卫星通信链路计算过程
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
卫星通信链路工程计算
［ Ｅ ：地球站 的发射天线增 益 ，单位是 ｄ Ｇ】 Ｂ；
】Ｏ Ｔ（） ＝ ｌ几 Ｂ １ ｆ １ ｇ １ｄ
Ｄ：天线 口径 ，单 位 ｍ ， 站 发 射天 线 采 用 的 是 １ 我 ｌ
【 ： Ｍ］下行链路降雨衰减 备余量 ，为 ６ ３ ｄ ． Ｂ；
第 二步 求下行链路载波噪 声比ｆ ｃ／Ｎ】 Ｄ
【 ／ Ｄ 【Ｉ ］ Ｍ ＋ Ｙ ⅡＤ ［／ Ｉ—Ｎ】 Ｃ Ｔ】 ＝ ＥＲＰｓ ． 【 卜 ］＋ Ｇ Ｔ Ｅ Ｉ
［ Ｉ Ｐ ＥＳ Ｅ Ｒ ］．：地球 站的等效全 向辐射功率 ，单位是
ｄＢ ：
［ ＲＰ］． ：为转发 器饱 和 等效 全 向辐射 功 率 ＥＩ ＳＭ
【 摘 要 】本文 以 内蒙古 卫星地 球站 到长 沙 的卫星链 路 为例 阐述 卫星链 路 计算 的步骤 、算 法 。以及通 过 链 路计 算 能达到 的 目的等 内容 。
【 键 词 】Ｅ Ｒ Ｃ Ｎ Ｇ 关 ＩＰ ／ Ｅ
利 用 卫 星进 行广 播 电视 信 号 的转 发 ， 要 涉 及 到 传
ｆ Ｔ】 ：接 收 天 线 的 品 质 因数 ； Ｇ／ Ｅ
ｌ ］ ＬＤ ：下行链路 自由空 间损耗 ［ｆ］ １ １ （ ｄ ＬＤ＝ ０ｇ ４丌 ／入）
入＝ｃ ｆ ／ ＝３ × １ （ × １ ＝ ０ ０ ５ｍ ０／ ４ ０１ ．７
米 卡塞格 伦天 线 。 Ｔ：天线效率 ，上行天线的效率一般可按 ０ ７ ｄ １ ． Ｂ 估算 ，也可 用 已知使 用天线 的 实际效率 带入 。
地球站的等效全 向辐射功率 【 Ｉ Ｓ Ｅ ＲＰ 公式 如下 ：
输链 路的计算 问题 。通过对 卫星 传输链路进 行计算 ， 可以对卫 星通信 网络 的配置 、升 级 、改造提 供建议 ；
链路计算
解：
λ
=
c
=
3 × 108
= 0.05 m
f 6 × 109
G
=
4π(π × ) 1.52 0 . 65
≈
23094
0.05 2
于是，[G ]＝43dB
θ 1＝70
2
0 . 05 3
≈ 1.17 °
对于 10米天线，[G ]＝54dB
θ 1＝70
+ 10
lg⎜⎛ ⎝
4π λ2
⎟⎞(dBW ⎠
/
m2
)
22
总输出功率（dBW）
卫星链路计算-FCA
FCA（Flux Control Attenuator ）：通量衰减控制器
FCA HPA
可变增益放大器
FCA≠0 FCA=0
总输入功率（dBW）
23
卫星链路计算-FCA设置
通量衰减控制器是用来控制转发器的增益灵敏度 转发器的增益灵敏度的设置是根据转发器用户上
27
链路计算的基本任务
一般线路计算中主要是对地球站天线尺寸、发射功放 、占用的卫星功率及链路可用度进行优化设计。
天线口径小，则天线及其基座的造价便宜，安装方便，但对 HPA输出功率、卫星EIRP、抗雨衰等问题带来不利影响； HPA通常按发射功率分为几种规格。HPA的发射功率增大一级 ，其价格增加较多，而减小发射功率又会导致天线增大
25
链路计算的基本原则
功带平衡的原则 使用转发器功率与转发器总功率的比值等于租用带 宽与卫星转发器带宽的比值,即:
使用转发器功率
租用带宽
转发器的总功率 = 转发器的总带宽
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。
通信卫星链路计算
上行链路C TU 计算
W sE IR P E L fU 1 0lg4 2
在FDMA系统中，一个转发器通常要同时转发多个载波。为了减 小因交调产生的噪声，需要使总的输入信号功率从饱和点减小一 定的数值，即进行输入补偿，是转发器工作在线性部分。
用 EIR表P示转发器在单载波工作时的数值，则多载波工作时的 Es
卫星链路噪声取 7500 pW .
