卫星链路设计课件

,东南大学毫米波国家重点实验室,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章 卫星链路设计,本章节内容,基本传输理论,系统噪声温度和,G/T,下行链路设计,小型地面站卫星系统,上行链路设计,总体,C/N,的链路设计,系统设计实例,链路设计的重要性,在尽可能小的发射功率、接收天线尺寸下获得相应的通信可靠性（指定的,BER,值、,S/N,值）,为,RF,系统关键性器件如,HPA,、,LNA,提供设计依据，为天线系统提出设计目标,考虑各种情况下链路的衰减情况，给出合理的链路余量,需要对通信系统的各个方面知识有较多了解！,基本传输理论,理想化信号源：各向同性源、物理上无法实现,距离,R,处穿过球面通量密度为：,有向天线的增益,G(,),P(,),：天线每单位立体角的辐射功率,P,0,：天线总辐射功率,G(,),：天线在角,方向上的增益,立体角定义：球面某一区域面积,/,半径,2,，整个球面角为,4,P,t,：发射机功率,等效全向辐射功率（,EIRP,）,设天线在最大辐射方向的角度为,=,0,（,角的基准，天线视轴）,=,则天线增益,=G(,)=G(0),发射机输出功率为,P,t,，天线损耗为,0,，天线增益为,G,t,天线视轴方向上距离,R,处通量密度,P,t,G,t,：等效全向辐射功率,Equivalent Isotropically Radiated Power,（,EIRP,）,EIRP,如果采用孔径面积为,A m,2,的理想接收天线，则接收功率为：,入射通量密度,F = P,t,/4,R,2,W/m,2,，,接收功率,P,r,= FA=P,t,A/4,R,2,W,天线口径效率,A,实际天线是有损耗的，有效孔径,系统噪声温度,T,s,T,s,：将接收机等效为无噪声接收机后，在输入端口增加的噪声源的噪声温度，包括放大器噪声、天线噪声,设接收机,RF,输入端到解调器输入端总增益为,G,rx,，最窄带宽为,B,n,Hz,，则解调器输入端噪声为：,P,no,= kT,s,B,n,G,rx,(W),系统载噪比：,由,T,s,、,C/N=,接收功率,P,r,，可以方便后续链路的计算,C/N,与接收机增益无关,超外差接收机噪声温度,超外差接收机结构：,特点：改变频率方便，滤波器结构易实现，选择性好,超外差接收机噪声温度,接收机等效噪声模型,超外差接收机噪声温度,若满足：,则：,若,LNA,增益很高则噪声贡献主要来源于：,T,s,=,天线,+LNA=T,in,+T,RF,注意,:,式中所有量为比值不是,dB!,超外差接收机噪声温度,等效无噪声接收机模型,有损器件噪声模型,有损器件噪声模型可以用来表示降雨衰减等过程，雨衰的同时会引入一定噪声，可以将噪声放置在天线输入端口处,注意,:T,p,是器件物理温度，式中,G,l,为比值不是,dB!,计算实例,例,2,：有一,4GHz,接收机增益与噪声温度值如下：,T,in,= 25K,，,G,RF,= 23dB,，,T,RF,= 50K,，,G,IF,= 30dB,，,T,IF,= 1000K,，,T,m,= 500K,设混频器,G,m,= 0dB,，计算系统噪声温度：,设混频器,G,m,= -10dB,，计算噪声温度：,若采用,50dB,增益的,LNA,，计算噪声温度：,采用高增益,LNA,可以有效降低系统噪声温度！,如果例子,2,中,LNA,增益,50dB,。若天线与接收机之间有一段,2dB,损耗的波导，求系统噪声温度，波导温度,300K,。,波导,2dB,衰减,=1.58=G,l,=1/1.58=0.631,波导对天线输出噪声进行衰减：,接收机噪声温度：,天线输出端口噪声温度：,计算实例,例题中的结论：,提高,LNA,增益可以降低系统噪声温度,天线端口与接收机之间插入导波器件会显著恶化系统性能,改良方法：,提高,LNA,增益，,Ku,波段一般在,2030dB,，,C,波段更高,将接收机,LNA,与天线尽可能的靠近,Ku,波段直播电视一般将,LNA,，,BPF,，,Mixer,，,IFA,与天线馈源集成在一起，叫做,LNB,（,Low Noise Block,）,计算实例,噪声系数与噪声温度,噪声系数定义：,噪声系数与噪声温度的关系：,T,0,：计算标准噪声系数的参考温度，通常,290K,，,NF,是比值！