卫星通信的链路性能分析

performance（carrier-to-noise ratio），and analyze the influence of system parameters on link performance. Keywords ：Satellite Communication ；Frequency Conversion Satellite ；Link Performance ；Path Loss ；Path Noise
which affects the comprehensive performance of the system. Adding deterioration of link performance introduced in satellite communication
transmission path to transmission link can quantitatively analyze path loss and path noise，deduce the calculation formula of integrated link
自卫星通信实现以来频率转换转发器一直是主导的转发器类 型，使用这种转发器的卫星又称为中继卫星，它接收上行链路信 号，放大后再发射出去，仅进行载波频率的转换。
图1 卫星通信综合链路示意图
为了对卫星通信传输路径（上行链路和下行链路）上引入的 链路性能恶化进行定量计算，把性能恶化的影响加到卫星系统的 传输信道部分中进行分许。从地面站到卫星，再从卫星到地面站 的传输过程中，路径损耗和路径噪声是影响卫星通信信号的主要 因素。路径损耗是上行和下行链路信号路径中引入的，主要是自 由空间的传输损耗，还有大气损耗、降雨损耗、天线跟踪误差损 耗、极化误差损耗等。路径噪声则加到上行链路和下行链路的信 号上，主要有热噪声、互调噪声、干扰噪声等。
1 引言
卫星通信是实现全球通信的一种重要手段，具有覆盖面极大、 通信距离远、系统容量大、方便且快捷等众多优势，在军事和民 用领域都有巨大的实用价值 [1]。随着卫星通信的快速发展，卫星 通信系统工程、卫星链路设计、系统性能分析等问题变得越来越 重要。
卫星通信系统的信息传输中，一条传输链路包括发端地球站、 上行链路、卫星转发器、下行链路、收端地球站 [2]。影响其通信 性能的因素主要有 ：发射端的发射功率与天线增益、传输过程中 的损耗、传输过程中所引入的噪声与干扰、接收系统的天线增益 和噪声等 [3]。
量卫星系统的传输质量。在模拟制卫星系统中，载噪比决定了解 调输出后的信噪比 ；在数字式卫星系统中，载噪比对比特误码率 起决定性作用。为保证通信质量，载噪比在一定范围内越高越好， 为此要综合分析卫星通信传输链路，已达到最优的链路性能 [5]。
2 频率转换卫星
在通信卫星中，转发器是一组提供上行链路信号和下行链路 信号见通道或链路的部件，起实现通常有两种构型 ：频率转换转 发器和星上处理转发器 [6]。整个卫星通信系统的载噪比（C/N） 取决于链路系统方程的推导，这两种类型的转发器上下行链路存 在着不同的函数关系，最终会呈现出不同的链路性能。本文对现 阶段应用最为广泛的频率转换卫星为主要研究对象，进行详细的 链路性能分析。
传输路径上引入的链路性能恶化加到传输链路中，可以对路径损耗、路径噪声进行定量的分析，推导出综合链路性能（载噪比）的计
算公式，分析系系统参数对链路性能的影响。
关键词 ：卫星通信 ；频率转换卫星 ；链路性能 ；路径损耗 ；路径噪声
doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.07.005
在卫星信号接收端，信号已损耗衰减的非常微弱，与噪声的 强度在同一数量级，所以研究损耗和噪声成为卫星通信中的重要 问题 [4]。载波功率与噪声功率的比值称为载噪比（C/N），可以衡
图2 频率转换卫星工作原理示意图
如图 2 是一个频率转换转发器的典型实现，这里将上行链路 频率 fUF 变成一个较低的中频 fIF，进行放大后再变成下行链路 频率 fDOWN，向地球发射。频率转换卫星不进行任何处理，上 下行链路是相关的，上行链路中引入的信号恶化（损耗和噪声） 转移至下行链路，系统的整体性能依赖于这两条链路。
system performance analysis and other issues become more and more important. In the frequency conversion satellite system，the upstream
and downstream links are related. The signal degradation（loss and noise）introduced in the upstream links is transferred to the downlink，
（Nanjing Panda Handa Technology Co.，Ltd.，Nanjing，210004）
Abstract ：With the rapid development of satellite communication，satellite communication system engineering，satellite link design，
D 技术 IGITCW 研究 Technology Study
卫星通信的链路性能分析
杨清森，杨仁庆，赵春昊，张嘉元
（南京熊猫汉达科技有限公司，南京 210004）
摘要 ：随着卫星通信的快速发展，卫星通信系统工程、卫星链路设计、系统性能分析等问题变得越来越重要。在频率转换卫星的
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系统中，上下行链路是相关的，上行链路中引入的信号恶化（损耗和噪声）转移至下行链路，进而影响系统的综合性能。把卫星通信
中图分类号 ：TN927+.2
文献标示码 ：A
文章编码 ：1672-7274（2019）07-0010-03
Link Performance Analysis of Satellite Communication Yang Qingsen，Yang Renqing，Zhao Chunhao，Zhang Jiayuan