衛(wèi)星通信信道鏈路參數(shù)計算與模擬

綜合課程設計衛(wèi)星通信信道鏈路參數(shù)計算與模擬姓名:

學號:、課程設計內(nèi)容及基本參數(shù)

設計目的近年來互聯(lián)網(wǎng)和移動通信飛速發(fā)展，使得網(wǎng)絡終端用戶數(shù)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(tǒng)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(lián)網(wǎng)絡和移動通信網(wǎng)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(shù)進行計算和模擬，從而掌握衛(wèi)星通信信道鏈路參數(shù)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。基本參數(shù)列表涉及參數(shù)參數(shù)值對地靜止衛(wèi)星位置東經(jīng)12。地球站位置東經(jīng)01。北緯11。調(diào)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(shù)a0.2h w0 2.1km表1根據(jù)學號得到的系統(tǒng)參數(shù)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(jīng)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(jīng)緯度，計算衛(wèi)星于地面距離及仰角P;同步衛(wèi)星的經(jīng)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(jīng)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(shù)計算。5)品質(zhì)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(shù)，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?shù)牟ㄩL，D=其中，入為電磁波傳輸?shù)牟ㄩL，D=“兀“為天線效率。(17)、計算部分計算衛(wèi)星到地面站的距離,.COS0=cos。jos@「0S)帶入數(shù)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(jīng)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(zhì)因數(shù)為多少B=(1+a)R R=R/(logM)QPSK調(diào)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