不是,dB,噪声温度,K,0,20,40,60,80,100,120,150,200,290,噪声系数（,dB,）,0,0.29,0.56,0.82,1.06,1.29,1.50,1.81,2.28,3.0,噪声温度,K,400,600,800,1000,1500,2000,3000,5000,10000,噪声系数（,dB,）,3.8,4.9,5.8,6.5,7.9,9.0,10.5,12.6,15.5,地面站,G/T,计算噪声的链路方程表示为：,给定卫星下：,C/N,正比于,G,r,/T,s,，,G,r,/T,s,简记为,G/T,，单位,dB/K,例子,3,：地面站天线直径,30m,，效率,68%,，接收信号频率为,4150MHz,，,Ts=79K,，天线指向卫星仰角,28,，求,G/T,，若雨衰使得,Ts=88K,，重新计算,G/T,下行链路设计,设计目标：少投入、多业务量,大型天线设计制造昂贵，,C/N,留有太多裕量是一种浪费，若,Ku,波段裕量,20dB,，则天线尺寸是按,3dB,的链路裕量天线尺寸的,7,倍,对于一定的可靠性合理选择链路裕量,C,波段雨衰少，可靠性达,99.99%(12dB),，适合语音信号,Ku,波段雨衰适中,可靠性,0.1%-0.5%(1020dB),，电视直播,Ka,波段雨衰大，中断时间长，适合互联网业务等非实时信道,链路预算,链路预算简化,C/N,计算，将各种与卫星有关的参量都采用分贝表示，信号与噪声功率只要加减计算即可，链路设计是一个反复过程，一旦建立链路预算，任何参数变化都很容易计算出来,卫星参数：,转发器饱和输出功率：,20W,天线中心轴方向增益：,20dB,转发器带宽：,36MHz,下行链路频带：,3.7GHz4.2GHz,信号：,FM-TV,模拟信号,FM-TV,信号带宽：,30MHz,接收机允许最小,C/N,：,9.5dB,晴天,C,波段,GEO,卫星（全球波束）,C,波段地面站：,下行链路频率：,4GHz,天线中心轴方向增益：,49.7dB,接收机,IF,带宽：,27MHz,接收系统噪声温度：,75K,下行链路功率预算：,P,t,=,卫星转发器输出功率，,20W,，,13.0dBW,B,o,=,转发器输出补偿，,-2.0dB,G,t,=,卫星天线沿中心轴方向的增益，,20dB,G,r,=,地面站天线增益，,49.7dB,L,p,= 4GHz,时自由空间路径损耗，,-196.5dB,L,ant,=,卫星天线波束损耗上界，,-3.0dB,L,a,=,晴天大气损耗，,-0.2dB,L,m,=,其他损耗，,-0.5dB,P,r,=,地面站接收功率，,-119.5dBW,下行链路噪声功率预算,k =,波尔兹曼常数，,-228.6dBW/K/Hz,T,s,=,系统噪声温度，,75K,，,18.8dBK,B,n,=,噪声带宽，,27MHz,，,74.3dBHz,N =,接收机噪声功率，,-135.5dBW,C/N = P,r,(dB)-N(dB)=-119.5dBW-(-135.5dBW) = 16.0dB,雨天,C,频段下行链路预算,P,rea,=,晴天时地面站的接收功率,-119.5dBW,A =,降雨衰减,-1.0dB,P,rain,=,雨天时地面站接收功率,-120.5dBW,N,ca,=,晴天时接收机的噪声功率,-135.5dBW,N,rain,=,降雨时造成的噪声温度增量,2.3dB,N,rain,=,降雨时接收机的噪声功率,-133.2dBW,雨天,C/N = P,rain, N,rain,= -120dBW- (-133.2dBW) = 12.7dB,链路预算,链路预算实例，,C,波段,GEO,卫星,天线增益计算：全球波束覆盖，,3dB,波束宽度,17,增益,G = 33000/17,2,= 114.2 = 20.6 dB,，约为,20dB,注意，中心区域高于边缘区域,3dB!,边缘区域距离也更远，需单独计算,转发器饱和功率，,20W = 13dBW,，由于输出存在各种波导接头具有一定损耗，记转发器补偿为,2dB,，则实际发射功率为,11dBW,。,EIRP = 11+dB,天线增益,= 11 + 20 = 31dBW,发射信号带宽,30MHz,，接收,27MHz,（模拟,FM-TV,信号）,地面站天线直径,9m,，,4GHz,增益为,49.7dB,，天线效率？