卫星通信信道链路参数计算与模拟
卫星通信链路计算过程
K2MG-E《专业技术人员绩效管理与业务能力提升》练习与答案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/T U= EIRP E– Loss U + G/T SatC/T D = EIRP S– Loss D + G/T E/S式中的EIRP E和EIRP S分别为载波的上行和下行EIRP，Loss U和Loss 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 = C/T + 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和C/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U和C/I AS_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/N Total )-1 = (C/N U )-1 + (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–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/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1(C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_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。
卫星链路计算公式
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/T U=EIRP E - Loss U + G/T satC/T D = EIRP s —Loss D + G/T 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 = C/T + 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 AS_U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 ) -1- 1 -1 -1 -1 -1 -1(C/I Total ) = (C/I XP_U) + (C/I AS_U) + (C/IM) + (C/I XP_D) + (C/I AS_D)(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(C/(N+I) u ) -1 = (C/N u ) -1 + (C/I XP_u) -1 + (C/I As_u) -1・1 ・1-1 -1 -1(C/(N+I) D ) = (C/N D ) + (C/1 XP_D) + (C/1 AS_D) + (C/IM)— 1-1 -1(C/(N+I)) = (C/(N+I) U ) + (C/(N+I) D )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。
卫星传输链路的建模与仿真
站及 地 面传 输 线 路 组 成 。它 的工 作 过 程 是 在 一 个 卫 星 通 信 系 统 中 ， 各
地球 站 经 过 卫 星 的 转 发可 以组 成 多 条 卫 星 通 信线 路 。 整个 系 统 的 全 部
（） １ 通信 距 离 远 ， 信 覆 盖 面积 大 ； 通 （） ２ 具有 多址 连 接 性 ， 信灵 活性 大 ： 通
益 高 等特 点 ， 到 人 们 的关 注 ， 迅 速 发 展 ， 光 纤 通 信 、 字 微 波 通 信 受 并 与 数
一
３ 影 响 卫 星通 信 的主 要 因 素 的建 模 ．
３１ 星通 信 系 统 的 组成 及 其 工 作 过 程 ．卫 所 谓卫 星 通 信 ， 指 地球 站 之 间利 用 人 造 地 球 卫 星 转 发 信 号 实 现 是
维普资讯
科技信息
。高校 讲台ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｎ
２０ ０ ７年第 ３ 源自 ３卫星传输链路的建模与仿真
陈 新 王 洪 源 （ 沈阳 理工大 学信 息工 程与工 程学 院 辽 宁 沈阳 １ ０ ６ ） １ ８ １
（） ３ 可用 频 带 宽 ， 信 容 量 大 ； 通
通信 任 务 就 是 利 用 这 些线 路 分 别 完 成 的 。 在 卫 星 通 信 线 路 中 ， 常 把 通 从 发 信 地 球 站 到 卫 星 这一 段 称 为 上 行 线 路 ． 卫 星 到 收 信 地 球 站 这 一 从
段 称 为 下行 线 路 ， 者 合 起 来 就构 成 一 条 最 简 单 的 单 工 线 路 ， 两个 两 当 地 球 站 都 有 收 、 设 备 和 相 应 的信 道 终 端 时 ， 上 收 、 共 用 天 线 ， 发 加 发 便
