卫星链路

卫星通信系统中,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。按照空间分布可以分为星地链路和星间链路。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。因此,为了满足一定的通信容量和通信质量,有必要对接收系统输入端的信噪比提出一定的要求。

目录

1 背景
2 基本分类
3 卫星通信系统链路的设计
4 链路计算

背景

按照国际电信联盟(ITU)定义的电信基本术语,无线线路(或称无线链路)是指由无线电发信机和无线电收信机提供的信道。卫星通信链路是无线链路中的一种,其基本组成是由一个地球站发射机到卫星转发器的上行链路,和卫星转发器到另一地球站接收机的下行链路。
由于从地球站发射的微波功率,经自由空间传播到卫星接收天线的过程,和从卫星转发器变频、放大后,经自由空间传播到接收地球站的过程,信号功率会有许多衰减,再加上卫星和地球站的接收系统又存在内部和外部噪声以及其他干扰,因此,决定一条卫星链路传输质量的主要指标时C/N、或S/N或C/T或Eb/N0。 [1]

基本分类

星地链路:由自由空间传播损耗和近地大气的各种影响所确定。
星间链路:只考虑自由空间传播损耗。
卫星通信的电波要经过对流层、平流层、电离层和外层空间,跨越距离大,影响电波传播的因素很多。

卫星通信系统链路的设计

1)卫星通信系统链路的要求:保证通信质量,使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。
2)设计的主要内容:通过对解调前载波功率与等效噪声温度之比C/T的计算,设计通信链路。
3)传输方程:
传输方程时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、与发射机到接收机之间距离的关系。
传输方程为:
C=PTGTGR(λ/4πd)
用分贝形式表示为:
C(dBW)= PT(dBW)+ GT(dB)+GR(dB)—20lg(4πd/λ)
4)接收机输入端的噪声功率
在卫星通信链路中,地球站接收到的信号是极其微弱的。特别是在地球站中,由于使用了高增益天线和低噪声放大器,使接收机内部的噪声影响相对减弱。因此外部噪声的影响已不可忽略,即其它各种外部噪声也应同时予以考虑。
地球站接收机的噪声来源于外部噪声和内部噪声。如图1所示。
图1. 地球站的接收机的噪声源
图1. 地球站的接收机的噪声源
工作频段主要考虑电离层的反射、吸收;对流层的吸收、散射损耗等因素与频率的关系。
目前,大多数卫星通信系统选择在下列频段工作:
(1)UHF波段,400、0/2MHz
(2)L波段,1.6/1.5GHz
(3)C波段,6.0/4.0GHz
(4)X波段,8.0/7.0GHz
(5)Ku波段,14.0/12/0GHz;14.0/11/0GHz
(6)Ka波段,30/20GHz