,接收系统噪声温度,75K,，,G/T = 49.7-10lg75 = 30.9 dB/K,GEO,卫星最长路径为,40000km,，如何得到的？,路径损耗：,20lg(4,R/,)=196.5 dB,额外的路径损耗晴天,/,斜入射：,0.2dB,其他损耗：,0.5dB,，如极化失配、天线指向偏差,最低,C/N,为,9.5dB,（,FM,解调门限），根据前面表格得到,C/N=16.0dB,，裕量,6.5dB,，雨天裕量较小,4GHz,雨衰,1dB,，加上晴天损耗,0.2dB,，总损耗,1.2dB,（,1.32,）,利用有耗噪声模型得到天电噪声：,晴天,0.2dB,损耗对应天电噪声,13K,，雨衰增加了,66-13=53K,，,系统噪声,75K,，雨衰,53K,，雨衰将噪声提高到,75+53=128K,，即,2.3dB,，加上雨衰,1dB,，则有了前面的雨衰噪声链路预算,链路预算实例，,C,波段,GEO,卫星,上例中最坏情况链路裕量,3.2dB,，进一步优化减小为,2dB,，多出来,1.2dB,可以用来将地面站天线尺寸减小：,1.2dB=1.32,，天线尺寸缩小 倍即,9m,天线减小到,7.8m,如果采用,QPSK,数字调制，,27MHz,带宽可以传输,54Mbps,，但是,C/N,下限,14.6dB,。雨天裕量,-1.9dB,，需要增加天线尺寸，但是数字调制,MPEG,可以传输多路,TV,增加容量,如果是部分地区覆盖，发射天线增益提高,+12dB,，接收天线增益可以降低,-12dB=,直径减小,4,倍（,2.25m,）,链路预算优化,直接广播电视（,DBS-TV,）,DBS-TV,工作与,Ku,波段，下行,12.2GHz-12.7GHz,发射功率大：,100W-200W,用户天线直径小于,1m,降雨裕量较小,3dB 8dB,牺牲可靠性换取小天线终端,接收天线波束宽、易受其他卫星干扰,=,不同卫星频率间隔必须宽,DBS-TV,链路预算实例,DBS-TV,终端接收的信号功率：,转发器输出功率，,160W,，,22.0 dBW,天线波束中心增益，（,5.52.5,）,34.3 dB,12.2GHz,，路径长度,38000km,时的路径损耗，,-205.7dB,接收天线中心增益，,33.5dB,波束边缘损耗，,-3.0dB,晴天大气损耗，,-0.4dB,其他损耗，,-0.4dB,接收功率，,C,，,-119.7dBW,DBS-TV,终端接收时噪声功率：,波尔兹曼常数，,k,，,-228.6dBW/K/Hz,晴天系统噪声温度，,145K,，,21.6dBK,接收机噪声带宽，,20MHz,，,73.0dBHz,噪声功率，,N,，,-134.0dBW,DBS-TV,终端,C/N,：,晴天,C/N 14.3dB,8.6dB,门限以上链路预算,5.7dB,可靠性,99.7%,DBS-TV,链路预算实例,雨衰时的系统噪声温度与,C/N,总的附加路径损耗,A,：,=A,ca,+A,rain,dB,T,sky,=270,（,1-10,-A/10,）,K,，假定降雨时介质温度为,270K,实际并非所有噪声能量进入天线，引入耦合系数,c,：,T,A,=,c,T,sky,K,，,c,一般为,90%95%,假设,LNA,增益足够大，,T,s rain,=T,LNA,+T,A,K,假设,LNA,与天线馈源集成在一起，则,N,rain,为：,T,sca,是晴天时系统的噪声温度,降雨时载波功率,C,rain,为：,C,rain,=C,ca,-A,rain,dB,降雨时,C/N,为：,(C/N),dn rain,= (C/N),dn ca,-A,rain,-,N,rain,dB,雨衰时的系统噪声温度与,C/N,链路裕量如何被降雨抵消,设,DBS-TV,预算实例中有,3dB,雨衰,加上晴天损耗,0.4dB,，一共,3.4dB,，雨天电噪声为,晴天天电噪声,天线噪声来源：固定噪声，温度可变噪声,雨衰,=T,s rain,上升,=N,上升，同时,C,下降,C/N,下降,雨衰,dB,不能简单的将雨衰从链路裕量中扣除！,实际情况中需反复计算才能得到对应雨衰的链路裕量减小值。