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1、卫星通信系统与技术,陈振国 杨鸿文 郭文彬 编著北京邮电大学出版社,第四章 卫星链路设计,4.1 传输方程 4.2 基本卫星链路分析4.3 卫星链路干扰分析 4.4 降雨衰减分析4.5 信号阻挡和多径衰落4.6 卫星系统的可用度和设计实例,4.5 信号阻挡和多径衰落4.6 卫星系统的可用度和设计实例,第四章 卫星链路设计,4.1 传输方程,4.1.1 引言图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。,图4-1 用于端对端链路设计的、从信号始发站到终
2、点站的无线电链路划分,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。,EIRP一般都用dBW单位来表示，即有：EIRP(dBW)=10 lg GT+10 lg PT,功率通量密度P f d 的分贝值为：P f d=EIRP 10 lg 4d2(dBW/),使用距离d处的P f d 表示式，当天线口径面积为A R 时，接收地球站收到的载波功率为：C=P f d AR(W),实际上由于天线系统具有的各种损耗，会损失某些功率，因而收到的载波功率应改写为：C=P f d AR(W),
3、传输方程为：C=PT GT GR(/4d)2,用分贝形式表示有：C(dBW)=PT(dBW)+GT(dB)+GR(dB)20 lg(4 d/),4.1.3 其它传输损耗,1.馈线损耗2.天线未对准损耗3.大气层和离子层损耗4.法拉第旋转,4.2 基本卫星链路分析,就一定的信息比特率而言，欲达到要求的信息传输质量，需要在信号调制类型和卫星链路的载噪比之间加以折衷。卫星链路的载噪比是本章讨论的重点。,4.2.1 上行载噪比计算,图4-4 基本卫星链路(睛天，卫星转发器是透明型),上行载噪比为：,4.2.2 下行载噪比和总的载噪比计算,设 为卫星重发载波 时的EIRP，则有：或,在接收地球站，合成噪
4、声功率为：,整个卫星链路载噪比,链路总载噪比为：,按物理意义用分贝数写出下行链路载噪比为：,4.2.3 卫星上高功放的输入和输出回退量,用于单载波放大的HPA，典型的归一化功率增益特性如图 4-5 所示。HPA输出功率最大的工作点称为饱和点。,图4-5 卫星上高功放的输入和回退量,设BOi和BO0分别是输入和输出回退量，它们定义为：或,可得出：,4.2.5 再生型转发器的计算公式,当 时，给出的误比特率为：,4.3 卫星链路干扰分析,假定所有干扰信号(包括AWGN)，都是彼此无关的广义平稳随机过程，其均值为零。,4.3.1 载波噪声干扰功率比,总的卫星链路的载波噪声干扰比为：,4.3.2 进入
5、或来自邻近卫星系统的干扰,来自地球站天线旁瓣进入到邻近卫星的干扰，如图4-8所示。,图4-8 天线辐射方向性图,图4-9(a)一个地球站看到的两颗卫星之间的间距,图4-9(b)邻近卫星系统干扰,已知，和d有下列关系,。,从地球站A2到卫星A的上行载波干扰比为,或,从地球站A到卫星A1的下行载波干扰比为,邻近卫星系统引起的总载波干扰比为,4.3.3 地面微波等其它干扰,1.地面微波干扰2.正交极化干扰3.邻近信道干扰,4.3.4 交调干扰产生的噪声,1.FDMA多址联接时的交调干扰2.交调干扰的导出3.高功放的最佳工作点,4.4 降雨衰减分析,系统设计人员为了真实地确定链路的有效性，建立链路余量
6、、并提供防止降雨作用的有效方法，需要可靠地预测降雨衰减的大小。,1.降雨衰减预测2.降雨衰减计算ITU 推荐的降雨衰减计算公式为,4.4.1 降雨衰减预测和计算,由衰减因子A r引起的噪声温度增量为：,4.4.2 降雨衰减对系统噪声温度的影响,4.4.3 降雨引起的去极化效应,在采用双极化运行、实现正交极化频率再用时，为补偿降雨去极化，可能不得不采取某些措施。地球站天线运行盖有屏蔽罩时，降雨对罩子的影响也必须考虑。,4.4.4 缓解降雨衰减的方法,1.站址分集2.上行功率控制3.加信道纠错编码,4.6 卫星系统的可用度和设计实例,4.6.1 卫星系统的可用度 通常定义系统的可用度为从发送地球站经过卫星，再到接收地球站的整个系统的可用度。如地球站故障和链路故障是互相独立的，则系统可用度为：PA=PA1 PA2 PAL PAS,4.6.2 一般卫星链路设计思路,1.概述2.总的载波噪声比3.接收到的载波功率 4.上行链路载波噪声比 5.下行链路载波噪声比6.卫星路径7.链路设计考虑,4.6.3 VSAT链路设计实例,1.频率选择 2.链路的可用度(有效性)3.信道质量 4.噪声源 5.数值实例,
