卫星通信链路
卫星通信工作原理
卫星通信工作原理卫星通信是一种通过人造卫星进行通信传输的技术。
它利用卫星作为中继站，将信号从发射站传输到接收站，实现了远距离、高质量的通信。
一、卫星通信的基本原理卫星通信的工作原理可以分为三个主要步骤：上行链路、卫星传输和下行链路。
1.上行链路：在卫星通信中，上行链路是指信号从地面站向卫星传输的部分。
用户在地面站发射信号，通过指定的天线将信号向上空发送。
信号经过电离层进入太空，然后到达指定卫星。
上行链路的频率一般比较低。
2.卫星传输：卫星接收到上行链路的信号后，将其放大并重新发射到地球上的其他区域。
卫星利用特定的波束和频率进行传输，确保信号能够准确到达目标地点。
卫星在传输过程中还可以进行频率的转换和多路复用，提高信号的传输效率和容量。
3.下行链路：下行链路是指信号从卫星传输到地面接收站的部分。
接收站通过天线接收卫星发射的信号，并通过解调器对信号进行解码和还原。
最终，用户可以通过设备来接收、处理和显示信号。
二、卫星通信的关键技术卫星通信依赖于多项关键技术来实现高效、稳定的通信传输。
1.频段选择：卫星通信使用的频段一般分为C频段、Ku频段和Ka频段等。
在频段选择时，需要综合考虑频段的传输性能、天线尺寸和成本等因素。
2.天线设计：卫星通信中的天线设计非常重要，它关系到传输过程中的信号强度和覆盖范围。
天线的设计需要考虑到天线增益、波束宽度、指向精度和天线尺寸等因素。
3.调制解调：调制解调器是卫星通信中的关键设备之一。
它可以将信号进行调制，将信息转换成适合卫星传输的形式。
在接收端，解调器将信号解调，还原成原始的信息。
4.多路复用技术：为了提高卫星传输的效率，多路复用技术被广泛应用。
通过将多个信号合并在一个信道中传输，可以有效提高信道利用率，减少传输成本。
三、卫星通信的应用领域卫星通信在各个领域都有着广泛的应用，其中包括但不限于以下几个方面：1.远程通信：通过卫星通信，可以实现远距离的通信传输，解决了地理位置限制的问题。
卫星通信课件第4章卫星链路设计
预估计雨衰减的方法
➢ 物理方法：路径衰减是路径沿线上遇到的雨点所造成的单 个降雨衰减增量的一个积分；
➢ 预测模型：计算雨中有效路径长度Leff的半经验近似方法， 在这个有效路径上假设降雨率不变。
预测模型主要有三个步骤：
➢确定所关心的时间百分比内的降雨强度；
• 温带纬度范围内仰角接近30o的路径上于30GHz频率附近的云 层衰减的典型值在1dB~2dB之间；
大气损耗和噪声La
太阳噪声、宇宙噪声 地球噪声、人为噪声
N0
接收天线指向损失[LRP]
1 星地传输方程
接收功率通量密度
➢全向天线下
通量密度
Pfd
PT
4 d 2
, (W/m2 )
➢方向性天线下
• 通量密度
Pfd
PTGT
4 d 2
, (W/m2 )
Pfd EIPR 10log(4 d 2 ), (dBW/m2 )
平方频率变化法则
A(E2 ) csc(E2 )
假设同一条路径上在f1 GHz和f2 GHz频率上测得的衰减为A(f1 )和
A(f2
)则它们有如下近似关系：A( A(
f1) f2)
( (
f1)2 f2 )2
这个公式建立起了长期统计值之间的联系，它不能用于链路上的短
期频率变化或是靠近任何共振吸收线的频率。
• 从雨衰产生的机理可以得到雨衰减大小与雨滴半径和波长比 值有密切的关系，当电波的波长可以和雨滴的尺寸相比拟时 ，将引起雨滴共振，产生最大的雨衰。
2 传播效应——与水汽凝结有关
雨衰估计
降雨率超过R的百分比时间 100
卫星通信系统的链路建立与连接管理指南
卫星通信系统的链路建立与连接管理指南随着科技的不断进步和人类对信息传输需求的不断增加，卫星通信系统成为了全球范围内最重要的通信方式之一。
而在卫星通信系统中，链路建立与连接管理是确保通信质量和正常运行的关键。
一、卫星通信系统链路建立链路建立是卫星通信系统中的第一步，它是指建立起卫星终端与卫星之间的通信连接。
以下是在链路建立过程中需要注意的几个关键环节：1. 频段与天线选择：在建立链路之前，需要选择适当的频段和天线，以实现对所需通信的覆盖范围，提高通信质量。
同时，需要考虑频段的合法性和以往的经验数据。
2. 发射与接收参数设置：在链路建立的过程中，需要根据通信需求设置发射与接收的参数。
如发射功率与接收灵敏度等，以确保信号传输的可靠性与稳定性。
3. 发射与卫星的对接：在完成前两步后，需要将信号通过特定的方式传输到卫星上。
这需要确保发射与卫星的对接能够保证信号传输的准确性和稳定性。
4. 卫星与接收端的对接：最后，卫星上的信号需要在接收端进行接收和处理。
这里需要注意接收端的处理能力和对应的设备配备，以确保信号能够准确传输到指定地点。
二、卫星通信系统连接管理链路建立后，连接管理是确保通信系统正常运行和提高通信效率的关键环节。
以下是连接管理中需要注意的几个方面：1. 连接的稳定性与可靠性：在实际通信中，连接的稳定性和可靠性是确保通信质量的基础。
管理者需要定期检查和维护连接，保证其正常运行。
2. 连接容量与负载均衡：随着通信需求的增加，连接的容量也需要增加。
管理者需要根据实际需求优化连接容量，并进行负载均衡，以提高通信系统的效率。
3. 连接的优化与调整：卫星通信系统往往需要应对不同的应用场景和需求。
管理者需要根据实际情况对连接进行调整和优化，以满足不同用户的需求。
4. 安全与隐私保护：在卫星通信系统中，安全与隐私保护是至关重要的。
管理者需要采取相应的措施，确保通信过程中的信息不受到非法侵入和泄露。
5. 故障检测与修复：连接出现故障是不可避免的，管理者需要建立相应的故障检测机制，并及时修复故障，以保证通信系统的连续性和可用性。
卫星通信系统中的链路预算分析
卫星通信系统中的链路预算分析在当今高度信息化的时代，卫星通信系统凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，在通信领域中占据着重要的地位。
而链路预算分析则是卫星通信系统设计和性能评估的关键环节，它能够帮助我们确定系统是否能够满足预期的通信要求。
卫星通信系统的基本组成包括卫星、地球站以及连接它们的通信链路。
链路预算分析的主要目的就是评估在这些链路中，信号从发射端到接收端的传输过程中，其强度和质量的变化情况，从而判断通信的可行性和可靠性。
要进行链路预算分析，首先得了解几个关键的概念。
发射功率是指卫星或地球站发送信号时的功率大小。
这个功率值会直接影响信号的初始强度。
然而，信号在传输过程中会遭遇各种损耗，比如自由空间损耗。
自由空间损耗是由于信号在空间中传播时扩散导致的能量衰减，它与传输距离和信号频率密切相关。
传输距离越远、频率越高，自由空间损耗就越大。
除了自由空间损耗，还有大气损耗。
当信号穿过地球大气层时，会因为大气中的气体、水汽等因素而产生一定的衰减。
此外，还有天线增益和系统噪声等重要因素。
天线增益是指天线将信号集中或发散的能力，它可以增强或减弱信号的强度。
系统噪声则会干扰有用信号，影响接收端对信号的正确解调。
在计算链路预算时，我们需要将发射功率与各种增益相加，再减去各种损耗和噪声，从而得到接收端的可用信号功率。
如果这个功率高于接收灵敏度，即接收端能够正确解调信号的最小功率，那么通信链路就是可行的。
以一颗位于地球同步轨道的通信卫星为例。
假设卫星的发射功率为_____瓦，工作频率为_____GHz。
地球站的天线增益为_____dBi，卫星的天线增益为_____dBi。