,链路裕量如何被降雨抵消,上行链路设计,地面站发射功率可变,设计简单,小型地面站功率小,特别是移动地面站,发射功率受到限制,因此,C/N,通常也是很低的,转发器的交调问题致使多载波信号输出时如,FDMA,，功率一般需要降,13dB,，有些甚至,57dB,，即使单载波也要降低功率，避免,AM-PM,转换,上行链路以通量密度作衡量标准，典型值,-100dBW/m,2,，发射功率,100W,，天线直径,9m,，,C,波段,上行链路设计,转发器的参数：,转发器输入噪声功率：,转发器输入信号功率：,L,up,：除路径损耗外的所有损耗,转发器的,C/N,：,转发器输入信号功率：,采用弯管转发器：,上行链路设计,天线干扰问题：,GEO,卫星密集，小型化上行天线波束宽，对相邻卫星造成干扰,上行链路天线旁瓣要求,总体,C/N,的链路设计,结合卫星,C/N,设计,对于同一载波,C,卫星链路中一般有两个,C/N,，上行,C/N,、下行,C/N,对于两个,C/N,，估计,(C/N),0,的经验规则：,两个,C/N,相等，则,(C/N),0,低,3dB,两个,C/N,相差,10dB,，则,(C/N),0,比较小的低,0.4dB,两个,C/N,相差,20dB,，则,(C/N),0,约等于较小的,C/N,，精度,0.1dB,总体,C/N,的链路设计,转发器的三种工作模式：,线性转发器：,非线性转发器：,再生式转发器：,三种转发器对应上行：,线性转发器：,非线性转发器：,带反馈的转发器：,下行衰减,总载噪比：,总体,C/N,的链路设计,卫星通信链路设计步骤,确定系统的工作频段。通常利用比较设计来帮助选择频段,确定卫星通信参数。估计未知参数,确定发射地面站和接收地面站的参数,从发射地面站开始，建立上行链路预算和转发器噪声功率预算，从而确定转发器内的,(C/N),up,根据转发器增益或输出补偿，确定转发器的输出功率,建立接收地面站的下行功率和噪声计算。计算位于覆盖区边缘的地面站的,(C/N),up,，,(C/N),0,计算基带信号的,S/N,或,BER,。确定链路裕量,估计计算结果。并与规定性能比较，根据需要调整系统参数，直到获得合理的,(C/N),0,或,S/N,或,BER,。可能要反复多次,确定链路工作要求的传输条件。分别计算出上行链路和下行链路的中断时间,若链路裕量不够，可以通过调整某些参数，对系统重新设计。最后检验所有的参数是否都符合要求，以及设计是否可以按照预算正常工作,卫星通信链路设计步骤,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,Ku,波段卫星参数,位于对地静止轨道上,73W,且携带有,28,个,Ku,频段转发器,总,RF,输出功率：,2.24KW,天线中心增益（发射与接收）：,31dB,接收系统噪声温度：,500K,转发器饱和输出功率：,Ku,波段,80W,转发器带宽：,Ku,波段,54MHz,信号：,传输码元速率为,43.2Msps,的压缩数字视频信号,接收机内最小允许总载噪比,(C/N),0,：,9.5dB,Ku,波段发射地面站,天线直径,5m,孔径效率,68%,上行链路频率,14.15GHz,Ku,波段转发器所要求的,(C/N)30dB,转发器,HPA,输出补偿,1dB,上行链路混合损耗,0.3dB,位置：卫星接收天线的,-2dB,等高线,Ku,波段接收地面站,下行链路频率,11.45GHz,接收机,IF,噪声带宽,43.2MHz,天电噪声温度,30K,LNA,噪声温度,110K,晴天时要求的总载噪比,(C/N),0,17dB,下行链路混合损耗,0.2dB,位置：卫星发射天线的,-3dB,等高线,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,降雨衰减和传播因素,晴天时,Ku,波段的衰减,上行链路,14.15GHz 0.7dB,下行链路,11.45GHz 0.5dB,降雨衰减,上行链路,每年,0.01%,的时间,6.0dB,下行链路,每年,0.01%,的时间,5.0dB,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,Ku,频段上行链路设计,上行链路噪声功率预算,k =,波尔兹曼常数,-228.6dBW/K/Hz,Ts = 500K 27.0dBK,B = 43.2MHz 76.4dBHz,N =,转发器噪声功率,-125.2dBW,(C/N),up,= 30dB,，转发器输入端的接收功率必须比噪声功率高,30dB,。