卫星通信作业

卫星通信作业作业1 链路分析1、 已知某卫星通信系统的一个转发器，卫星到地球站距离4104km：(1) 若上行衰减LPU=207dB，下行衰减LPD=206dB，这属于哪个频段？(2) 若每信道均采用QPSK调制，数据速率 64kbps ，有效带宽 38kHz ，设Pe10-8时，Eb/n0=12dB。则每信道的门限C/Tth和C/Nth是多少？(3) 在以上基础上，若每个卫星收发天线的增益均为Gsat=25dB，卫星行波管单波饱和输出功率为100W，卫星转发器在匹配条件下功率增益为Gpsat=120dB，假设发送地球站馈线衰减为1dB，接收地球站馈线衰减为0.5dB，星上收、发机的馈线衰减分别为0.6 dB 和0.8dB，不考虑其它损耗，分别求卫星的EIRPSS和地面站的EIRPES。(4) 在以上基础上，若输入补偿IBO为6dB，输出补偿 OBO为4dB，问这时卫星及地球站的EIRPS1和EIRPE1。解：(1) 根据自由空间损耗的计算公式LFS=(4R/)2则对上行链路来说LPU=(4R/U)2=(4RfU/c)2fU=cLPU4R=1.33681010Hz=13.368GHz同理，对下行链路来说LPD=(4R/D)2=(4RfD/c)2fD=cLPD4R=1.19141010Hz=11.914GHz则通过上下行频率，可以判断属于Ku频段。(2) 由已知条件有：rb=64kbps，B=38kHz，根据载噪比的定义C/Tth=C/N0k=E0rbn01k=12+10log64103-228.6=-168.5dBK-1C/Nth=E0rbn0B=12+10log64103-10log38103=14.3dB(3) 由已知条件有：PTX=100W，LFTX=0.8dB根据卫星EIRP的计算公式EIRPSS=PTXGsatLFTX=10log100+25-0.8=44.2dBW由已知条件有：PTX=100W，LPU=207dB，LFTX=0.6dB根据地球站EIRP的计算公式EIRPSS=PTXLPULFTXGsatGPsat=10log100+207+0.6-25-120=82.6dBW(4)EIRPS1=EIRPSS/OBO=44.2-4=40.2dBEIRPE1=EIRPES/IBO=82.6-6=76.6dB2、 某静止卫星通信系统，地球站发射机的输出功率为3kW，发射馈线系统衰减为0.5dB，发射天线口径为25m，天线效率为0.7，上行工作频率为6GHz，地球站与卫星间的距离为40000km，转发器天线增益为 5dB，接收馈线衰减为 1dB，计算卫星接收机输入端的信号功率。解：由接收机输入攻略计算公式PRX=EIRP-自由空间损耗+接收天线增益其中EIRP=PTXGTmaxLFTX=PTX(DfU/c)2LFTX=96.64dBW自由空间损耗=LFS=(4RfU/c)2=200.04dBW接收天线增益=GR=GRmaxLFRX=5-1=4dB则卫星接收机输入端的信号攻略为PRX=EIRP-自由空间损耗+接收天线增益=96.64-200.04+4=-99.4dB3、 某卫星线路，上行链路参数为：EIRP54dB，G/T=0dB，自由空间衰减为 200dB，接收机馈线衰减2dB，大气损耗0.5dB，天线指向损耗0.5dB；下行链路参数：EIRP34dB，G/T=17dB，自由空间衰减为198dB，接收机馈线衰减2dB，大气损耗0.5dB，天线指向损耗0.5dB。求整个链路的(C/N0)T。解：首先计算上下行链路各自的载噪比。(1) 对上行链路：链路损耗为自由空间损耗、大气损耗之和LU=LPULAU=200+0.5=200.5dBEIRPU=EIRPLTLFTX=54-2-0.5=51.5dB则上行链路的载噪比为：(C/N0)U=(EIRPU)(1/LU)(G/T)U(1/k)=51.5-200.5+0+228.6=79.6dBHz(2) 同理，对下行链路：链路损耗为自由空间损耗、大气损耗之和LD=LPDLAD=198+0.5=198.5dBEIRPD=EIRPLTLFTX=34-2-0.5=31.5dB则下行链路的载噪比为：(C/N0)D=(EIRPD)(1/LD)(G/T)D(1/k)=31.5-198.5+17+228.6=78.6dBHz(3) 计算整个链路的(C/N0)T(C/N0)T=(C/N0)U-1+(C/N0)U-1)-1=76.06dBHz4、 某接收系统，其天线的输出直接送入低噪声放大器，天线的噪声温度为 60K，低噪声放大器的噪声温度为120K，增益45dB。