链路计算

所谓链路计算,就是计算地球站接收机输入端处的C/N或S/N、或C/T或Eb/N0这是卫星通信链路设计或分析的基础。 [1]
链路计算要涉及到发射端的发射功率与天线增益;传输中的各种损耗;传输过程中引入的各种噪声与干扰以及接收系统的天线增益、噪声性能等因素,这些因素中很多又与工作频率有关。
1.卫星链路计算目标 [2]
链路计算主要有以下4个目标:
1)选定通信卫星和工作频段;
2)选择系统所用的天线口径、调制和编码方式;
3)验证所设计线路的可行性与合理性;
4)对系统进行优化以保证系统略有余量,同时所占用的转发器功率资源与带宽资源相平衡。
2.链路计算 [2]
卫星链路计算流程如图1所示。根据输入参数计算链路余量,判断余量是否满足要求。若不满足则重新调整地面站的发射参数,增大发射功率或增大天线口径。
图2. 卫星链路计算流程
图2. 卫星链路计算流程
计算需要输入发射/接收地面站、卫星、载波和干扰5类参数。
(1)链路衰减
信号在传输过程中会发生各种损耗,在上行链路总衰减时需要考虑可能的衰减。衰减考虑过多可能造成链路设计时过多的余量,以致所需发射功率太大,造成发射站功放或天线的设计负担。考虑上行链路衰减主要包括以下几个方面:
1)自由空间衰减Lfu:
Lfu=20lg(4πdu/λu)=32.45+20lgFu+20lgdu (1)
2)上行大气损耗Lau:一般为0.1~0.2dB;
3)天线指向误差Lpu:一般为0.3~0.5dB;
4)上行链路雨衰Lru:雨天时需考虑,与上行频率和降雨强度等相关。
将上述衰减叠加得上行链路总衰减Lu,即:
Lu=Lfu+Lau+Lpu+Lru (2)
同理可得下行链路的总衰减Ld。
(2)卫星链路载噪比
卫星通信中,模拟系统的调制信号通常为频率调制,数字系统的调制信号通常为恒包络的数字键控信号。调频波各频率分量的功率总和等于未调载波的功率;数字键控信号的平均功率也等于其未调载波的功率。因此,用载波功率表示信号功率具有一般意义。而信号在传输过程中的各种噪声干扰用接收端的等效噪声温度表示,故衡量通信链路质量的信噪比在卫星通信中可以表示为载噪比或载温比。
1)上行载温比
[C/T]u=Ws-IPBO+[G/T]s-10lg(4π/λu)
2)下行载温比
[C/T]d=EIRPs—OPBO—Ld+[G/T]e
3)上下行载噪比
噪声N=kBT,由载温比可以计算得到载噪比:
[C/N]=[C/kBT]=[C/T]-[k]-[Bn]
其中,k为玻尔兹曼常数,Bn为噪声带宽。
4)总载噪比
因卫星具有开放性,因此卫星通信会存在一些干扰,因此计算卫星链路的总载噪比不仅需要考虑上下行链路的载噪比,还需要考虑各种干扰情况,给链路留出余量。若考虑所有意外情况,则过多的余量会导致配置花费过大,造成浪费。因此,只需考虑一些常见的干扰形式,主要包括以下3种干扰:
①上下行邻星干扰
相邻卫星的干扰与干扰星的位置和个数有关,在进行下行链路计算时还需考虑接收站天线的旁瓣特性。
②上下行多载波互调干扰
当卫星占用信道与重负荷的转发器临近时,需考虑邻近信道的影响。一般滴,在多载波工作模式下,该影响会与多载波形成的互调干扰连结在一起,而互调干扰占据主导地位。互调干扰是转发器多载波工作时,因输入输出非线性特性影响,故总输出功率比单载波工作时小,而且会产生新的频率,称为互调产物。虽然它不具有白噪声特性,但为了计算分析方便,引用了互调等效噪声温度的概念表示其影响。互调大小与转发器末级功率放大器的选择有关,且与功率放大器负载的占用程度有关。
③上下行交叉极化干扰
卫星转发器采用极化隔离进行频率重复使用,一般滴,地面站天线和卫星天线的极化隔离并非处于理想状态,故会引起交叉极化干扰。
5)链路余量
链路余量计算公式如下:
Margin=[C/N]total—[C/N]TH
[C/N]TH为接收机的门限载噪比,与所用设备、载波调制方式、前向纠错方式和要求的误比特率有关。
可通过判断链路余量是否大于0,判定该通信链路是否满足要求。
3.链路预算
在链路预算中用户应重点关心的结果为:
收发站天线大小及天线指向;
功放大小及余量;
载波分配带宽;
接收系统余量;
分配带宽占整个转发器带宽及占卫星有效全向辐射功率的百分比(%)。
在这里插入图片描述
地球站接收机的噪声源

在这里插入图片描述
卫星链路计算流程

https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%AB%E6%98%9F%E9%93%BE%E8%B7%AF

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/345885.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

国家开放大学人文英语4

客观题 交际用语(共5题,共10分) 1. — Do you think cosmetic surgery is more popular with women? — ________________ . A Yes, women are more popular than men B Yes, absolutely. Because women pay more attention to beauty…

微型计算机主机的主要组成部件是,微型计算机主机的主要组成部分有

大家好,我是时间财富网智能客服时间君,上述问题将由我为大家进行解答。微型计算机的主机由CPU和内存储器组成, CPU相当于微型计算机的大脑,包括控制器和运算器,内存储器分为RAM和ROM。分别对应微型计算机的运行空间和存…

定义Definition、公理、定理、推论、命题和引理的区别

WHAT IS THE DIFFERENCE BETWEEN A THEOREM(定理), LEMMA(引理),AND A COROLLARY(推论)? PROF. DAVE RICHESON (1) Definition(定义) 对某个数学概念\术语(符号、表达)的解释。 A…

[渝粤题库]陕西师范大学《金融机构管理》作业

《金融机构管理》作业 一 、选择题 1.在我国的金融机构中,下列哪一项是政策性银行?( ) A.交通银行 B.中国银行 C.中国农业发展银行 D.中国农业银行 2.商业银行最主要的资金来源是&…

计算机网络组成包括哪些内容,计算机网络系统的组成

互联网时代已经到来了,小编为你科普一下网络相关基础知识《计算机网络系统的组成》,让你更快融入互联网时代。计算机网络系统是通信子网和资源子网组成的。而网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中,硬件对网络的…

正定和半正定

在众多的机器学习模型中,线性代数的身影无处不在,当然,我们也会时常碰到线性代数中的正定矩阵和半正定矩阵。例如,多元正态分布的协方差矩阵要求是半正定的。 ------------------------------------------ 1. 基本的定义 正定和…