,P,r,=,转发器输入端功率,= -95.2dBW,上行链路直径为,5m,，孔径效率为,68%,。,14.15GHz,时波长为,2.120cm=0.0212m,，天线增益为：,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,自由空间路径损耗：,上行链路功率预算,P,t,=,地面站发射功率,P,t,dBW,G,t,=,地面站天线增益,55.7dB,G,r,=,卫星天线增益,31.0dB,L,p,=,自由空间路径损耗,-207.2dB,L,ant,= -2dB,等高线上的,E/S-2.0dB,L,m,=,其他损耗,-1.0dB,P,r,=,转发器接收功率,P,t,-123.5dB,满足,(C/N),up,=30dB,条件的转发器输入功率为,-95.2dBW,，所以,P,t,-123.5dB = -95.2dBW,，,P,t,= 28.3dBW,或,675W,！,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,Ku,频段下行链路设计：,计算,(C/N),dn,，使之满足,(C/N),up,=30dB,时，,(C/N),0,=17dB,因此：,下行链路噪声功率：,k =,波尔兹曼常数,-228.6dBW/K/Hz,Ts = 30+110K = 140K 21.5dBK,Bn = 43.2MHz 76.4dBHz,N =,转发器噪声功率,-130.7dBW,地面站接收机输入端功率,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,路径损耗，已知,14.15GHz,时路径损耗为,207.2dB,，则,11.45GHz,时路径损耗为：,L,p,= 207.2 - 20lg(14.15/11.45) = 205.4dB,转发器输出功率补偿为,1dB,，所以输出功率比,19.0dB,（,80W,）低,1dB,，即,P,t,= 19dBW - 1dB = 18dBW,下行链路功率预算,P,t,=,转发器发射功率,18.0 dBW,G,t,=,卫星天线增益,31.0 dB,G,r,=,地面站天线增益,G,r,dB,L,p,=,自由空间路径损耗,-205.4 dB,L,a,= -3dB,等高线上的,E/S -3.0 dB,L,m,=,其他损耗,-0.8 dB,P,r,=,地面站接收功率,G,r,-160.23 dB,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,满足,(C/N),dn,= 17.2 dB,，,P,r,= -113.5 dBW = G,r,- 160.2 dB,G,r,= 46.7 dB,或,46774,（比值）,天线直径（设天线孔径效率,65%,）,G,r,= 0.65(,D/,),2,= 46774,，频率,11.45GHz,时，波长,2.62cm = 0.0262m,。则天线直径,D = 2.14m,。,Ku,波段降雨影响：每年,0.01%,时间衰减,6dB,上行链路：,(C/N),up,= 30dB,，降雨衰减,6dB,，则,(C/N),up_rain,= 24dB,，如果转发器不采用功率控制，下行功率降低,18dBW - 6dB = 12dBW,，,(C/N),dn,降低,6dB,，,(C/N),0,降低,6dB = 11dB,，则比最低门限高,1.5dB,，所以上行链路裕量,7.5dB,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,采用上行链路功率控制（,UPC,），,3dB,控制范围可以将,(C/N),0,提高到,14dB,，代价是地面站的发射功率巨大（,1350W,！），对其他卫星系统造成干扰,采用提高天线增益的方法，提高,EIRP,，减小天线波束宽度，降低干扰,下行链路衰减，天线噪声增量,设,11.45GHz,时雨衰,5dB,的时间占全年,0.01%,，天电噪声和天线噪声,100%,耦合，晴天大气衰减,0.5dB,晴天天电噪声温度：,270(1-10,-0.05,)=29.4K,（与规范中,30K,一致）,雨天噪声温度：,T,sky