卫星通信信道链路全参数计算与模拟

1、实用标准文档综合课程设计卫星通信信道链路参数计算与模拟姓名:学号:、课程设计内容及基本参数1、 设计目的近年来互联网和移动通信飞速发展，使得网络终端用户数量不断扩大、新业务不断增加，这对通信技术的发展提出了新的挑战。卫星通信系统以其全球覆盖性、固定的广 播能力、按需灵活分配带宽以及支持移动终端等优点，逐渐成为一种向全球用户提供互 联网络和移动通信网络服务的补充方案。本学期我们学习了微波与卫星通信技术这门课程，对于卫星通信技术有了基本的了解。本课程设计基于已学的的基本理论， 对卫星通信信道链路参数进行计算和模拟， 从而掌握卫星通信信道链路参数计算的基本方法，了解影响卫星通信信道性能的因素。同时熟

2、悉Matlab编程仿真过程，利于今后的学习和研究。2、 基本参数列表涉及参数参数值对地静止卫星位置东经12 °地球站位直东经01 °北纬11 °调制方式QPSK通信频率f2GHz降雨率Rp12mm/hEIRP80dBW地球站接收机带宽 B40MHz水蒸气密度pw/ 一 3 0.2 g / m其他损耗Lo6dB接收机滚降系数a0.2hw02.1km表1根据学号得到的系统参数3、 涉及公式1) ITU法计算雨衰值：A = K (Rp)： L(Rp J ) (dB)p p其中，Rp为降雨率，单位为 mm/h , P为仰角，可以通过以下经验公式获得£=1.41

3、M f 40779 ( 0.5 W f W25)K =4.21 10 3 f2.42 (0.9 M f < 54)上式中频率f的计算单位为GHz。雨衰距离：L(Rp, )=7.41 10，-766 (0.232-1.8 10"Rp)sin R(km)2)ITU法计算氧、水蒸气分子吸收损耗值：氧分子损耗率，对于 57GHZ以下的频段，可以按下式近似计算工 6.094,812 与0 =7.19 10- - 2 f 10 (dB/km) (5)f 0.227 (f -57)1.50对流层氧气的等效高度 h。和水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定:h0 = 6 km(f : 57GHz

4、)因此，对于氧分子的吸收损耗为：RO20h0 (dB)(6)水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度，3、Pw(g/m)有关，对于350 GHz以下频段,文案大全都可以用下式计算(dB/km):w =0,05 0.0021pw3.610.68.9一 一一 2一一 一一一 2一一一 一一 2一一 一.(f -22.7)8.5(f -183.3)9.0(f -325.4)26.3-2_ _4f Pw 10对流层水蒸气等效高度 hw可按如下公式确定:hw =hw013.05.02.5(f -22.2)2 5 (f -183.3)2 6 (f - 325.4)2 4(km)(f :二 350GHz )其中，

5、为0取2.1km 。同样，对于水蒸气分子的吸收损耗为：(9)%2。= whw (dB)3)给出经纬度，计算卫星于地面距离及仰角P ;同步卫星的经度气，地心角9定义为从地心点看卫星与卫星终端之间的夹角，卫 星终端所在地的经度和纬度 (eLaL)，卫星距地球中心的距离近似为 r= 42164.2km, 地球的平均赤道半径为 Q = 6378.155km。cos = C0S LC0S3-1s)(10)d R r2 -2Qrcos(11)如图1所示，A为卫星，B为地心，C为地球站，仰角为地球站与卫星连线与水平面之间的夹角，利用余弦定理可得地心角与仰角之间关系:图1卫星与地球站的三角关系图cos ;：1

6、 222d r -Re2 rd90 - -(12)(13)4)路径损耗Ls = 92.4 20 1gd 20lgf (dB)(14)其中，d的单位为km, f的单位为GHz,公式中符号取101g*,下面的公式中都取 对数计算。5)品质因素EQ= bLsL0kRbARO2Rh2o-EIRP (dB/K) (15)N0其中，k为玻尔兹曼常数，Lo为其他损耗。6)天线的增益G =Q T (dB)(16)其中T为接收天线的等效噪声温度。7)天线的口径(17)其中，九为电磁波传输的波长，“为天线效率计算部分1、 计算卫星到地面站的距离cos =COS*LCOS(L 8S)带入数值后可得cos 二 - 0

7、.9641-15.5d =+r2 -2Rercose 因 r =42164.2km且 Re = 6378.155km故 d = 36058.61 km(1)2、 计算地面站对准卫星时的仰角222p cos =r, - =902 rd= 2.7=71.83、 计算下行链路的路径损耗f =2GHzLs= 9 2. 4 2 011g f0Tg d8B94、 计算下行链路的降雨、氧气和水蒸气的吸收损耗由经验公式求得二=1.41 f a0779 =1.3359 K =4.21 10* f242 =2.253 10工已知 Rp =12mm/h,可得 L(Rp, ' ) = 3.73km p,p得到

8、雨衰值 A = K (R p) ： L ( R p J ) = 0.0232dB氧分子吸收损耗值计算0 =5.798 10-3Ro2 = 0卜0 =0.0348dB(5)水分子吸收损耗值计算w =4.725 10 上 hw =2. 1 1 58Rh2o = whw =9.986 10 %B(6)5、 利用QPSKBER-Eb/N计算公式计算，若需要达到10人(-5)误比特率(Eb/N0=10dB),需要地球站品质因数为多少B=(1+u)RsRs = Rb/(log2M ) QPSK 调制，M=4故可得 Rb=66.67MHz , Rb=78.239 dB,又知k=-228.6 dB_Eb_ _

9、Q =-LsL0kRbARo2RH2o-EIRP-24.75dB (7)N06、 若地球站的接收天线等效噪声温度为 20K,则接收地球站的增益为多少？若地球站为定向抛物面天线，天线效率为0.7,则天线口径为多大_GG =Q T D 1G =0.0669D =0.0148m(8)三、绘图部分1、绘制在给定降雨量(10mm/h,30mm/h,100mm/h )的情况下,降雨衰减同仰角(0-90)的关系图给定雨量情况下降雨衰遍和仰角关系图0 45r 0.4 -0 35 -0.3 -0 25 -0.2(015 -0?-0 05 -* Rp=10mm/h2 Q Rp=30mm/h 1- Rp-WOmm/h102030405060708090仰角图2给定降雨量时降雨衰减同仰角关系2、绘制在给定仰角( 15, 45, 90)的情况下，降雨共减同降雨量(0-120mm/h)的关系图给定仰角情况下降雨衰减同降雨量关系图*|3=15O口二行*p=90e0 360 25020.1520406080降雨量100120图3给定仰角时降雨衰减同降雨量的关系0 053532.53、绘制在给定水蒸气密度(0.2g/m”，0.3g/mA3 ,