[渝粤题库]陕西师范大学《幼儿园社会教育》作业

《幼儿园社会教育》作业 一、单选题 1.谁创立了发生认识论并提出了儿童认知发展阶段论() A.班杜拉  B.弗洛伊德 C.皮亚杰D.柯尔伯格 2.下列不属于…

Java 8 map(),flatMap()示例

使用map()方法 编程时,很常见的是处理数据以便从对象集合中收集一些信息。 假设我们要从特定公司的所有员工中查找城市。 我们的员工班级如下。 public class Employee {private String name;private Integer age;private String city;priv…

[渝粤题库]陕西师范大学《幼儿园科学教育》作业

《幼儿园科学教育》作业 一、填空题 1.科学教育中常采用的观察方法是 ① 、 ② 、 ③ 。 2.幼儿劳动的种类包括 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 。 3.在幼儿科学教育中,情感的目标非常广泛…

HTML中button怎么填充GIF,css3给按钮添加背景渐变动画

css3给按钮添加背景渐变动画button {color:#FFF;font-size:16px;outline:none;width:300px;height:48px;background:#26A1D9;border:none;-webkit-border-radius:5px;border-radius:5px;}button:active{outline:none;background:#208FC1;/*执行动画*/-webkit-animation:showBtn…

[渝粤题库]陕西师范大学《幼儿园语言教育》作业

《幼儿园语言教育》作业 一、填空题 1、儿童语言的发展是指儿童对母语的理解和 能力随着时间的推移而发生变化的过程和现象。 2、儿童获得语言之前,用语音及伴随的表情或动作代替语言进行交往的现象被称为 。 3、 是指交际双方根据交际目…

[渝粤题库]陕西师范大学《商业银行经营学》作业

《商业银行经营学》作业 一 、名词解释 1.商业银行外部组织形式 2.单一银行制 3.银行控股公司制 4.合业经营 5.自有资本 6.可转让定期存单(CD) 7.自动转账服务账户(ATS) 8.回…

导数,微分,偏导,全微分,方向导数,梯度

多元函数与一元函数有一个很大的区别在于定义域的不同:一元函数自变量就在x轴上,因此趋近的方向只有某点的左右两侧,因此,考察一元函数极限的时候,仅考虑左邻域和右邻域即可。但是多变量微分变得复杂,趋向方…

html5贝塞尔,使用HTML5画布绘制贝塞尔曲线

是的,请使用HTML canvasbezierCurveTo()方法在HTML5中绘制Bezier曲线。示例您可以尝试运行以下代码以使用画布绘制贝塞尔曲线:HTML>#test {width: 100px;height:100px;margin: 0px auto;}function drawShape(){//使用DOM获取canvas元素var canvas do…

[渝粤题库]陕西师范大学《幼儿园课程》(专科)作业

《幼儿园课程》(专科)作业 一、单选题 1、活动课程是以( )为中心来组织学习内容的。 A 学科 B 问题 C 概念 D 儿童 2、( )指的…

perl大骆驼和小骆驼_骆驼路线的主/从故障转移

perl大骆驼和小骆驼一种实现主/从故障转移模式的方法是拥有一个应用程序的实例集群,其中一个实例(主实例)当前处于活动状态,而其他实例(从属实例)处于待机状态,随时可以在主实例发生故障时接管该…

牛顿法, Jacobian矩阵 和 Hessian矩阵

牛顿法 主要有两方面的应用: 求方程的根;求解最优化方法; 为什么要用牛顿法求方程的根? 问题很多,牛顿法 是什么?目前还没有讲清楚,没关系,先直观理解为 牛顿法是一种迭代求解方法…

[渝粤题库]陕西师范大学《幼儿保健学》作业

《幼儿保健学》作业 单选题 1、人一生总共( )块腕骨。 A 6 B 7 C 8 D 9 2、营养学中常用的能量单位是( )。 A 千卡 B 焦耳 C 瓦特 …

微型计算机组装实验报告虚拟,计算机硬件的组装实验报告.doc

计算机硬件的组装实验报告.doc计 算 机 硬 件 的 组 装 实验时间3月30日晚600-900 学号 姓名 一、实验目的1.加深对理论知识的理解,提高实际动手能力;2.了解计算机的主要部件,理解各部件的功能,了解微型机的各项技术指标和参数。3…

[渝粤教育】陕西师范大学《教育社会学》作业

《教育社会学》作业 一、 单项选择题 1.从研究对象上讲,教育社会学探究的主要是 A.广义教育 B.中观教育 C.狭义教育 D.社会教育 2.教育社会对自身以外的其他社会现象所发生的功能是 …