rain,=T,0,(1-G),，,G=10,-5.5/10,=0.282,，,T,sky rain,=270 (1-0.282) = 194K,T,s rain,= 194 + 110 = 304K,或,24.8dBK,，,T,s clear,= 110 + 30 = 140K,噪声功率增量：,N = 10lg(304/140) = 3.4dB,(C/N),dn rain,= 17.2 - 3.4 - 5 = 8.8dB,，由于,(C/N),up,= 30dB,，则,(C/N),0,= 8.8dB,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,(C/N),0,不满足解调器要求，所以需重新计算降雨衰减，当雨衰为,4.5dB,时：,T,sky rain,= T,0,(1-10,-(4.5+0.5)/10,)=185K,，,N = 10lg (110+185)/(110+30) = 3.2dB,，则,C/N,dn rain,= 17.2 4.5 3.2 = 9.5dB,，,(C/N),0,= 9.5dB,设计改进：为达到,5dB,降雨衰减要求，增加天线直径到,2.4m,，天线增益提高,20lg(2.40/2.14)=1.0dB,。相应雨衰可以到,5.5dB,系统设计实例,Ku,波段,GEO,卫星,系统设计实例,2LEO,卫星个人通信系统,采用较低频段,L,波段（,1500MHz1600MHz,）或,S,波段（,2460 MHz,）,卫星相对地面速度,7.7Km/s,，单波束直径,500km,，接入时间小于,1min,，采用波束自动切换保持通信连续,话音采用语音压扩技术，,4800bps,数据速率，前向,FEC,卫星链路,4,条：输出上行链路，输出下行链路，输入上行链路，输入下行链路,LEO,卫星个人通信系统,卫星参数,饱和输出功率,10W,转发器带宽,1MHz,移动终端上行链路频率,1650MHz,移动终端下行链路频率,1550MHz,网关站点上行链路频率,14GHz,网关站点下行链路频率,11.5GHz,14GHz,上行链路天线增益,3dB,11.5GHz,下行链路天线增益,3dB,卫星接收机系统噪声温度,500K,覆盖区最大距离,2200km,LEO,卫星个人通信系统,移动终端参数：,发射机输出功率,0.5W,天线增益（发射与接收）,0dB,接收机系统噪声温度,300K,发射比特速率,4800bps,接收比特速率,96kbps,规定最大比特误码率,10,-4,网关站点参数,发射机输出功率（最大值,/,转发器）,10W,天线增益（发射，,14GHz,）,55dB,天线增益（接收，,11.5GHz,）,53.5dB,接收系统噪声温度（晴天）,140K,发射比特速率（,FEC,编码前）,300kbps,接收比特速率（,FEC,解码后）,4800bps,规定最大比特误码率,10,-4,系统计算,BER=10,-4,，,S/N = 1/4P,e,= 34dB,，,BPSK,调制,= B,n,=,比特速率，采用升余弦,=0.5,的滤波器,=,系统实际带宽,= 7.2KHz,BPSK,解调器对应语音信道,S/N=34dB,时的,C/N,理论值,8.4dB,，实际上考虑滤波器非理想等因素，,C/N,最小值增加,0.6dB,裕量,=9dB,上行链路功率预算（移动终端到卫星链路，输入链路）：,手机单元的,EIRP P,t,G,t,-3dBW,接收天线增益（多波束）,G,r,23dB,1650MHz,路损,L,p,-163.6dB,其他损耗,L,m,-3.5dB,卫星端的接收功率,P,r,-147.1dBW,转发器噪声功率计算,波尔兹曼常数,k -228.6dBW/K/Hz,系统噪声温度,T,s,27dBK,噪声带宽,B,n,36.8dBHz,噪声功率,N -164.8dBW,系统计算,(C/N),up,= P,r,/N = -147.1dBW-(-164.8dBW) = 17.7dB,计算路径损耗时按照最大距离,2200km,计算，天线在最远距离时增益下降,3dB,，大气损耗,0.5dB,，所以其他损耗,-3.5dB,。,如按照,1000km,计算，,=C/N=28.5dB,，设计问题？