自由空间损耗可以通过公式计算得出，大约为_____dB。
考虑到大气损耗约为_____dB，其他损耗（如馈线损耗、极化损耗等）共计_____dB。
系统噪声温度为_____K，噪声系数为_____dB。
通过一系列的计算，我们可以得到接收端的信号功率。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比CrT或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比CzI ,再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I) 和载波的系统余量。
上下行C/T上行和下行C/T 的计算公式分别为CZT u= EIRP E - LOSS U + G/T SatC/T D = EIRP S - Loss D + GZT E/S式中的EIRF E和EIRF S分别为载波的上行和下行EIRP, Loss u和L OSS D分别为总的上行和下行传输衰耗，G/T sat和G/T E/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。
上式中的数据均为对数形式。
C/N 与C/T 的关系C/N 与C/T 的关系式为C/N = C/T - k - BW N = CZT + 228.6 - BW N式中的k 为波兹曼常数, BW N 为载波噪声带宽。
式中的数据均为对数形式。
C/I 与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U^nC/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I ASJU和C/I AS_Do此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰C/IM 。
C/N 与C/I 的合成由多项C/N 和C/I 求取总的C/N、C/I 、以及C/(N+I) 的算式为(C/N Total ) -1 = (C/N U ) -1 + (C/N D ) T(C/I Total ) -1 = (C/I XPJU) -1 + (C/I ASJU) -1 + (C∕IM) -1 + (C/I XPJD)-I + (C/I ASJD)-I-1 -1 - 1(C/(N+I)) -1 = (C/N Total ) -1 + (C/ITotal )上述三个算式中的数据均为真数形式。
由多项C/N 和C/I 求取总的C/(N+I) 的步骤也可为-1 -1 - 1 - 1(C∕(N+I) U ) = (C∕N u ) + (C/1 XP_U) + (C/1 AS_U)-1 -1 -1 -1 -1(C∕(N+I) D ) = (C∕N D ) + (C∕I XP_D) + (C∕I AS_D) + (C/IM)(C∕(N+I)) -1= (C∕(N+I) U ) -1 + (C∕(N+I) D ) -1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。
卫星链路计算公式
卫星链路计算公式
1.链路预算
链路预算是用于确定卫星链路的信号强度和传输损耗的公式。
它用于计算链路损耗、可用信号功率和接收信噪比等参数。
链路预算公式通常由以下几个部分组成：发射端天线增益、发射机功率、传输路线损耗、接收端天线增益、接收机灵敏度和链路容量等。
链路预算的目的是确定链路的可靠性和传输性能。
2.接收信噪比计算公式
接收信噪比是用于评估卫星链路接收端性能的指标。
接收信噪比计算公式通常由以下几个参数组成：信号功率、噪声功率和信道带宽。
接收信噪比公式可以用于确定链路的接收能力和系统的传输性能。
3.系统容量计算公式
系统容量是用于评估卫星通信系统吞吐量的指标。
系统容量计算公式通常由以下几个参数组成：带宽、调制方式、编码方式和误码率。
系统容量的计算公式可以用于确定链路的传输容量和系统的传输性能。
4.链路可靠性计算公式
链路可靠性是用于评估卫星链路稳定性和可靠性的指标。
链路可靠性计算公式通常由以下几个参数组成：链路错误率、链路间隔、链路失效概率和故障修复时间。
链路可靠性的计算公式可以用于确定链路的稳定性和系统的可靠性。
5.链路质量计算公式
链路质量是用于评估卫星链路传输质量的指标。
链路质量计算公式通常由以下几个参数组成：误码率、帧错误率、比特错误率和信号失真度。
链路质量的计算公式可以用于确定链路的传输质量和系统的性能。
需要注意的是，卫星链路计算公式的具体形式和参数可能会因具体的应用场景和卫星通信系统而有所不同。
因此，使用者在进行卫星链路计算时应根据具体情况选择适当的计算公式，并结合实际数据进行计算。
第3章卫星通信链路设计
第3章卫星通信链路设计1.引言卫星通信是一种广泛应用于电信、广播、电视、互联网等领域的远距离通信方式。
卫星通信链路设计是保证卫星通信系统正常运行的重要环节。
本章将介绍卫星通信链路设计的相关概念、关键参数和设计原则。
2.卫星通信链路设计的主要参数卫星通信链路设计的主要参数包括：(1)频率：卫星通信使用的频率要与地面站和用户终端设备兼容，并且需要考虑天线尺寸和传输能力等方面的限制。
(2)天线：卫星通信中的发射和接收天线需要具备高增益和高指向性，以提高信号质量和传输距离。
(3)功率：卫星通信中的功率需根据传输距离和信号强度要求来确定，同时还需考虑功耗和频谱效率等因素。
(4)调制解调：卫星通信中的调制解调器需要根据通信系统要求选择适当的调制解调方式，并具备高信噪比和低误码率的性能。
(5)编码解码：卫星通信中的编码解码器用于提高信号的可靠性和纠错能力，选择适当的编码解码方案可以提高链路的可靠性和抗干扰能力。
(6)其他参数：卫星通信链路设计还需考虑地面站和用户终端设备的处理能力、网络拓扑结构、链路预算和传输延迟等因素。
3.卫星通信链路设计的关键技术(1)链路预算：链路预算是根据链路设计参数和要求计算链路性能和可靠性的过程。
它包括天线增益、传输损耗、自由空间损耗、大气衰减、地面站噪声温度、用户终端设备灵敏度等参数的计算和分析，以保证链路质量和性能的要求。
(2)天线设计：天线是卫星通信中非常重要的组成部分，它直接关系到信号强度和传输质量。
天线的设计需考虑天线尺寸、频率范围、指向性、增益、波束宽度等因素，并通过天线阵列、反射器和馈源等技术手段提高信号传输和接收效果。
(3)调制解调技术：调制解调器是卫星通信中的关键设备，它负责将数字信号转化为调制信号进行传输，并将接收到的调制信号解调为数字信号进行处理。
调制解调器的设计需根据通信系统需求选择适当的调制解调方式，并具备高信噪比、低误码率和高传输速率的特点。
(4)编码解码技术：编码解码器用于提高信号的可靠性和纠错能力，它可以将原始数据进行编码，增加冗余信息以便在传输中出现错误时进行纠错。
卫星通信链路上下行及单双通道计算方法研究
卫星通信链路上下行及单双通道计算方法研究卫星通信链路是指实现地球站与卫星之间的通信传输的网络，由地球站、卫星及卫星传输业务中心组成，其中，上行链路是指地球站向卫星发送信号的传输，下行链路是指卫星向地球站发送信号的传输。
针对卫星通信链路上下行及单双通道计算方法的研究，本文将从以下几个方面进行分析。
一、卫星通信链路上下行在卫星通信链路中，上行链路主要是用户终端向卫星上传数据，下行链路主要是卫星向用户终端下传数据。
