n］=漿28葵.05盒dB鏟(四即6鍋38)3.5軟.2枝PS雹K數(shù)字哈衛(wèi)星通宿信線路桌的設計1.罵數(shù)字衛(wèi)親星通信耳線路標雕準參數(shù)為誤碼率Pe=10-42.能主要通豆信參數(shù)勻的確定(1)抗歸一化信牌噪比Eb/n0。接收數(shù)硬字信號時藏，載波接做收功率與笛噪聲功率壁之比C/N可以寫成(3.告50)式中，Eb為每單護位比特卷信息能滾量；Es為每個使數(shù)字波小形能量濫，對于M進制，卵則Es=EblbM;R′為碼元問傳輸速率玻(波特速腳率)；R為比特傳地輸速率，增且R=R′lbM;B為接收系簽統(tǒng)等效帶富寬；n0為單位頻疫帶噪聲功途率(單邊趁噪聲功率科譜密度)碧。(2)北誤碼碗率與歸東一化信海噪比的維關系(宣對于2伍PSK押或QP嚷SK)季:(3.5致1)當Pe=10-4時，得歸六一化理想肚門限信噪欣比為(3.甜52)當取理瞞想帶寬誕(B=R′)時雪，則由槳式(3尺.50將)可求五得2P床SK時以理想門扮限載波堅接收功伐率與噪授聲功率奧比［C/N］th2為而QPS亮K時，［C/N］th4為(3)端門限吃余量。競當僅考徐慮熱噪另聲影響憤時，為分保證誤纏碼率Pe=10-4，必需招的理想唐門限歸工一化信柜噪比為犬8.呼4d廟B，則亭門限余影量E可由下菌式確定必:(3.撒53)門限余禿量是為曉了考慮責TDM瞇A地球得站接收勤系統(tǒng)和薪衛(wèi)星轉(zhuǎn)幫發(fā)器等襖設備特庭性不完舉善所引蠻起的惡增化而采醬取的保手證措施森。(4)捧接收系統(tǒng)蹤蝶最佳頻帶槐寬度B的確定。饑接收系統(tǒng)含的頻帶特儉性是根據(jù)粱誤碼率最命小的原則車確定的。占根據(jù)奈奎淘斯特速率在準則，在餃頻帶寬度才為B的理閃想信道中藍，無碼間零串擾時，叫碼字的極廊限傳輸速槳率為2恐B波特。足由于PS聰K信號具到有對稱的策兩個邊帶滔，其頻帶夫?qū)挾葹榛瓗盘栴l丑帶寬度的丑2倍易,因此究，為了實鉤現(xiàn)對PS收K信號的車理想解調(diào)啟，系統(tǒng)理債想帶寬應內(nèi)等于波形叢傳輸速率確(波特速歷率)R′。但從抱減小碼間譜干擾的角罪度考慮，換一般要求受選取較大惕的頻帶寬陳度。因此項，取最愈佳帶寬為(3.立54)(5)恭地球夸站接收流系統(tǒng)載醒波接收剝功率與吩系統(tǒng)總狐噪聲溫飄度比(C/T)t的確定圣。將式擇(3.羞50)妄中(C/N)t用(C/T)t表示，司則可職寫成(3.5亡5)用分貝表性示(3.5絕6)當采用催TDM斗A方式唇時，接隙收系統(tǒng)肆總噪聲父為上行碑線路熱斷噪聲和覽下行線鼠路熱噪擋聲之和字。當采固用FD菊MA方僵式時，狹則接收舉系統(tǒng)總吐噪聲為凍上行線識路熱噪子聲、下泊行線路項熱噪聲廳和衛(wèi)星報轉(zhuǎn)發(fā)器界互調(diào)噪備聲之和皂。下行恰線路本寧身的(C/T)D可由式世(3.埋22)皆決定，摔即(3.5藍7)因為由啞式(3增.29嗚)可得(3.暈58)所以比較救式(3.取57)和繼式(3.女58)，瘦可得(3.樸59)將式(3晨.56)餐代入式(簡3.59談)得(3.其60)式中，r為決定植噪聲分死配的量泄。采用進FDM至A時，更有采用T干DMA格時，有將式(度3.5毛3)代簡入式(斗3.6叼0)得(6)獵衛(wèi)星哀轉(zhuǎn)發(fā)器嶺有效全摘向輻射宮功率的伶確定?？旄鶕?jù)式貌(3.輛22)滅可求得(3.果62)將式(爪3.6愈1)代源入式(揪3.6夾