,卫星到网关站点链路,系统采用,FDMA,模式，,50,路用户，按照准线性工作，,10W,饱和输出功率只能,5W,输出，平均分配给,50,路用户，每个用户分到的功率为,0.1W = -10dBW,按照最远距离,2200km,、天线增益在,-3dB,等高线、大气损耗,-0.5dB,计算，其他损耗计,3.5dB,下行链路功率预算,每条信道的,EIRP P,t,G,t,-10dBW,接收天线增益,G,r,53.5dB,11.5GHz,时路径损耗,L,p,-180.5dB,其他损耗,L,m,-3.5dB,卫星端的接收功率,P,r,-140.5dBW,网关站点噪声功率计算,波尔兹曼常数,k -228.6dBW/K/Hz,系统噪声温度,T,s,21.5dBK,噪声带宽,B,n,36.8 dBHz,噪声功率,N -170.3dBW,(C/N),dn,= P,r,/N = -140.5-(-170.3) = 29.8dB,输入链路,(C/N),0,= 1/(C/N),up,+ 1/(C/N),dn,= 55.5 = 17.4dB,系统计算,上行链路（网关,=,卫星，输出链路）预算,网关站点,EIRP P,t,G,t,65.0dBW,接收天线增益,G,r,3.0dB,14.0GHz,时的路径损耗,L,p,-182.2dB,杂散损耗,L,m,-4.0dB,卫星端的接收功率,P,r,-118.2dBW,波尔兹曼常数,k -228.6dBW/K/Hz,系统噪声温度,T,s,27dBK,噪声带宽,B,n,54.8dBHz,噪声功率,N -164.8dBW,上行链路,C/N (C/N),up,= -118.2 ( 146.8) = 28.6dB,系统计算,下行链路（卫星,=,移动用户）预算,卫星的,EIRP P,t,G,t,32.0dBW,接收天线增益,G,r,0dB,1550MHz,时的路径损耗,L,p,-163.1dB,其他损耗,L,m,-3.5dB,移动端接收功率,P,r,-134.6dBW,波尔兹曼常数,k -228.6dBW/K/Hz,系统噪声温度,T,s,24.8dBK,噪声带宽,B,n,54.8dBHz,噪声功率,N -149.0dBW,下行链路,C/N (C/N),dn,= -134.6 - (-149.0) = 14.4dB,系统计算,输出链路总的,(C/N),0,：,(C/N),0,= 1/1/(C/N),up,+1/(C/N),dn, = 26.5 (14.2dB),比较输出链路,C/N,（,14.2dB,，裕量,5.2dB,）与输入链路的,C/N,（,17.4dB,，裕量,8.4dB,），可知输出链路裕量较小，是系统薄弱环节,改进方法：半速率,FEC,纠错编码,= C/N,门限可以降低至,3.5dB,，带宽增加一倍,=,噪声功率增加,3dB =,各级,C/N,下降,3dB =,输出链路、输入链路,(C/N),0,各降,3dB,。总系统性能改善了,2.5dB,改进后输入链路：,(C/N),up,= 14.7dB, (C/N),dn,= 26.8dB, (C/N),0,= 14.4dB,输出链路：,(C/N),up,= 25.6dB, (C/N),dn,= 11.4dB, (C/N),0,= 11.2dB,Ku,波段降雨衰减,输入链路：晴天,Ku,频段下行链路,C/N,为,26.8dB (478.6),，,L,频段晴天时上行链路,C/N,为,14.7dB (29.5),，门限,3.5dB,，最小链路下行,1/(C/N),dn min,= 1/(C/N),0, 1/(C/N),up,= 1/2.24 1/29.5 = 2.42 = 3.8dB,下行链路裕量：,26.8dB - 3.8dB = 23dB,系统计算,输出链路：,Ku,波段上行链路，,1/(C/N),up min,L,波段,(C/N),dn,= 11.4dB,（,13.8,）,1/(C/N),up min,= 1/(C/N),0, 1/(C/N),dn,= 1/2.24 1/13.8 = 0.374 (4.3dB),Ku,波段上行链路裕量为,25.6 4.3 = 21.3dB,Ku,波段上下行链路的裕量足以克服降雨产生的衰减,与,Ku,波段计算类似，,L,波段上行裕量,11.2dB,，下行裕量,7.9dB,系统计算,Thank You,！,