对于卫星通信链路上下行，需要分别进行计算，下面对两者进行详细介绍。
1.上行链路计算方法卫星通信链路的上行链路主要涉及到用户终端与卫星之间进行的数据传输问题，需要考虑到地球站与卫星之间的距离、天线、信号传输损耗等参数对上行链路传输效率的影响。
上行链路的计算方法需要考虑以下参数：（1）地球站与卫星之间的距离地球站与卫星之间的距离是上行链路中的重要参数，可以使用卫星轨道参数计算得出。
卫星轨道参数包括卫星高度、轨道倾角、轨道升交点赤经等参数，根据这些参数可以通过公式计算地球站与卫星之间的距离。
（2）天线增益和功率天线增益和功率对上行链路传输效率也有很大影响。
天线增益是指天线辐射出的电磁波能量与理论理想天线辐射出同等能量的比值。
功率是指每单位时间内的能量变化量。
（3）传输损耗卫星通信链路的上行链路传输损耗主要由大气透明度、电离层扰动、雨雪等因素造成，需要进行准确的计算。
2.下行链路计算方法卫星通信链路的下行链路主要涉及到卫星向用户终端上传输数据的问题。
下行链路计算需要考虑以下参数：（1）卫星天线增益和功率卫星天线增益和功率对下行链路的数据传输也有很大的影响。
卫星天线增益受到海洋反射和大气损耗的影响，功率则需要考虑卫星传输能力和用户终端接收能力。
（2）天线和接收器的带宽天线和接收器的带宽会影响到下行链路的传输效率，并且需要考虑信噪比、码率等因素。
二、单双通道计算方法卫星通信链路的单双通道计算方法是对卫星通信链路中物理层的指标进行计算，单通道主要是指卫星与终端之间数据传输的一个方向，双通道则是指卫星与终端之间的数据传输方式为双向的。
卫星通信—第四讲 链路计算
E类站(14/11)
F类站(6/4) F-1
G T ≥ 22.7 + 20 lg f 4
11米 4.5--5米
F-2
G T ≥ 27.0 + 20 lg f 4
7.5--8米
F-3 G T ≥ 29.0 + 20 lg f
4
9--10米
Quality Grade
Excellent 5
Good
4
Fair
=
Pt Gt Gr
λ 4πR
2
• 自由空间传播损耗(路程损耗)
Lf
=
4π R λ
2
=
4π fR c
2
Pr
=
Pt G t G r Lf
(常称通信距离方程)
当用d(m), λ(m)表示时,
[ ]L f = 22 + 20 lg d − 20 lg λ
( dB)
当用d(m), f(GHz) 表示时
例如 A类站(6/4)
G T ≥ 35 .0 + 20 lg f 4
天线直径15-18米
B类站(6/4) G T ≥ 31 .7 + 20 lg f
4
C类站(14/11) G T ≥
11--14米
D类站(6/4) D-1
G T ≥ 22.7 + 20 lg f 4
5米
D-2 G T ≥ 31.7 + 20 lg f
0.148 f 2 v1m.43
式中频率f的单位为(GHz),
能见度νm 的单位为(m)
密雾 Vm < 50m 浓雾 50<Vm<200m 中等 200<Vm<500m
卫星通讯原理
卫星通讯原理
卫星通讯原理是基于人造卫星在地球轨道上运行，利用卫星作为中继站来传输信号和信息的一种通信方式。
它主要通过将地面站发送的信号转发至另一个地面站，实现远距离通信和数据传输。
卫星通讯的信号传输过程主要包括三个阶段：上行链路、空间链路和下行链路。
其中，上行链路是指地面站向卫星发送信号的过程，空间链路是指卫星接收到地面站信号并进行处理和转发的过程，下行链路是指卫星向地面站发送信号的过程。
在卫星通讯中，上行链路的信号经过地面站的天线发射至卫星所在的轨道。
卫星接收到信号后，通过其天线接收，并利用其携带的指令进行处理和转发。
卫星通过携带的转发器将接收到的信号转发至下行链路。
在空间链路中，卫星接收到上行链路信号后，会对其进行放大、滤波、频率转换等处理，然后将其转发至下行链路。
卫星通讯中的转发过程是在频率转换后进行的，即将接收到的信号转换到另一个频率上进行转发。
这样可以避免上行链路和下行链路的频率干扰。
在下行链路中，卫星将处理后的信号通过天线进行发射，然后地面站的天线接收到信号并将其转换为可用的形式，如语音、数据、图像等。
地面站可以根据需要将接收到的信号进行进一步处理和利用，以满足通信和信息传输的需求。
卫星通讯原理的核心是利用人造卫星作为中继站来实现信号的传输和转发。
通过卫星的接收、处理和发送功能，有效地实现了地球不同地区之间的远距离通信和数据传输。
卫星通讯在通信、广播、气象、导航等领域发挥着重要作用，对于现代社会的发展和进步具有重要意义。
卫星通信的基本概念和分类
卫星通信是利用人造卫星作为中继站，实现地面、空中或海上通信的技术。
它通过在轨道上的卫星传输信号，从而扩展了通信网络的覆盖范围。
以下是卫星通信的基本概念和分类：基本概念：1. 卫星：人造卫星是一颗人造的天体，被放置在地球轨道上，用于传输通信信号。
卫星可以是地球同步卫星、低轨卫星、中轨卫星等。
2. 发射器和接收器：地面、空中或海上的终端设备，通过发射器发送信号到卫星，或通过接收器接收从卫星传回的信号。
3. 传输链路：从发射器到卫星再到接收器的信号传输链路，包括上行链路（发射器到卫星）和下行链路（卫星到接收器）。
4. 轨道：卫星通信中的卫星可以采用不同的轨道，包括地球同步轨道、低轨道、中轨道等。
5. 波束：卫星通信中，信号从卫星发射出去时形成的覆盖区域，称为波束。
卫星可以拥有多个波束，每个波束覆盖不同的地区。
分类：1. 地球同步卫星通信：-地球同步卫星位于地球赤道平面上，它的轨道周期与地球自转周期相同。
因此，它能够在相对固定的位置上覆盖一个特定的地理区域，如通信卫星，广播卫星等。
2. 低轨卫星通信：-低轨卫星通信系统中，卫星距离地球较近，轨道高度一般在几百至一千公里范围。
由于距离近，延迟较低，适用于高速数据传输。
3. 中轨卫星通信：-中轨卫星通信系统中，卫星位于地球同步卫星和低轨卫星之间，通常轨道高度在1000至2000公里范围。
中轨卫星通信具有较低的延迟，较高的可用性。
4. 广播卫星通信：-广播卫星用于广播和电视信号的传输。
这种卫星一般位于地球同步轨道，可以覆盖广泛的地理区域，使得信号能够被大量用户接收。
5. 移动卫星通信：-移动卫星通信是指通过卫星为移动用户提供通信服务，如移动电话、飞机上的通信系统等。
这类卫星通信系统需要实时跟踪用户位置。
卫星通信系统的选择取决于具体的应用需求，包括通信覆盖范围、传输速率、延迟等因素。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程卫星通信链路是指卫星与地面站之间的通信路径，主要用于传输语音、数据和视频等信息。
在设计卫星通信链路时，需要考虑到多种因素，包括传输距离、频率选择、传输速率、信道容量和信号质量等，并进行相应的计算和分析。
首先，为了计算卫星通信链路的传输距离，需要确定地面站到卫星的距离。
这一距离通常通过地面站和卫星之间的视距来估算。
视距的计算可以使用下述公式：视距=√(2Rh+H^2)其中，R为地球半径，H为卫星的轨道高度。
接下来，为了确定适当的频率选择，需要对卫星通信链路的频带进行计算。
频带的选择通常由频率规划规定。
在进行频带计算时，需要考虑传输的数据速率和卫星通信系统的要求。
一般来说，高速数据传输需要使用高频段，而低速数据传输可以使用低频段。
传输速率的计算是卫星通信链路设计的重要一环。
传输速率通常受到频带宽度和调制方式的限制。
