衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術(shù)課件

1、衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術(shù)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(hào)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)4.1 傳輸方程 4.5 信號(hào)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)4.5 信號(hào)阻擋和多徑衰落第四章 衛(wèi)星鏈路設(shè)計(jì)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(hào)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。4

2、.1 傳輸方程4.1.1 引言圖4-1 用于端對(duì)端鏈路設(shè)計(jì)的、從信號(hào)始發(fā)站到終點(diǎn)站的無線電鏈路劃分 圖4-1 用于端對(duì)端鏈路設(shè)計(jì)的、 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(hào)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。 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)。EIRP一般都用dBW單位來表示，即有： EIRP (dBW) = 10 lg GT + 10 lg PT EIRP一般都用dBW單位來表示，即有：功率通量密度P f d 的分貝值為： P f d = EIRP 10 lg 4d2 (dBW /

3、 ) 功率通量密度P f d 的分貝值為：使用距離d處的P f d 表示式，當(dāng)天線口徑面積為A R 時(shí)，接收地球站收到的載波功率為： C = P f d AR (W) 使用距離d處的P f d 表示式，當(dāng)天線口徑面積為A R 實(shí)際上由于天線系統(tǒng)具有的各種損耗，會(huì)損失某些功率，因而收到的載波功率應(yīng)改寫為： C = P f d AR (W) 實(shí)際上由于天線系統(tǒng)具有的各種損耗，會(huì)損失某些功率，因而收到的傳輸方程為： C = PT GT GR (/ 4d)2 用分貝形式表示有： C (dBW) = PT (dBW) + GT (dB) + GR (dB) 20 lg (4 d/) 傳輸方程為：用分貝形

4、式表示有： 4.1.3 其它傳輸損耗1. 饋線損耗2. 天線未對(duì)準(zhǔn)損耗3. 大氣層和離子層損耗4. 法拉第旋轉(zhuǎn) 4.1.3 其它傳輸損耗1. 饋線損耗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(hào)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)。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) 4.2.1 上行載噪比計(jì)算圖4-4 基本衛(wèi)星鏈路 (上行載噪比為： 上行載噪比為： 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EIR

5、P，則有： 或 4.2.2 下行載噪比和總的載噪比計(jì)算 設(shè) 在接收地球站，合成噪聲功率為：在接收地球站，合成噪聲功率為：整個(gè)衛(wèi)星鏈路載噪比 整個(gè)衛(wèi)星鏈路載噪比 鏈路總載噪比為： 鏈路總載噪比為：按物理意義用分貝數(shù)寫出下行鏈路載噪比為：按物理意義用分貝數(shù)寫出下行鏈路載噪比為： 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)。 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圖4-5 衛(wèi)星上高功放的輸入和回退量圖4-5 衛(wèi)星上高功放的輸入和回退量設(shè)BOi和BO0分別是輸入和輸出回退量，它們定

6、義為： 或設(shè)BOi和BO0分別是輸入和輸出回退量，它們定義為：可得出：可得出： 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： 4.2.5 再生型轉(zhuǎn)發(fā)器的計(jì)算公式當(dāng) 4.3 衛(wèi)星鏈路干擾分析 假定所有干擾信號(hào) (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。4.3 衛(wèi)星鏈路干擾分析 假定所有干擾信號(hào) (包括AWGN 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： 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 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。 4.3.2 進(jìn)入或來自鄰近衛(wèi)星系

7、統(tǒng)的干擾來自地球站天線圖4-8 天線輻射方向性圖 圖4-8 天線輻射方向性圖 圖4-9 (a) 一個(gè)地球站看到的兩顆衛(wèi)星之間的間距 圖4-9 (a) 一個(gè)地球站看到的兩顆衛(wèi)星之間的間距 圖4-9 (b) 鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)干擾 圖4-9 (b) 鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)干擾 已知，和d有下列關(guān)系 , 。 已知，和d有下列關(guān)系 , 從地球站A2到衛(wèi)星A的上行載波干擾比為 或從地球站A2到衛(wèi)星A的上行載波干擾比為 或從地球站A到衛(wèi)星A1的下行載波干擾比為 從地球站A到衛(wèi)星A1的下行載波干擾比為 鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)引起的總載波干擾比為 鄰近衛(wèi)星系統(tǒng)引起的總載波干擾比為 4.3.3 地面微波等其它干擾1. 地面微波干擾2.

8、正交極化干擾3. 鄰近信道干擾 4.3.3 地面微波等其它干擾1. 地面微波干擾 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) 4.3.4 交調(diào)干擾產(chǎn)生的噪聲 1. FDMA多址聯(lián)接時(shí)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(cè)降雨衰減的大小。 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1. 降雨衰減預(yù)測(cè)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(cè)和計(jì)算1. 降雨衰減預(yù)測(cè)4.4.1 降雨衰減預(yù)測(cè)和計(jì)算由衰減因

9、子A r引起的噪聲溫度增量為：4.4.2 降雨衰減對(duì)系統(tǒng)噪聲溫度的影響 由衰減因子A r引起的噪聲溫度增量為：4.4.2 降雨衰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(duì)罩子的影響也必須考慮。 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 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 4.4.4 緩解降雨衰減的方法1. 站址分集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 = PA1 PA2 PAL PAS 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)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 4. 上行鏈路載波