卫星通信链路计算过程图文稿
卫星通信链路计算过程集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-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/I XP_U 和C/I XP_D 、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U 和C/I AS_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/N Total )-1= (C/N U )-1+ (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–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/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1(C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_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。
微纳卫星测控系统链路预算与仿真
微纳卫星测控系统链路预算与仿真1. 内容概述本文档旨在详细介绍微纳卫星测控系统链路预算与仿真的相关知识和技术。
随着微纳卫星技术的不断发展，其在通信、导航、遥感等领域的应用越来越广泛。
为了提高微纳卫星的性能和可靠性，对其测控系统的链路预算与仿真进行研究具有重要意义。
本文档首先介绍了微纳卫星测控系统的基本概念和组成，包括通信链路、控制链路、数据链路等。
然后详细阐述了链路预算的概念和方法，包括链路预算的计算步骤、参数设置、性能评估等。
本文对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真进行了实例分析，通过具体的实验数据和仿真结果，验证了链路预算方法的有效性。
本文档还讨论了微纳卫星测控系统中的关键技术，如信道编码、多址接入、干扰抑制等，并提出了相应的解决方案。
本文对微纳卫星测控系统链路预算与仿真的未来发展趋势进行了展望，包括采用新型算法、优化设计方法、提高仿真精度等方面的研究。
1.1 研究背景与意义随着航天技术的迅速发展，微纳卫星作为一种低成本、高效率的航天器解决方案，已成为当今航天领域的研究热点。
微纳卫星具有体积小、质量轻、研制周期短等特点，广泛应用于科研实验、通信技术、地球观测等多个领域。
而微纳卫星测控系统作为保障微纳卫星正常运行的关键组成部分，其性能优劣直接影响到微纳卫星的任务执行效果。
在当前复杂的航天环境中，微纳卫星测控系统面临着诸多挑战，如通信链路不稳定、能源管理困难、控制精度要求高等。
为了解决这些问题，对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真研究显得尤为重要。
通过对测控系统的链路进行全面预算，可以评估系统性能，预测潜在问题，并优化资源配置。
仿真技术的运用能够在不实际制造卫星的情况下模拟测控系统的运行情况，从而验证设计的合理性和可行性，降低研发风险。
深入研究微纳卫星测控系统的链路预算与仿真技术具有十分重要的意义。
这不仅有助于提升微纳卫星的整体性能，还能推动航天测控技术的进步，为未来的航天事业发展提供有力支撑。
1.2 国内外研究现状随着微纳卫星技术的飞速发展，微纳卫星测控系统及其链路预算在空间探索领域受到了越来越多的关注。
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。
卫星链路计算公式
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)–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。
卫星通信信道链路参数计算与模拟
综合课程设计卫星通信信道链路参数计算与模拟：学号：一、课程设计容及基本参数1、 设计目的近年来互联网和移动通信飞速发展，使得网络终端用户数量不断扩大、新业务不断增加，这对通信技术的发展提出了新的挑战。
卫星通信系统以其全球覆盖性、固定的广播能力、按需灵活分配带宽以及支持移动终端等优点，逐渐成为一种向全球用户提供互联网络和移动通信网络服务的补充方案。
本学期我们学习了《微波与卫星通信技术》这门课程，对于卫星通信技术有了基本的了解。
本课程设计基于已学的的基本理论，对卫星通信信道链路参数进行计算和模拟，从而掌握卫星通信信道链路参数计算的基本方法，了解影响卫星通信信道性能的因素。
同时熟悉Matlab 编程仿真过程，利于今后的学习和研究。
2、 基本参数列表表1 根据学号得到的系统参数3、 涉及公式1） ITU 法计算雨衰值：),()(βαp p R L R K A =(dB) (1) 其中，p R 为降雨率，单位为mm/h ，β为仰角，可以通过以下经验公式获得 0779.041.1-⨯=f α (255.0≤≤f ) (2)42.251021.4f K ⨯⨯=- (549.0≤≤f ) (3)上式中频率f 的计算单位为GHz 。