传输速率的计算可以使用香农公式来估算：C=Blog2(1+SNR)其中，C为信道容量，B为频带宽度，SNR为信噪比。
信道容量是指在给定的频带宽度下，信号可以传输的最大速率。
在进行信道容量计算时，必须考虑到信噪比、调制方式以及频带宽度等因素。
常见的调制方式包括调幅调制（AM）、频移键控调制（FSK）和相移键控调制（PSK）等。
最后，信号质量的计算可以通过信号功率的计算来完成。
可通过对信号功率进行估计，以评估信号在传输过程中的衰减情况。
P=P0GtGr(λ/4πR)^2其中，P为接收信号的功率，P0为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，λ为信号波长，R为传输距离。
通过上述计算过程，可以得到卫星通信链路的关键参数，从而确定适当的设备和调整相关参数。
这些计算和分析能够为卫星通信系统的设计、优化和运维提供重要的依据。
总结起来，卫星通信链路的计算过程包括传输距离的估算、频率选择和频带计算、传输速率的估算、信道容量的计算以及信号质量的估计。
这些计算过程是卫星通信链路设计中的重要一环，能够帮助优化卫星通信系统的性能和可靠性。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。
上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU = EIRPE– LossU+ G/TSatC/TD = EIRPS– LossD+ G/TE/S式中的EIRPE 和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat 和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。
上式中的数据均为对数形式。
C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BWN = C/T + – BWN式中的k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽。
式中的数据均为对数形式。
C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/IXP_U 和C/IXP_D、以及上行和下行邻星干扰C/IAS_U 和C/IAS_D。
此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM 。
C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/NTotal )-1 = (C/NU)-1 + (C/ND)–1(C/ITotal )-1 = (C/IXP_U)-1 + (C/IAS_U)–1 + (C/IM)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1(C/(N+I))-1 = (C/NTotal )-1 + (C/ITotal)–1上述三个算式中的数据均为真数形式。
由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步骤也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/NU)-1 + (C/IXP_U)–1 + (C/IAS_U)–1(C/(N+I)D )-1 = (C/ND)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1 + (C/IM)-1(C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D)–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。
卫星通信链路总结
卫星通信链路总结目录前言 (1)1 .天线增益,等效辐射功率和接收功率 (1)2 . 传输损耗 (3)3 .系统噪声温度 (3)4 .载噪比 (8)5 .上行链路 (9)6,下行链路 (10)7 .雨水衰减 (10)8 .联合载噪比 (11)9 .互调噪声 (12)前言1.空间链路狭义上分为上行链路和下行链路，如果不考虑卫星组网的情况，就是一颗卫星做中继，两个地面终端通信的场景。
上行链路和下行链路都有很大的损耗，计算这些损耗和衰落，是设计卫星通信产品的重要指标。
2.整个通信过程可以大致理解为地面站一一卫星转发器一一地面站3.接下来我们就从地面的发射机天线讲起，将整个链路讲清楚4.在工程中，我们经常将数值转换为db的形式，在本文中口则为某数据的db 值例如天线增益G为10410Λ4,贝∣J[G]=101gG=40dB[G]=101gG=40dB1.天线增益,等效辐射功率和接收功率为了提高天线定向辐射的能力，通信天线的定向性都很强，但计算中不容易。
我们会引入线的增益的概念。
假如现有一个定向天线，它的输出功率为PsP_s,增益为GG就意味着该天线等效为一个输出功率为PsGP.sG的各向同性天线。
将天线等效为各向同性天线后，这个天线在空间中等距离球面的各点辐射相同。
在发射天线和接收天线对准的情况下，等效全向天线的计算结果和原定向天线的计算结果相同。
举例来说就是发射天线输出功率PsP-S,那么发射天线的等效全向辐射功率(11)E1RP=GtPsEIRP=GJP_s∖tag{1-1}发射天线辐射的电磁波强度至于距离有关，辐射功率通量密度(1・2)①m=EIRP4πr2\Phi_m=\frac{EIRP}{4\pir^2}∖tag{1-2}接收天线的增益GrG_r接收天线的有效面积(1-3)Se=λ2Gr4五S-e=∖frac{∖1ambda^2G_r}{4∖pi}∖tag{1-3}发射天线的接收功率(1-4)Pr=ΦmSe=GtGrPs(入44r)2P_r=\Phi_mS_e=G_tG_rP_s(\frac{\1ambda}{4\pir})^2∖tag{1-4}用分贝的语言表示(1-5)[EIRP]=[Gt]+[Ps][EIRP]=[G.t]+[P.s]∖tag{1-5}(1-6)[Pr]=[EIRP]+[Gr]d10Ig(4πrλ)2[P_r]=[EIRP]+[G_r]-101g(\frac{4\pir}{∖1ambda})^2∖tag{1-6}其中等号右边第三项被称为自由空间损耗[FS1](1-7)[FS1]=201g(f)+201g(r)+201g4πc[FS1]=201g(f)+201g(r)+201g∖frac{4∖pi}{c}∖tag{1-7}其中频率单位为MHz,距离单位为km,FS1为比值无单位则光速单位为km*MHz=109m∕s1(P9m∕s,所以c=0.3km*MHzc=0.3km*MHz(1-7)的第三项(1-8)201g4πc=201g4*3.140.3=32.4201g∖frac{4∖pi}{c}=201g∖frac{4*3.14}{0.3}=32.4∖tag{1-8}自由空间损耗FS1的计算(1-9)[FS1]=201gf+201gr+32.4[FS1]=201gf+201gr+32.4∖tag{1-9}补充天线增益的计算公式，在卫星通信中，反射面天线的使用尤为广泛，近年来有向微带天线等体积更小，增益更大的阵列天线发展的趋势，但我们只在此介绍反射面天线的增益的计算公式(I-IO)G=η(πDλ)2=η(πfDc)2G=∖eta(∖frac{∖piD}{∖1ambda})λ2=∖eta(∖frac{∖pifD}{c})λ2∖tag{1-10}参数表中频率比波长更常见,公式(1-10)中n∖eta是孔径效率，有两个典型值，0.55和0.72.D是反射面口径当频率单位GHz,反射面口径单位m,光速单位m*GHz=109m∕s10^9m∕s,c=3×IO-ImGHzc=3∖times1O^{-1}m∖cdotGHz将常数带入：(I-I1)G=η(10.47fD)2G=\eta(10.47fD)A2\tag{1-11}根据(1・6)我们得到了一条链路的两端，计算出了最后接收功率。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程