低噪声放大器与接收主机之间的同轴电缆损耗为2dB，主机噪声系数为9dB。计算低噪声输入端的系统噪声温度。解:先由题目已知可得：TA=60K，TLNA=120K，GLNA=45dB，LFRX=2dB，F=9dB主机噪声取常温，则TRX=290K主机等效输入噪声温度TeRX=TRXF-1=290(109/10-1)=2013K则低噪声输入端的系统噪声温度T=TA+TLNA+TeRXLFRXGLNA=60+120+2013100.2104.5=180.1K5、 假设地球接收站位于卫星接收天线的3dB覆盖区的边缘，工作频率4GHz。卫星的放大器输出功率PTX=10W，放大器与天线间的损耗LFTX=1dB，波束半功率带宽3dB=4，天线的效率=0.55。地球站与卫星的距离R=40000km，大气衰减LA=0.3dB。地球站的接收机噪声系数F=1dB，天线与接收机之间的损耗LFRX=0.5dB，馈线的热力学温度TF=290K，天线直径D=4m，天线的效率=0.6，最大指向误差R=0.1，地面的噪声温度TGROUND=45K，天线噪声温度TSKY=12K。设雨衰为ARAIN=5dB，求下行链路的(C/N0)D。解：(1) 先计算卫星的EIRP:(EIRP)SL=PTXGTmax/LTLFTX (W)其中：PTX=10W=10dBWGTmax=(D/D)2=(70/3dB)2=0.55(3.14*70/4)2=1660.7=32.2dBiLT=3dB地球站位于覆盖区的边缘LFTX=1dB则有：(EIRP)SL=10+32.2-3-1=38.2dBW(2) 再计算下行链路的衰减：LD=LFSLA其中：LFS=(4R/D)2=(4RfD/c)2=4.491019=196.5dB由于考虑到雨衰ARAIN=5dB，则有LA=5+0.3=5.3dB则有：LD=196.5+5.3=201.8dB(3) 接着计算地球站的G/T:(G/T)ES=(GRmax/LRLFRXLPOL)/TD (K-1)其中：GRmax=(D/D)2=(DfD/c)2=0.6(3.1444109/3108)2=16827=42.3dBLRdB=12(R/3dB)2=12(RDfD/70c)2=0.07dBLFRX=0.5dBLPOL=0dB接着计算TD：TD=TA/LFRX+TF(1-1/LFRX)+TeRX其中：TA=TSKY/ARAIN+Tm(1-1/ARAIN)+TGROUND (K)取值Tm=275K，则TA=12/100.5+275(1-1/100.5)+45=237KTeRX=F-1T0=100.1-1290=75K则有：TD=237/100.05+290(1-1/100.05)+75=318K(G/T)ES=42.3-0.07-0.5-10log318=16.7dBK-1(4) 最后计算下行链路载噪比(C/N0)D=EIRPSL(1/LD)(G/T)ES(1/k)=38.2-201.8+16.7+228.6=81.7dBHz作业31、 设 TDMA 的帧长度为125us，有2个基准站和10个业务站，每个业务站需要发送的信息速率为1.554Mb/s。业务站的各分帧报头均为0.4us，保护时间0.1us；基准站的报头及保护时间合计为2us。求帧效率和系统突发速率。解：(1)要计算帧效率，就得先计算在一个帧长度中，所有业务站需要发送业务的时间(TD):TD=TF-10p业务+g业务+2p基准+g基准=116us则帧效率为：=TD/TF=116/125=92.8%(2)要计算系统突发速率，需要计算每一个业务站发送业务的时间TB=TD/10=11.6us则系统突发速率可以根据公式计算出来：R=Rb(TF/TB)=1.554(125/11.6)=16.75Mb/s2、 设某TDMA系统，系统突发速率R120.832Mb/s，帧长为2ms，帧头p为560bits，保护时间g为128bits，求帧效率：(1)有1个参考站和10个业务站，每个业务站有1个业务突发情况。(2)有2个参考站和10个业务站，每个业务站有1个业务突发情况。(3)有1个参考站和10个业务站，每个业务站有9个业务突发情况。解：本题需要用到公式=1-(P+Q)(p+g)/RTF，其中P是一帧中业务站突发的个数，Q是一帧中参考站的个数。(1) 这里的P=101=