雨衰距离：14766.03]sin )108.1232.0(1041.7[),(---⨯-+⨯=ββp pp R R R L (km) (4)2)ITU 法计算氧、水蒸气分子吸收损耗值：氧分子损耗率，对于57GHZ 以下的频段，可以按下式近似计算3230226.09 4.81[7.1910]100.227(57) 1.50f f f γ--=⨯++⋅⋅+-+(dB/km) (5) 对流层氧气的等效高度0h 和水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定：06(57)h kmf GHz =<因此，对于氧分子的吸收损耗为： 002h R O γ= (dB) (6) 水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度)/(3m g p w 有关，对于350GHz 以下频段，都可以用下式计算（dB/km)： 242223.610.68.9[0.050.0021]10(22.7)8.5(183.3)9.0(325.4)26.3w w w p f p f f f γ-=++++⋅⋅⋅-+-+-+ (7) 对流层水蒸气等效高度w h 可按如下公式确定： ]4)4.325(5.26)3.183(0.55)2.22(0.31[2220+-++-++-+=f f f h h w w (km) (350f GHz <) (8)其中，0w h 取2.1km 。
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。
卫星通信中的信道建模与仿真分析研究
卫星通信中的信道建模与仿真分析研究卫星通信已经成为现代通信系统中不可或缺的一部分。
信道建模和仿真分析是卫星通信研究中的重要内容。
本文将围绕着信道建模和仿真分析展开讨论，探究卫星通信中的这些重要概念。
一、卫星通信简介卫星通信是通过卫星传输信息的一种通信方式，以其可行性、高性能、广覆盖、易实现等优势，被广泛应用于各个领域。
目前，在通信、广播、导航、气象等方面都有着广泛的应用。
卫星通信主要由三部分组成。
1、地面站：是通信系统的控制中心，接收并发射信号。
地面站可以是固定的或移动的。
2、卫星：是卫星通信系统的核心部分，负责接收来自地面站的信号并将其转发到其他地面站。
卫星是在地球轨道上运行的，通常需要定期维护和更新。
3、用户终端：用户终端是接收和发送信息的设备，可以是电视、手机、计算机等。
二、信道建模在卫星通信中，信道建模是研究信号在通信过程中传输的特性和特征的方法。
信道建模可以帮助我们了解信道的特点以及对信号产生的影响。
基于对信道的研究，我们可以更好地设计和优化通信系统。
卫星通信的信道建模主要分为三类：地球 - 卫星信道建模、卫星 - 地球信道建模、卫星 - 卫星信道建模。
1、地球 - 卫星信道建模地球 - 卫星信道建模是指信号从地球站发送到卫星时的传输特性。
这种信道建模需要结合地面天线、卫星通信信道、卫星质量因数等因素进行研究。
根据信道的特性，我们可以对信号进行优化和调整，以提高通信质量。
2、卫星 - 地球信道建模卫星- 地球信道建模是指信号从卫星发送到地面时的传输特性。
这种信道建模需要考虑一些因素，如卫星的位置、天气、地形等，进而分析和优化信号。
3、卫星 - 卫星信道建模卫星- 卫星信道建模是指卫星之间的信道建模。
在这种情况下，考虑卫星间的距离、接收和发送频率等因素。
卫星 - 卫星通信通常用于卫星组网，以实现更好的通信性能。
三、仿真分析仿真分析是卫星通信系统设计和调试的重要工具。
通过仿真分析，我们可以预测和模拟通信系统的运行情况，调整信号参数，提高通信质量。
卫星通信—第四讲 链路计算
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
大气折射影响
• 波束上翘且起伏 • 散焦损耗Lde和漫射损耗Ldi • 大气闪烁 • 这些都是对低仰角
< 5o 系统影响较大
天线方向跟踪误差损耗
Pr (dBW) = EIRP+ Gr − Lf − La − Lde − Ldi − LTr − Lp
大气损耗
•电离层中电子和离子的吸收 •对流层中氧分子 水蒸汽分 子的吸收和散射 •云 雾 雨 雪的吸收和 散射
雨 云 雾所引起的损耗
云,雾引起的电波损耗 可用如下经验公式计算: 损耗强度(云,雾)=
=
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
(dB)
[ ] [ ] L f
d
=
Lf
u + 20 lg
4 = 200.05 − 3.52 = 196.53 6
(dB)
• 有效全向辐射功率EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)
EIRP = PtGt
(W)