1.发送链路计算:
发送链路计算主要涉及到输出功率、天线增益、传输损耗、自由空间损耗等参数的计算。
-输出功率:发射机的输出功率需要根据通信系统设计要求进行估算，一般会考虑到传输距离、环境条件和通信需求等因素。
-天线增益:发射机的天线增益需要根据天线类型（如方向性或者全向性）、天线直径、孔径效率等因素进行计算。
-传输损耗:传输损耗包括了天线阻塞、波束指向误差、空间效应和楔形效应等因素造成的损耗。
-自由空间损耗:自由空间损耗是由于信号在传播过程中遇到了自由空间路径损耗引起的衰减，可以根据路径距离和频率进行计算。
2.接收链路计算:
接收链路计算主要涉及到接收链路预算和信噪比的计算。
-接收链路预算:接收链路预算是根据发送端的参数计算出来的接收端所需的参数，包括输入功率、接收天线增益、系统噪声温度、接收机增益等。
-信噪比计算:信噪比是指信号功率与噪声功率之比，通过信噪比可以评估接收端系统的接收质量。
信噪比的计算需要考虑信号功率、噪声功率和接收机的增益等因素。
3.其他参数的考虑:
除了发送链路和接收链路的计算，还需考虑其他参数对链路性能的影响，如多径效应、雨衰减、大气吸收、信号衰落、可用性等。
这些参数需要根据具体的卫星通信系统和使用环境进行合理的估计和预测。
总结起来，卫星通信链路计算的过程主要包括发送链路计算和接收链路计算两个部分，并且需要考虑一系列因素，如功率、天线增益、损耗、信噪比、多径效应、雨衰减等。
这些计算结果将为卫星通信系统的设计和性能评估提供依据，确保通信系统在特定环境和条件下能够正常工作。
卫星通信技术原理
卫星通信技术原理一、引言卫星通信技术是指利用人造卫星作为中继器，在地球上不同地区之间进行通信的技术。
它可以实现广域覆盖，不受地理位置限制，为人们的通信提供了便利。
本文将介绍卫星通信技术的原理和工作机制。
二、卫星通信的基本原理卫星通信的基本原理是通过地球上的发射站将信号发射到卫星上，再由卫星将信号转发到接收站。
具体而言，卫星通信包括发射链路、卫星链路和接收链路三个部分。
1. 发射链路发射链路是指从地面发射站向卫星发射信号的过程。
首先，信号通过调制技术将要传输的信息转换为微波信号，然后经过放大、滤波等处理，最后通过天线发射到卫星上。
2. 卫星链路卫星链路是指卫星上接收到发射站信号后，再将信号转发到接收站的过程。
当卫星接收到信号后，会进行转发和频率转换等处理，然后将信号通过卫星的转发器发射出去，覆盖到目标地区。
3. 接收链路接收链路是指接收站接收到卫星发射的信号后的处理过程。
接收站会通过天线接收卫星发射的信号，然后经过放大、滤波等处理，最后通过解调技术将信号转换为可读的信息。
三、卫星通信的工作机制卫星通信的工作机制包括两种方式：地球站通信和卫星间通信。
1. 地球站通信地球站通信是指通过卫星连接地球上的两个或多个地球站进行通信。
当一个地球站要向另一个地球站发送信息时，首先将信号通过发射链路发送到卫星上，然后由卫星转发到接收站，接收站再通过接收链路接收到信号。
同样，当另一个地球站要回复信息时，也是通过卫星进行转发，最终到达发射站。
2. 卫星间通信卫星间通信是指通过卫星连接不同的卫星进行通信。
当一个卫星接收到另一个卫星发送的信号后，会进行处理和转发，再通过卫星链路将信号传递给目标卫星。
这样，不同卫星之间就可以进行信息交换和通信。
四、卫星通信技术的应用卫星通信技术在现代社会中得到了广泛的应用，包括以下几个方面：1. 电视广播通过卫星通信技术，可以实现电视广播的全球覆盖。
卫星接收地面的电视信号后，再通过卫星链路转发到不同地区的接收站，使人们可以收看到各种电视节目。
通信卫星链路计算
交叉链路
不同卫星之间通过交叉链 路实现信号交换和传输。
卫星通信频段及特点
L频段
频率为1-2 GHz，主要用于移动通信和卫星导 航。
S频段
频率为2-4 GHz，主要用于固定卫星通信和广播 电视传输。
C频段
频率为4-8 GHz，主要用于大容量固定卫星通信和 军事通信。
X频段
频率为8-12 GHz，主要用于高速数据传输和宽带多媒 体通信。
质量。
02
互调干扰
当多个信号同时通过非线性设备时，可能产生互调干扰。互调干扰会导
致信号频谱扩展，增加链路中的噪声成分，从而降低链路的信噪比和性
能。
03
交叉调制
交叉调制是非线性设备中另一种常见的失真现象。它会导致一个信号的
幅度受到另一个信号的影响，使得接收到的信号产生失真。交叉调制会
降低链路的通信质量和可靠性。
通信卫星链路计算
目录
• 卫星通信基本原理 • 链路计算基本方法与参数 • 地球站设备性能对链路影响分析
目录
• 空间环境因素对链路影响分析 • 链路计算实例与仿真验证 • 总结与展望
01
卫星通信基本原理
卫星通信系统组成
01
02
03
空间分系统
包括通信卫星和卫星星座， 提供信号中继和转发功能。
地面分系统
关键技术研究
深入研究了信号调制、编码、多址接入等关键技术，提高了卫星通 信系统的整体性能。
仿真实验验证
通过大量仿真实验，验证了所提出链路计算模型的有效性和准确性， 为实际应用提供了有力支持。
未来发展趋势预测
智能化发展
多频段融合
随着人工智能技术的不断发展，未来卫星 通信系统有望实现更高程度的智能化，包 括自适应调制、智能编码等方面。
通信卫星系统的星地与星间链路
通信卫星系统的星地与星间链路通信卫星系统是一种通过卫星进行信息传输的技术，广泛用于电话通信、电视广播和互联网接入等领域。
而通信卫星系统的正常运行离不开星地链路和星间链路的支持。
本文将详细介绍通信卫星系统的星地链路和星间链路，并分步骤进行讲解。
一、星地链路1.星地链路是指卫星与地面终端之间的通信链路。
它是通信卫星系统中最基本的链路，用于传输用户与地面站之间的信息。
2.星地链路的建立包括以下步骤：a) 地面终端用户向地面站发送信号。
b) 地面站将信号转换为微波信号，并通过天线向卫星发送。
c) 卫星接收到微波信号后，将其转发给目标地面站。
d) 目标地面站接收到微波信号后，将其解调为原始信号，传给目标用户。
二、星间链路1.星间链路是指卫星与卫星之间的通信链路。
它用于实现卫星之间的信息交换和传输。
2.星间链路的建立包括以下步骤：a) 卫星之间通过微波信号进行通信。
一颗卫星接收到微波信号后，将其放大后再发送给目标卫星。
b) 对于一颗发射卫星，它首先将要发送的信息转换为微波信号，并通过天线发送给目标卫星。
c) 对于目标卫星，它接收到微波信号后，将其放大并解调为原始信息。
然后，再将原始信息传输给目标卫星的地面站或下一颗卫星。
三、通信卫星系统建立的具体步骤1. 地面终端与卫星之间的通信建立步骤：a) 用户在地面终端上输入要发送的信息。
b) 地面终端通过无线电发射机将信息转换为无线电信号。
