卫星通信链路计算进程.docx

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卫星通信链路计算进程

星通信载波的链路计算方式为，先别离计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或载波与噪声功率比C/N、和载波与干扰功率比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的计算公式别离为

C/TU=EIRPE–LossU+G/TSat

C/TD=EIRPS–LossD+G/TE/S

式中的EIRPE和EIRPS别离为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD别离为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat和G/TE/S别离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要紧有，上行和下行反极化干扰C/IXP_U和C/IXP_D、和上行和下行邻星干扰C/IAS_U和C/IAS_D。

另外，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、和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取得的结果是相同的。

系统所需的Eb/N0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/N0通常有一个最低要求，由此数据能够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度或信息速度，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，依照和用户需求，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稳。

若是链路预算结果说明，在功率与带宽相平稳时所得的系统余量过大或不足，能够改变天线口径，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，那个地址只介绍数字载波的。

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度、纠错码率和调制方式，求出符号速度。

　　　符号速度=（信息速度/FEC编码率/R-S编码率）*调制因子

若是有报头的话，应将其计入信息速度中。

前向纠错（FEC）编码率一样为1/二、2/3、3/4、5/6和7/8，Reed-Solomon编码率经常使用188/204。

BPSK、QPSK、8PSK和16QAM的调制因子别离为一、1/二、1/3和1/4。

载波噪声带宽和占用带宽的取值应别离为符号速度的倍和倍。

部份设备商强调其调制波的占用带宽可紧缩到符号速度的倍乃至倍，但通常不被卫星操作者所同意。

在链路预算中，载波噪声带宽将被用于计算C/T、C/N和Eb/N0之间的关系，占用带宽将被用于决定载波工作频率，和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纳行波管放大器（TWTA）或固态功率放大器（SSPA）。

这两种放大器在最大输出功率点周围的输出/输入关系曲线为非线性。

多载波工作于同一个转发器时，为了幸免非线性放大器产生的交调干扰，必需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。

采纳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。

也确实是说，整个转发器的输出线性回退约为。

转发器的输入回退量可依照输出回退量，在中查得。

关于采纳TWTA的转发器，输入回退量一样比输出回退大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别离被用于计算载波的下行和上行EIRP。

用户载波的功率分派

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稳。

在一样情形下，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稳时，

OBOC=OBOXpd+10lg（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别离为转发器带宽和载波租用带宽。

上式说明，转发器的线性输出回退值越低，或载波带宽越宽，载波所分派到的功率就越高；转发器带宽越宽，载波所分派到的功率就越低。

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。

只是，一味提高SFD并非是好事。

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，能够改变SFD的数值。

因此，在转发器参数表中，一样会注明SFD是某个衰减档的对应值。

在取用SFD参数时，应该依照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-G0+上行传输损耗

式中的G0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/T

C/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。

链路预算的对象也能够是C/N，它与C/T的关系为，

　　　C/N=C/T-BWN-k

式中，BWN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，因数据不足而很宝贵到准确的结果。

由于它们对链路预算结果的阻碍很有限，为此，通常只采纳简化的估算方式。

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，和地面天线和卫星收发天线的极化隔离度的综合阻碍。

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阻碍。

一样而言，在邻星干扰中，下行干扰起决定作用。

邻星干扰的C/I大致由两边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，交调干扰能够只考虑由转发器引发的部份。

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、和各类干扰所产生的C/I，最后求得相关载波链路的系统C/N。