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得链路计算方法为,先分别计算上行与下行链路得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得系统载噪比Ｃ/（N＋I）与载波得系统余量。
上下行C/T上行与下行C/T得计算公式分别为C／ＴＵ= EIRPＥ–ＬｏｓsＵ+ G/ＴＳatC/ＴＤ= ＥIＲPS– LｏssD＋ G/ＴE/S式中得EIRPE 与EIRPS分别为载波得上行与下行EIRＰ，ＬossU与LosｓD分别为总得上行与下行传输衰耗,G/ＴSat 与Ｇ/TE/S分别为卫星转发器与地球站得接收系统品质因数。
上式中得数据均为对数形式. C/N与C/T 得关系Ｃ/N与Ｃ／Ｔ得关系式为Ｃ/Ｎ= C/T –ｋ– BWN = C/T ＋2２8、6 –BＷN式中得k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽.式中得数据均为对数形式.C/I与Ｃ／ＩＭ卫星通信载波需要考虑得干扰因素主要有，上行与下行反极化干扰C/IXP_U与Ｃ／IＸP_Ｄ、以及上行与下行邻星干扰C／IAＳ_Ｕ与C/ＩAS_D.此外,还需考虑转发器在多载波工作条件下得交调干扰 C／IＭ。
C/N与C/I得合成由多项C/N与C/I求取总得C/N、C/Ｉ、以及C/（N+I）得算式为(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上述三个算式中得数据均为真数形式。
由多项C/Ｎ与C／I求取总得C/（N＋Ｉ）得步骤也可为(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得结果就是相同得。
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。
卫星通信系统中的信道建模与链路性能分析
卫星通信系统中的信道建模与链路性能分析卫星通信系统是一种重要的无线通信技术，广泛应用于广播、电视、电话、互联网等领域。
在卫星通信系统中，信道建模和链路性能分析是关键任务，能够帮助人们理解和优化系统性能。
本文将从信道模型的建立和链路性能分析两个方面入手，探讨卫星通信系统中的信道建模与链路性能分析。
首先，我们需要建立卫星通信系统的信道模型。
信道模型是描述信号在传输过程中受到的衰落、干扰和噪声等影响的数学模型。
卫星通信系统的信道模型可以分为空间信道模型和时间信道模型两种。
在空间信道模型中，主要考虑的是卫星和地面站之间的传播损耗和多径效应。
传播损耗是指信号在大气和自由空间中传播过程中因为衰减而损失的功率。
多径效应是指信号在传输过程中经过多个路径到达接收端，造成传输中的干扰和衰落。
为了准确建立信号在空间中的传播模型，我们需要考虑卫星和地球之间的距离、传播介质的特性、天线的方向性和信号的频率等因素。
在时间信道模型中，主要考虑的是信号在传输过程中受到的时变性和多径间隔。
时变性是指信号在时间上的变化，可能由于大气湍流、天气等原因造成信号品质的波动。
多径间隔是指多个信号到达接收端的时间间隔，会导致信号干扰和衰落。
为了准确建立信号在时间上的传输模型，我们需要考虑信号的频率、天线的方向性和信号的传输速率等因素。
接下来，我们需要进行卫星通信系统链路的性能分析。
链路性能分析是通过对信道模型进行数学处理和仿真模拟得到的结果。
我们可以从以下几个方面来分析链路的性能。
首先是误码率分析。
误码率是指在信道传输中，接收端误判信号的概率，是衡量链路性能好坏的重要指标之一。
通过建立信道模型，我们可以得到不同信噪比下的误码率曲线，以此评估链路的可靠性。
其次是容量分析。
容量是指在一定误码率的条件下，传输系统能够传递的最大信息量。
通过对信道模型进行数学处理，我们可以得到卫星通信系统的容量分析结果，从而评估链路性能的上限。
此外，还可以进行传输速率分析和功耗分析。
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。
卫星与通讯传输链路计算公式
g.链路余量
5.10
5.94
5.02
5.94
5.20
6.25
dB
F.偏轴发射EIRP密度
1.发射天线口径
0.60
4.50
0.60
4.50
0.60
4.50
meters
2.载波上行EIRP
52.00
62.70
51.90
62.70
49.10
58.65
dBw
3.传输E.S.天线最大增益
36.75
54.25
dBi
l.寻星方式
自动
手动
自动
手动
自动
手动
手动或自动
m.天线类型
可移动
固定
可移动
固定
可移动
固定
固定或可移动
2.接收
a.天线口径
4.50
0.60
4.50
0.60
4.50
0.60
meter
b. E.S.位置
呼和浩特
呼和浩特
乌兰察布
乌兰察布
兴安盟
兴安盟
c.经度
111.70
111.70
113.00
113.00
205.82
205.82
205.82
205.90
205.90
dBW
e.接收天线指向误差
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
dB
f.接收天线G/T