c) 地面终端通过指定的频率将无线电信号发送给附近的地面站。
d) 地面站接收到信号后，将其放大并转换为微波信号。
e) 地面站通过指向卫星的天线将微波信号发送给卫星。
f) 卫星接收到微波信号后，将其放大并转发给目标地面站。
g) 目标地面站接收到微波信号后，将其解调为原始信息，然后传给目标用户。
2. 卫星之间的通信建立步骤：a) 一颗发射卫星接收到要发送的信息后，将其转换为微波信号。
b) 发射卫星通过指向目标卫星的天线将微波信号发送给目标卫星。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为;先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I;再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/N+I和载波的系统余量..上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU = EIRPE– LossU+ G/TSatC/TD = EIRPS– LossD+ G/TE/S式中的EIRPE 和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP;LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗;G/TSat 和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数..上式中的数据均为对数形式.. C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BWN = C/T + 228.6 – BWN式中的k为波兹曼常数;BWN为载波噪声带宽..式中的数据均为对数形式..C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有;上行和下行反极化干扰C/IXP_U和C/IXP_D 、以及上行和下行邻星干扰C/IAS_U和C/IAS_D..此外;还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM ..C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/N+I的算式为C/NTotal -1 = C/NU-1 + C/ND–1C/ITotal -1 = C/IXP_U-1 + C/IAS_U–1 + C/IM-1 + C/IXP_D-1 + C/IAS_D-1C/N+I-1 = C/NTotal -1 + C/ITotal–1上述三个算式中的数据均为真数形式..由多项C/N和C/I求取总的C/N+I的步骤也可为C/N+IU -1 = C/NU-1 + C/IXP_U–1 + C/IAS_U–1C/N+ID -1 = C/ND-1 + C/IXP_D-1 + C/IAS_D-1 + C/IM-1C/N+I-1 = C/N+IU -1 + C/N+ID–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的..系统所需的Eb/N与C/N数字载波解调器对载波的每bit能量与噪声密度之比Eb/N通常有一个最低要求;由此数据可以求出系统所需要的最低C/N..C/N = Eb/N0 + 20logRData– BWN上式中的RData为真数形式的载波数据速率或信息速率;其余的数据均为对数形式..系统余量系统余量为系统的C/N+I与系统所需最低C/N之差值..数字载波的链路预算设计卫星通信线路时;通常先选定通信卫星和工作频段;根据和用户需求;选择系统所用的天线口径、调制和编码方式;然后通过链路计算;验证所设计线路的可行性与合理性..合理的设计应保证系统略有余量;同时使系统所占用的转发器功率资源与带宽资源相平衡..如果链路预算结果表明;在功率与带宽相平衡时所得的系统余量过大或不足;可以改变天线口径;或调制、编码参数;对系统进行优化..考虑到目前的话音、数据通信和电视广播的主流是数字化;这里只介绍数字载波的..表中列举了几种不同类型的业务;它们共用一个36MHz带宽的C 波段转发器..载波带宽计算载波带宽时;通常按下式先从被传输的信息速率、纠错码率和调制方式;求出符号速率..符号速率 = 信息速率 / FEC编码率 / R-S编码率调制因子如果有报头的话;应将其计入信息速率中..前向纠错FEC编码率通常为1/2、2/3、3/4、5/6和7/8;Reed-Solomon编码率常用188/204..BPSK、QPSK、8PSK和16QAM的调制因子分别为1、1/2、1/3和1/4..载波噪声带宽和占用带宽的取值应分别为符号速率的1.2倍和1.4倍..部分设备商强调其调制波的占用带宽可压缩到符号速率的1.35倍甚至1.3倍;但通常不被卫星操作者所接受..在链路预算中;载波噪声带宽将被用于计算C/T、C/N和Eb /N之间的关系;占用带宽将被用于决定载波工作频率;以及计算载波的输出和输入回退量..输出和输入回退通信转发器的功放级多采用行波管放大器TWTA或固态功率放大器SSPA..这两种放大器在最大输出功率点附近的输出/输入关系曲线为非线性..多载波工作于同一个转发器时;为了避免非线性放大器产生的交调干扰;必须使使放大器工作在线性状态..这时;整个转发器的输出功率远低于最大功率..采用TWTA的转发器在线性工作状态时的输出功率;通常比最大功率低4.5dB..也就是说;整个转发器的输出线性回退约为4.5dB..转发器的输入回退量可根据输出回退量;在中查得..对于采用TWTA的转发器;输入回退量一般比输出回退大6dB上下..对应于4.5dB的输出线性回退;转发器的输入线性回退约为10.5dB..在链路预算中;载波输出回退和输入回退将分别被用于计算载波的下行和上行EIRP..用户载波的功率分配功率和带宽同为转发器的重要资源..用户所能占用的转发器功率应与他向卫星公司租用的转发器带宽相平衡..在一般情况下;用户载波所占用的转发器功率与转发器总功率的比值;应该和用户租用带宽占转发器总带宽的比例大致相等..载波功率的输出回退值与转发器线性回退之差值;即为载波占用转发器功率的比例..当载波在转发器中的功率占用率与带宽占用率相平衡时;OBOC = OBOXpd+ 10 lg BWXpd/ BWC式中;OBOC 为载波的输出回退值;OBOXpd为转发器的线性输出回退值;BWXpd和BWC分别为转发器带宽和载波租用带宽..上式表明;转发器的线性输出回退值越低;或者载波带宽越宽;载波所分配到的功率就越高；转发器带宽越宽;载波所分配到的功率就越低..SFD与上行EIRP转发器的饱和通量密度SFD反映卫星信道的接收灵敏度..接收灵敏度越高;所要求的上行功率就越低..不过; 一味提高SFD并不是好事..因为降低上行功率的同时;也将相应降低上行载噪比和上行抗干扰能力..值得一提的是;通过调整转发器信道单元中的可变衰耗器;可以改变SFD的数值..因此;在转发器参数表中;一般会注明SFD是某个衰减档的对应值..在取用SFD参数时;应该根据参数表中的参考衰减档与转发器当前所用衰减档的差值;对参数表中的SFD数值加以修正..上行载波的EIRP可按下式求得;EIRPE = SFD - 载波输入回退 - G+ 上行传输损耗式中的G为单位面积的标准天线增益..