G T E
FH
FL
fr
fr
f
30 dB/K 3400 Hz 300 Hz 1000 Hz 4800 Hz 2700 Hz
IS-Ⅳ卫星链路计算
1, 根据卫星噪声功率计算所需的
E
所
提出的对C
N
t
的要求），确定地球站天线尺寸、接收机噪声性能、
发射功率等。
影响卫星链路的主要因素
影响卫星链路质量的主要因素有如下几个： 1. 自由空间传播损耗； 2. 链路中各种噪声； 3. 电离层的法拉第效应； 4. 降雨损耗； 5. 多径和阴影遮蔽效应； 6. 多普勒频移； 7. 各种交调干扰。
链路计算实例
本节分别给出了国际卫星通信系统的模拟制和数字制 两种链路计算实例。 ➢模拟制以SCPC-FM-FDM方式为例； ➢数字制以SCPC-PSK-TDMA方式为例。
模拟制
1，模拟制电话链路标准
CCIR对卫星通信系统的标准参考链路在传输电话和电视方面。对 电话链路，在零相对电平点（即电话通路中试验者信号电平为 0 dBm的点）所允许的噪声功率作了如下建议：
E
C T t
CT th
降雨余量
在上行链路时，卫星发射会时刻受到监控站的监控， 地球站也将随时得到监控站的指令，对发射功率加以调整。 因此，上行链路电波的衰减对上行载噪比的影响较容易得 到解决。
卫星链路预算带公式计算
卫星链路预算带公式计算1.计算路径损耗：路径损耗是指信号在空间传播过程中因为衰减和散射而损失的功率。
路径损耗可以通过自由空间传播模型或海森伯模型进行计算。
自由空间传播模型的计算公式为：PL(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + 20log10(4π/c)其中，PL为路径损耗（单位：dB），d为传播距离（单位：m），f 为信号频率（单位：Hz），c为光速（单位：m/s）。
海森伯模型是一种常用的宽带信号传播模型，计算公式如下：PL(dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + K其中，K为路径衰落因子。
根据具体的卫星通信场景和环境条件，选择适当的路径损耗模型进行计算。
2.计算发射功率：发射功率是指在卫星链路中，为保证接收端信号质量要求，发射端需要提供的最小功率。
发射功率的计算可以通过链路损耗和链路预算余量进行估算。
发射功率(Pt)=接收端灵敏度+链路损耗+链路预算余量接收端灵敏度是接收端能够接收到的最小信号功率。
链路损耗通过前述的路径损耗计算得到。
链路预算余量是为了考虑系统运行中的各种不确定性因素而设置的一定的功率余量。
通常，链路预算余量的大小取决于系统设计的可靠性要求和工程经验。
3.计算接收灵敏度：接收灵敏度是指接收端能够接收到的最小信号功率。
它取决于接收机的技术指标和接收机的前端噪声。
接收灵敏度可根据接收机的技术规格手册或卫星通信系统的设计要求来确定。
通过以上三个步骤，就可以计算得到卫星链路的预算参数，包括发射功率、接收灵敏度和链路预算余量。
这些参数可以作为卫星通信系统设计和优化的参考依据，以提高系统的性能和可靠性。
需要注意的是，卫星链路预算的计算是一个复杂的过程，涉及到多个技术参数和系统设计要求。
在实际应用中，需要根据具体的情况和需求进行调整和优化，以满足特定的通信需求。
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。
卫星链路预算
卫星链路预算卫星链路预算的计算公式包括信号链路预算和总链路预算两部分。
信号链路预算是指计算卫星链路中信号的传输损失和接收敏感度，以确定所需的发射功率和接收灵敏度。
总链路预算则是包括信号链路预算和各种系统损耗在内的全链路计算。
下面是卫星链路预算的详细计算过程及公式：一、信号链路预算：1.发射链路：发射功率 Ptx = Pt + Gt - Lf - Lp + 20log(d)其中，Pt为发送端的功率，Gt为天线增益，Lf为自由空间路径损耗，Lp为极化损耗，d为发射端到接收端的距离。
2.接收链路：接收信号功率 Prx = Ptx - Ls - Lm - Gr + 20log(d)其中，Ls为发射天线到卫星的距离损耗，Lm为大气吸收损耗，Gr为接收天线的增益。
3.判断接收灵敏度：接收灵敏度 Es/N0 = (Prx - NF - Eb/N0) / B其中，NF为噪声系数，Eb/N0为误码率要求，B为系统带宽。
二、总链路预算：1.发射/接收损耗：Lt=Lf+Lp+Ls其中，Lf为自由空间路径损耗，Lp为极化损耗，Ls为发射天线到卫星的距离损耗。
Lr=Lm+Gr其中，Lm为大气吸收损耗，Gr为接收天线的增益。
2.系统总损耗：Ltotal = Lt + Lr + Lprop + Lrain其中，Lprop为传输损耗，Lrain为雨衰损耗。
3.系统要求：Eb/N0 ≥ Eb/N0_req其中，Eb/N0为误码率要求，Eb/N0_req为系统所需误码率。
通过以上公式，可以计算出卫星链路中所需的发射功率、接收灵敏度以及相应的损耗和要求。
根据这些数据，可以进一步确定所需的卫星导轨参数、天线尺寸、传输设备等，从而估算相应的成本。
卫星链路预算的结果对于卫星通信系统的设计、优化和运营具有重要意义。
只有通过合理的预算计算，才能保证卫星链路的稳定性和性能可靠性，并且在经济、技术和环境等方面达到最佳平衡。
因此，卫星链路预算是卫星通信系统规划和管理的重要一环。
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
Ka频段卫星通信链路计算
Ka频段卫星通信链路计算摘要：从卫星通信天线原理着手，通过信号传输路径分析，计算卫星通信上下行链路C/T。
关键词：卫星通信天线原理链路计算引言：卫星通信就是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而实现两个或多个地球站之间的通信。
卫星通信能很好地满足互联网宽带接入、应急通信及远程教育等领域的宽带多媒体业务通信需求，具有广阔的市场前景。
一、卫星通信天线组成及原理1、天线射频系统组成天线射频系统主要由天线分系统、LNA（低噪声放大器）分系统、TWTA（行波管功率放大器）分系统、BDC（下变频器）分系统和BUC（上变频功率放大器）分系统组成。