30.09
12.59
30.09
12.59
30.09
12.59
dB/k
g.下行C/T
-146.63
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程之蔡仲巾千创作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/T U= EIRP E– Loss U + G/T SatC/T D = EIRP S– Loss D + G/T E/S式中的EIRP E和EIRP S分别为载波的上行和下行EIRP，Loss U和Loss 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 = C/T + 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和C/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U和C/I AS_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/N Total )-1 = (C/N U )-1 + (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–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)的步调也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1(C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1 + (C/IM)-1 (C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D )–1上述两种分歧计算步调所得到的结果是相同的。
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综合课程设计
卫星通信信道链路参数计算与模拟
姓名:
学号:
课程设计内容及基本参数
1、设计目的
近年来互联网和移动通信飞速发展，使得网络终端用户数量不断扩大、新业务不断
增加，这对通信技术的发展提出了新的挑战。
卫星通信系统以其全球覆盖性、固定的广播能力、按需灵活分配带宽以及支持移动终端等优点，逐渐成为一种向全球用户提供互联网络和移动通信网络服务的补充方案。
本学期我们学习了《微波与卫星通信技术》这门课程，对于卫星通信技术有了基本的了解。
本课程设计基于已学的的基本理论，对卫星通信信道链路参数进行计算和模拟，从而掌握卫星通信信道链路参数计算的基本方法，了解影响卫星通信信道性能的因素。
同时熟悉Matlab编程仿真过程，利于今后的学习和研究。
2、基本参数列表
表根据学号得到的系统参数
3、涉及公式
1) ITU法计算雨衰值：
A = K (R p) L(R p「)(dB) (1)
其中，R p为降雨率，单位为mm/h，-为仰角，可以通过以下经验公式获得
a =1.41 汇f so779(0.5兰f W25) ⑵
K =4.21 10 龙f2.42(0.9 乞2 54)
上式中频率f 的计算单位为GHz
雨衰距离：
L(R p , J 珂7.41 10^常66
(0.232_1.8 10^R p )sin 丁^km)⑷
2) ITU 法计算氧、水蒸气分子吸收损耗值：
氧分子损耗率，对于 57GHZ 以下的频段，可以按下式近似计算
曽 _3
6.09 4.81 2 _3
=[7.19 10
2 2
] f 10 (dB/km)
(5)
f +0.227
(f -57) +1.50
对流层氧气的等效高度 h °和水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定:
h 0 二 6 km
其中，g 取2.1km 。
3) 给出经纬度，计算卫星于地面距离及仰角 -;
同步卫星的经度=s ,地心角二定义为从地心点看卫星与卫星终端之间的夹角，卫
星终端所在地的经度和纬度 (二L , L ),卫星距地球中心的距离近似为 42164.2km ,
地球的平均赤道半径为
-6378.155km 。
COS 二 COS L cosf L -〒s ) (10) d = R ； r 2 - 2农「COST
(11)
如图1所示，A 为卫星，B 为地心，C 为地球站，仰角为地球站与卫星连线与水平
(f : 57GHz)
因此，对于氧分子的吸收损耗为：
R O 2
水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度
°h
° (dB)
P w (g/m 3)有关，对于350 GHz 以下频段,
都可以用下式计算(dB/km):
“ 3.6 和=[0.05 +0.0021pw + ------------- 2 ------- +
(f -22.7) +8.5 (f -183.3) +9.0 (f —325.4) +26.3 对流层水蒸气等效高度 5可按如下