载波的上行EIRP用于计算上行G/T与上行站的天线发送增益和功放输出功率..上行和下行C/TC/T为载波功率与等效噪声温度之比;上行与下行C/T的计算公式均为;C/T = EIRP - 传输损耗 + G/T计算上行C/T时;上式中的EIRP为载波的上行EIRP;传输损耗为上行损耗;G/T为转发器参数 ..计算下行C/T时;上式中的EIRP为载波的下行EIRP;传输损耗为下行损耗;G/T为地面接收系统的参数..链路预算的对象也可以是C/N;它与C/T的关系为;C/N = C/T - BW- kN为载波噪声带宽;k为波兹曼常数..式中;BWN三项干扰因素的估算在链路预算中;除了上行与下行的C/T或C/N外;通常还需考虑反极化干扰、邻星干扰和交调干扰等因素..这三项干扰因素的计算;因数据不足而很难得到准确的结果..由于它们对链路预算结果的影响很有限;为此;通常只采用简化的估算方法..反极化干扰应考虑被干扰信号与反极化干扰信号的功率谱密度之比;以及地面天线和卫星收发天线的极化隔离度的综合影响..假设两个极化的转发器的工作状态相同;两个极化的载波都只占用转发器平均功率; 反极化干扰的载波干扰比C/I即可简化为天线极化隔离度的综合影响..一般而言;在邻星干扰中;下行干扰起决定作用..邻星干扰的C/I大致由双方载波在接收站点的下行EIRP谱密度之比与接收天线的偏轴增益差地面天线指向所用卫星的最大接收增益与指向邻星的偏轴接收增益之差值决定..卫星操作者通常都要求用户为发送多载波的上行站功放预留足够的线性回退..因此;交调干扰可以只考虑由转发器引起的部分..交调干扰的C/I大致由转发器的线性回退量和相邻载波与被计算载波的功率谱密度之比决定..链路载噪比与系统余量链路预算需要综合考虑上行C/N 与下行C/N 、以及各种干扰所产生的C/I;最后求得相关载波链路的系统C/N..相关算式为 C/N Total -1 = C/N+I Up -1 + C/N+I Dn -1= C/N Up -1+ C/I XpdUp -1+ C/I AdjUp -1+ C/N Dn -1+ C/I XpdDn -1+ C/I AdjDn -1+ C/I IM -1上式中;C/N+I Up 和C/N+I Dn 分别为上行和下行的载波与噪声干扰比;C/I XpdUp 和C/I XpdDn 分别为上行和下行的载波与反极化干扰比;C/I AdjUp 和C/I AdjDn 分别为上行和下行的载波与邻星干扰比;C/I IM 为下行载波与交调干扰比..上式中;所有的原为对数形式的载波噪声比和载波干扰比;都需在换算为真数后;再进行倒数求和计算..由此得到的系统C/N;还得再次换算为常用的对数形式;单位为dB..采用不同的调制和编码方式的数字载波;都对应有一个最低要求的E b /N 0值..通过换算;可以求得相关载波所需的最低C/N 值..载波链路的系统C/N 估算值与载波所需的最低C/N 值之差 ;为相关载波的系统余量..在不考虑降雨衰耗时;系统余量以1到2dB 较为合适..余量太低时;系统工作将不够稳定；余量过高时;将增加不必要的设备成本.. 干扰估算的简化处理上一节中;系统C/N也可通过综合上下行C/N与上下行C/I求得..算式可以相应变化为C/NTotal -1 = C/NUp&Dn-1 + C/IUp&Dn-1= C/NUp -1 + C/NDn-1 + C/IXpdUp-1 + C/IAdjUp-1 + C/IXpdDn-1 + C/IAdjDn-1 + C/IIM-1一般说来;载波噪声比C/NUp&Dn 的估算结果较为准确;而载波干扰比C/IUp&Dn的估算结果较为粗糙..实践中发现;当C频段的接收天线口径不小于3米时;C/NUp&Dn 与C/NTotal的差值通常为0.5到1dB；当Ku频段的接收天线口径不小于1.2米时;C/NUp&Dn与C/NTotal的差值通常为1到2dB..为此;在上述接收天线口径条件下;可以省略本来就有些自欺欺人的载波干扰比估算..链路估算时;可以只计算上下行链路的综合C/N;然后减去0.5到2dB的干扰因素..如此的链路估算结果;与各家卫星公司所算得的高低不同的结果相比;误差多半在1dB以内..Ku频段的雨衰备余和上行功率控制上述链路预算表中;只计算晴空条件下的结果..用于C频段时;系统余量可为 1.5dB;或略高..用于Ku频段时;还需考虑雨衰备余量..中国各地在99.9%可用度的雨衰量可参考..对下行站而言;对付雨衰只能用预留备余量的消极办法..工作于Ku频段的上行站应尽可能采用上行功率控制;以抵消雨衰的影响..。
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PT 为天线发射功率； A R为接收天线开口面积；
自由空间传播损耗为：
G T 为发射天线增益； G R 为接收天线增益。
8
以分贝为单位表示为：
式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取d=40000km
电磁波在传播过程中除了与距离的平方呈反比衰减 外，还要受大气因数（如水分、电离层等）的影响，而 衰减。
定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温度下的热噪声，温度 以绝对温度K计。噪声温度（Te）与噪声系数(NF）的关系为： NF=10lg(1+Te/290)dB
品质因素（G/Te）
定义：天线增益与噪声温度的比值。 G/Te=G(dB)-10lgTe(dB/K)
12
天线增益的计算公式
卫星移动通信系统中的天线增益可以按下式进行计算：
22
图2-2 自由空间损耗与传播路径长度的关系
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
23
卫星通信系统线路的设计与计算 1）、卫星通信系统线路的要求：保证通信质量， 使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。 2）设计的主要内容：通过对解调前载波功率与 等效噪声温度之比 C/T 的计算，设计通信链 路。
PR
PT GT GR Lf
其中：PT为发射功率;GT为发射天线增益;GR为接收天线增益；Lf为自由 空间传播损耗。
Lf
4 d
2
4 df
c
2
(2-5)
d为传播距离，为工作波长，C为光速，f为工作频率。 Lf通常用分
贝表示，当d用km、f用GHz表示时，又可以表示为
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
G
4 A 2
4 2
Ae
(2-3)
(2-3)式中，A是天线口面的有效面积(m2)，是工作波 长（m），为天线效率，Ae为接收天线有效面积。
其中=c/f，c为光速，取值为3*108(m/s)。(2-3)式作变换， 则
G
4 A 2
4 f
c2
2
A
13
例一 计算频率为6GHz时，口径3m的抛物面天线的增益。（天线效率
为0.55）
解：根据
G
4 A 2
4 f 2
c2
A
4 6109
G
3108 2
2
3 2
2
0.55
G 10 lg G 42.9 (dB)
14
一、星-地链路传播特性 卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的是