图1-1 系统组成框图2、天线原理天线分机在伺服控制分机的控制下保证高精度指向目标卫星，接收卫星下行信号，发射上行信号。
天线的作用就是用来发射和接收电磁波能量。
当天线工作在发射状态时，高功放输出的信号经馈线系统传输到频谱复用网络，由网络进入馈源喇叭，由喇叭向副反射面发射，经副面一次反射和主面二次反射后形成平行波束向空中目标发射，当空中目标为卫星时，则天线向卫星发射能量，天线的轴线方向就是电磁波发射方向。
同理，当天线工作在接收状态时，从卫星发射的信号能量经天线主面和副面的二次反射后汇集到馈源的焦点处，被馈源喇叭接收并经过频谱复用网络传输到低噪声放大器（LNA），这样从卫星发射的被天线主面所截获的所有电磁波能量均被接收下来，并全部传输给LNA。
二、链路计算1、天线增益天线增益计算公式为：其中η为天线总效率，其计算公式是：η=η1η2η3η4η5η6η7η8η9式中：η1——天线口面照射效率η2——副面截获效率η3——主面漏失及绕射效率η4——表面公差效率η5——馈源系统插损效率η6——交叉极化效率η7——支杆遮挡效率η8——反射损耗效率η——天线效率总。
表2-1 天线效益估算表2、地面站性能指数G/T值G/T值是反映地面站接收系统的一项重要技术性能指标。
其中G为接收天线增益，T为接收系统噪声性能的等效噪声温度。
(完整word版)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/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
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。
卫星通信系统链路计算
12.75 16 0.65
64.72
工作频率F(GHz) 天线口径D(m) 天线效率η 天线增益G（dB）
10.95 16 0.68
63.60
11.2 16 0.68 63.79
11.7 16 0.68 64.17
12.2 16 0.68 64.54
12.75 16 0.68
64.92
卫星通信系统链路计算---天线增益及方向图
其中： EI R W P 功 放 G 天 线 L 电缆、馈源
上下行链路C/T中都应各自减去“大气损耗”、“输入输出回退”、“指向误 差”、“雨衰损耗”等。
卫星通信系统链路计算-----通信链路计算
卫星通信链路总C/T值与上、下行C/T值的关系：
T1
T1
② 降低解调门限，扩频！可以降到-20或更多 ③ 扩频后，同样带宽内的速率更低啦
提示：这可以解释为什么同样的卫星，有的通信需要大型抛物面天线+高功放，有 的内置线天线+小电池也可以正常通信，“传输速率”是关键！
卫星通信系统链路计算-----C/N值算
C/N值和 E/N0关系：
C N0
转发器-----LNA+D/C+高功放 变频器和高功放是按转发器配置，是窄带的 （36、52、72MHz等不同规格）
D/C 功放
LNA
功 分
D/C
功放合 路D/C Nhomakorabea放D/C 功放
LNA
功 分
D/C
功放
合 路
D/C 功放
卫星通信系统链路计算-----卫星组成及参数
通信卫星参数 亚洲3S卫星Ku波段波束
20
15
包 络 电 平 /dBi
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。
最新卫星通信链路计算过程整理
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。
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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。
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] + 20log(RData) – [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，根据卫星转发器的性能参数和用户需求，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链路预算表。
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倍和倍。
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倍甚至倍，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。
也就是说，整个转发器的输出线性回退约为。
转发器的输入回退量可根据输出回退量，在放大器输出/输入关系曲线中查得。
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。
对应于的输出线性回退，转发器的输入线性回退约为。
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 N - k式中，BW N 为载波噪声带宽，k 为波兹曼常数。
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/N)Total -1 = (C/N)Up&Dn -1 + (C/I)Up&Dn -1= ((C/N)Up -1 + (C/N)Dn -1) + ((C/I)XpdUp -1 + (C/I)AdjUp -1 + (C/I)XpdDn -1 + (C/I)AdjDn -1 + (C/I)IM -1) 一般说来，载波噪声比(C/N)Up&Dn 的估算结果较为准确，而载波干扰比(C/I)Up&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/N)Up&Dn 与(C/N)Total 的差值通常为到1dB ；当Ku 频段的接收天线口径不小于米时，(C/N)Up&Dn 与(C/N)Total 的差值通常为1到2dB 。