公式确定： 10.6
-、
2
8.9
_ (2)
2 _4
]f P w 10
h
w
- h w0[1 '
2.5
(f -22.2)2 5 (f -183.3)2 6 (f - 325.4)2
- 4
] (km)
(f ::: 350GHz )
(8)
同样，对于水蒸气分子的吸收损耗为：
R
H 2。
w h
w
(dB)
(9)
面之间的夹角，利用余弦定理可得地心角与仰角之间关系:
4) 路径损耗
L s 二 92.4 20lgd 20lgf (dB)
(14)
其中，d 的单位为km, f 的单位为GHz ，公式中符号取10lg[*],下面的公式中都取 对数计算。
5) 品质因素
E b
Q=[ b ] [L s l JL 。
] [k] [R b ] [A] [R O J [R H 2°]-[EIRP] (dB/K) (15) N 。
其中，k 为玻尔兹曼常数，L-0为其他损耗。
6) 天线的增益
[G] =Q [T] (dB)
(16)
其中T 为接收天线的等效噪声温度。
7) 天线的口径
其中，■为电磁波传输的波长， 为天线效率
计算部分
1、 计算卫星到地面站的距离
T COS = COS'COS (L - %)带入数值后可得
COST - 0.964 v -15.5
COS ;：
2 rd
(12)
(13)
.2 2 2
d r -R e
V d 二R；r2-2Rercosr 因r = 42164.2km且R e = 6378.155km
故d =36058.61 km ⑴
2、计算地面站对准卫星时的仰角
2 2 2
\P COS = —r——,-=90」：-n
2rd
= 2.7 1 =71.8 ⑵
3、计算下行链路的路径损耗
f =2GHz [L s H 9 2. 4 2 —I
g 2f0d g —8B9 ⑶
4、计算下行链路的降雨、氧气和水蒸气的吸收损耗
由经验公式求得G =1.4仆f q°779=1.3359 K=4.2M105汇f242=2.25310°已知R p
=12mm / h,可得L(R p, ： ) = 3.73km
得到雨衰值K (R p T L ( R p /: ) = 0.0232dB ⑷氧分子吸收损耗值计算
0 =5.798 10-3
R o2二o h。
=0.0348dB (5)水分子吸收损耗值计算
w =4.725 10-6 h^ -2 . 1 1 58
R H2O = w h w =9.986 10_6dB (6) 5、利用QPSKBER-Eb/N计算公式计算，若需要达到10八(-5)误比特
率(Eb/N0=10dB)，需要地球站品质因数为多少
B =(1 ：)R S R^ R. / (log 2 M ) QPSK 调制，M=4
故可得R b=66.67MHz ，[R b]=78.239 dB,又知[k]=-228.6 dB
E b
Q “ -] [L s] [L0] [k] [R b] [A] [R o2] [R H2o H[EIRP^-24.75dB ⑺
N0
6、若地球站的接收天线等效噪声温度为20K,则接收地球站的增
益为多少？若地球站为定向抛物面天线，天线效率为0.7,则天
线口径为多大
[G] =Q [T] D G -
G =0.0669
(8)
D =0.0148m
三、绘图部分
1、绘制在给定降雨量(10mm/h,30mm/h,100mm/h )的情况下，
降雨衰减同仰角(0-90)的关系图
给定雨量情况下降雨急陶和仰甬关系團
045
> Rp=10mm/h
0.4
O Rp=30mm/h
* Rp-WOmm/h 035
0.3
0 25
015
4卜
01 -
0 05
■| I ■H I i i ■ 1 i__________
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
仰角再
图2给定降雨量时降雨衰减同仰角关系
绘制在给疋仰角(15, 45, 90)的情况下，降雨衰减同降雨量 (0-120mm/h )的关系图
给定仰甬情况下降雨衰减同隆雨蚩关系图 *
沪祐 O |3=45c
*
沪刪
0 25
0.15
图3给定仰角时降雨衰减同降雨量的关系
0 36
20
40 60 80 降雨 MRp/(mm/h)
100 120
10 15
3、 绘制在给定水蒸气密度(0.2g/m^3 , 0.3g/m A 3 , 0.26/m A 3 )的
情况下，水蒸气吸收衰减同传输频率(0-15GHZ 的关系图
x10
3给定水蒸气密度水蒸气吸收衰减同传输频率关系图
3,5 r --------------------------- T ---------------------------------------------------- T ------------------------------------
*
p^0.2g/m 3 。
pw=O.3g/m 3
pw=0 6g/m 3
2.5
1.5
■ ■»■■ ■ ■
+
Q
--------------------
0 5
传输频率FGHz
0.5
图4给定水蒸气密度时水蒸气吸收衰减同传输频率的关系
1015。