自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还有 大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫星 移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建 筑物的遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信系
37
3.1.3 接收机输入端的载噪比与地球站性能因数
模拟通信系统的输出信噪比，数字通信系统中的传输 速率和误码率，均与接收系统的输入信噪比有关。卫星通 信也是这样。由于在卫星通信系统中，其接收机收到的不 是调频信号就是数字键控信号，因此接收机收到的信号功 率可以用其载波功率C来表示。对于调频信号，载波功率等 于调频信号各个频谱分量的功率之和；而对于数字键控信 号，载波功率就是其平均功率。
各种因数的影响见下图：
10
下图为 雨、雾、云引起的损耗：
卫星通信系统的主要技术参数
等效全向辐射功率（EIRP）
定义：地球站或卫星的天线发射功率P与该天线增益G的乘积。 表明 了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的功率。 EIRP=P·G，或 EIRP(dBW)= P(dBW)+G(dB)
噪声温度（Te）
3.1.1 接收机输入端的载波功率
卫星或地球站接收机输入端的载波功率一般称为载波
接收功率，记做C，［C］以 dBW(以1瓦为零电平的分贝)
为单位，由式(1-6)可得
［C］=［EIRP］＋［GR］－［LP］
(3-1)
其中，［GR］为接收天线的增益(dBi)，［LP］为自由
空间损耗(dB)，［EIRP］为发射机的有效全向辐射功率
4.1.2 传输方程
传输方程是设计无线电链路的基础。这个方程描述发送地球站发送的 射频功率，与接收地球站收到的射频信号功率、传输频率、和发射 机到接收机之间距离的关系。
27
传输方程为： C = PT GT GR (λ/ 4πd)2 用分贝形式表示有： C (dBW) = PT (dBW) + GT (dB) + GR (dB) – 20 lg (4π d/λ)
Pr''
Gt Pt
4 d 2
(W/m2 )
(2-2)
（2-2）式中，PT为天线的发射功率（W），GT为发射天线 的增益，d为自由空间传播距离。
19
例三
卫星的EIRP值为49.4dBW，计算卫星离地面距离为40000km时，地面站的 功率密度。
解：根据式（2-1），
Pr''
Gt Pt
4 d 2
(W/m2 )
35
图3-1 地球站接收机的噪声源
36
2、噪声功率的计算 1）、 噪声功率
如果接收系统输入端匹配，则各种外部噪声和天线损耗 噪声综合在一起，进入接收系统的噪声功率应为
Na = kTaB 式中， Na为进入接收系统的噪声功率；Ta为天线的等 效噪声温度；B为接收系统的等效噪声带宽；k为波尔兹曼 常数 2）、等效噪声温度 将环境温度为T0时放大器内部噪声在输出端产生的噪声 功率折算到输入端热噪声在输出端产生同样大小的噪声功率 时所对应的绝对温度Te，叫做等效噪声温度。
38
根据前面已经求出的接收机输入端的载波功率和噪声 功率，可以直接列出接收机输入端的载波噪声功率比为
C PTGTGR 1
N
LP kTt B
以分贝(dB)表示为
C N
EIRP
LP
GR
10
lg
kTt
B
(dBW)。
31
若考虑发射馈线损耗［LFT］(dB)，由式(1-9(b))，则有 效全向辐射功率［EIRP］为
［EIRP］=［PT］－［LFT］＋［GT］ (3-2)
若再考虑接收馈线损耗［LFR］(dB)、大气损耗［La］(dB)、 其它损耗［Lr］(dB)，则接收机输入端的实际载波接收功率 ［C］(dBW)可以表示为
17
例二 卫星和地面站之间的距离为42,000km。计算6GHz时的自 由空间损耗。 解：根据公式（2-8），
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
Lf=92.44+20lg42000+20lg6=200.46 (dB)
18
功率密度的计算公式
功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到达接收点后，在单位 面积内的功率。可以表示为（2-1）式。
24
4.1 传输方程
图4-1绘出与链路设计有影响的、一个网络的主要组成部分。由信号 的始发站到终点站，从无线电链路设计的目标来看，可以划分为： 地球站 ~ 卫星链路 (或上行链路)；卫星；卫星 ~ 地球站 (或下行链路
) 三部分。
25
图4-1 用于端对端链路设计的、 从信号始发站到终点2站6 的无线电链路划分
28
3.4卫星通信线路载波功率与噪声功率比的计算
GRS , TU
单
向
空
间
链
LU
路
示
意
图
PT, GT
PS , GS LD
GR, TD
29
1、载波功率计算 上行载波功率 CS （即卫星接收端输入率）
载波功率 C 下行载波功率 CE （即地球接收端输入率）
载波功率与发射功率PT、发射天线增益GT、接收天线增 益GR成正比，与各种损耗L成反比。
(2-1)
地面站的功率密度为
Pr''
GT PT
4 d 2
104.94
4 3.1416 40000 10002
4.33
(pW/m2 )
20
接收信号功率的计算公式
若接收信号的有效接收面积为A·，则接收到的功率为：
PR
Pr''
A
GT PT
4 d 2
A
若用接收天线增益（式2-3）来表示，上式可以改写为：
34
3.1.2 接收机输入端的噪声功率
在卫星通信链路中，地球站接收到的信号是极其微弱 的。特别是在地球站中，由于使用了高增益天线和低噪声 放大器，使接收机内部的噪声影响相对减弱。因此外部噪 声的影响已不可以忽略，即其它各种外部噪声也应同时予 以考虑。
地球站接收机的噪声来源如图3-1所示，可分为外部噪 声和内部噪声两大类。
33
利用(3．5)式(忽略La、Lr和LFRS)求得卫星接收机输入端 的载波接收功率Cs为：
[Csl=[EIRP]E十[GRS]一[Lu]＝一84. 74dBW 地球站接收机输入端的载波接收功率CE(忽略La和Lr)为：
[CE]＝[EIRP]s十[GRE]一[LD] 一[LFRS]＝-102．37dBW
统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。
自由空间传播损耗 自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单 的传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人们 研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
15
图2-1 以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量
Pr
'
Pt
4 d
2
16
(2-1)
自由空间传播损耗计算公式
电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球面上。如用定向天线 ，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增益，那么到达接收点的信号功率为：