微波与卫星通信的线路噪声及线路参数计算(1)ppt课件

1、6.1 数字微波通讯的假想参考通道与误码性能目的数字微波通讯的假想参考通道与误码性能目的6.2 数字微波的信道噪声与噪声目的分配数字微波的信道噪声与噪声目的分配6.3 数字微波信道线路参数计算数字微波信道线路参数计算6.4 卫星接纳机载噪比与卫星接纳机载噪比与G/T值的计算值的计算6.5 卫星通讯线路的卫星通讯线路的C/T值值6.6 FDM/FM/FDMA系统中的卫星线路参数设计系统中的卫星线路参数设计6.7 TDMA系统中的卫星线路参数设计及容量计算系统中的卫星线路参数设计及容量计算 数字信道是指对话音信号进展数字信道是指对话音信号进展PCM处处置后的数字化语音信号经过多路复用的信置后的数字

2、化语音信号经过多路复用的信道。通常一个数字通道是指与交换机或终道。通常一个数字通道是指与交换机或终端设备相衔接的两个数字配线架端设备相衔接的两个数字配线架DDF或等或等效设备如效设备如DXC设备间的全部传输手段，设备间的全部传输手段，普通含概了一个或几个数字段。普通含概了一个或几个数字段。三部分。可见三部分。可见ITU-T建议的一个规范建议的一个规范的最长的最长HRX包含包含14个假设参考数字个假设参考数字链路和链路和13个交换节点。个交换节点。1的要求。的要求。国内部分从国内部分从IG到通道终端点到通道终端点PTP之间的部分，如图之间的部分，如图6-3所示。所示。通常通常PTP位于用户处。位

3、于用户处。图6-3 高比特率通道全程目的分配 表6 - 2 H R D S误 码 性 能 指 标H R D SS E S R4 2 0 k m4 .6 21 0- 52 8 0 k m3 .0 81 0- 55 0 k m5 .51 0- 6声组成。声组成。接处的衔接不理想时，会构成对电接处的衔接不理想时，会构成对电波反射。波反射。发支路间的干扰。发支路间的干扰。图6-4 天线间耦合产生的同频干扰就越差。就越差。越站干扰、临近波道干扰和本振噪越站干扰、临近波道干扰和本振噪声等。声等。性能不完善的影响指性能不完善的影响指N固。固。【例【例6-1】某数字微波通讯系统的技术】某数字微波通讯系统的技术

4、目的如下：目的如下：门限载噪比门限载噪比=23.1dB没有思索固定恶没有思索固定恶化成分化成分, 接纳机噪声系数接纳机噪声系数=1.62 ,接纳机的接纳机的等效带宽等效带宽=25.833MHz，试计算出该系统的，试计算出该系统的实践门限电平值。实践门限电平值。 解 ： 固 有 热 噪 声 BKTNNF 0固 = 1 .6 21 .3 8 1 0- 2 31 03 2 9 0 2 5 . 8 3 3 1 06 = 1 . 6 7 1 0- 1 0 ( m W ) （ 取T0= 2 9 0， 室 温 温 度 ） 门rP101067. 1lg101 . 23）（ dB(d B m ) = -7 4

5、.6 7 d B m频率分量所遭到的衰减近似相等频率分量所遭到的衰减近似相等的衰落。的衰落。落。落。Mf1，Mf2大的数值，大的数值，d12表示两个分集系统的天表示两个分集系统的天线收信电平差。线收信电平差。)101lg(103),(102112dffaxfcMMMM配配Px=2500%01. 0dPx=2500%054. 0d1010fMCBmfdfKQP衰落概率衰落概率Pmf的关系，并可用下式的关系，并可用下式表述：表述：fdmffdIPP 表6 -5 G的 取 值频 段（G H z）2 4 6、7 1 3G 1 0 .5 0 .2 5 0 .0 7sdfdmfsdfdsdfdIIPIPP

6、 【例【例6-3】现有一数字微波通讯系统，某中继】现有一数字微波通讯系统，某中继段段d=50km，处在，处在C型端面，型端面，f=5GHz，自在空间，自在空间收信电平收信电平Pr0 = -43.6dBm，接纳机实践门限电平，接纳机实践门限电平Pr门门= -74.8dBmBER10-3,实践门限载噪比实践门限载噪比C实实/N固固=23.1dB，系统采用，系统采用6：1波道备份和波道备份和二重空间分集接纳。试求如下参数：二重空间分集接纳。试求如下参数： 11平衰落贮藏平衰落贮藏Mf 2该段电路的瞬断率该段电路的瞬断率Pm 3采用采用6：1备用波道后的瞬断率备用波道后的瞬断率Pfd 4采用二重空间分

7、集后的瞬断率采用二重空间分集后的瞬断率Pfd+sd 解 ： （ 1） 根 据 平 衰 落 储 备 的 定 义 可 知 门rrfPPM0= -43.6-(-74.8)=31.2 (dB) (2) 衰 落 概 率msmfmPPP 根 据 查 表 （ 6-4） 可 知C型 端 面 的K Q =2.8810-5, C =2.2， 并 且B =1， 那 么 由 式 （6-9） 可 以 计 算 出 ： mfP=102 .312 . 25105051088. 2= 0.610-3 msP=10332 . 25105051088. 2= 0 .410-3 因 为 采 用 了 二 重 空 间 分 集 接 收 技

8、 术 ， 如 果 两 接 收 系 统 的 收 信 电 平 相 等 的 话 ， 平 衰 落 储 备 应 比 Mf增 加 3 d B ， 对 应 的mfP0 .31 0-3， 那 么 该 中 继 段 的 衰 落 概 率 为 msmfmPPP= 0 .31 0-3+ 0 .41 0-3 = 0 .71 0-3 （ 3 ） 求 6 ： 1波 道 备 份 后 的 衰 落 概 率 若 波 道 间 隔f = 4 0 M H z ， 工 作 频 率 f = 5 0 0 0 M H z ， Mf c= 3 3 . 3 d B ， 取 G = 0 . 4 ， 先 利 用 式 （ 6 - 1 2 ） 计 算 6 ：

9、 1 波 道 备 份 后 的 等 效 频 率 间 隔 ：fNfNfNNfeq 121 =5 .21406140254066 （M H z）由 式 （6 -1 1） 求 出 改 善 系 数 1010fcMfdffGI=5 . 41050005 . 214 . 0103 . 33这 样 fdmfdIPP=431053. 15 . 4107 . 0 （4） 求 采 用 二 重 空 间 分 集 后 的 衰 落 概 率 设 中 继 段 间 两 副 天 线 的 高 差 S=10m， 则 改 善 系 数 Isd等 于 102310)(102 . 1fcMsddfsI =56.3110)505(10102 .

10、 1103 .3323 5410485. 056.311053. 1sdfdsdfdIPP 对 于 上 述 5 0 k m中 继 段 而 言 ， 分 配 的 衰 落 概 率 允 许 值Px=51008. 1250050%054. 0，由 以 上 分 析 可 知 ，fdP41053. 1 Px,而510485. 0sdfdP Px， 可 见 在 该 中 继 段 中 应 使 用二 重 空 间 分 集 技 术 才 能 达 到 设 计 指 标 要 求 。所采用的寻址方式有关，下面分所采用的寻址方式有关，下面分别进展引见。别进展引见。功率为功率为N=KT0B，与数字微波中，与数字微波中的噪声功率的方式一

11、样。的噪声功率的方式一样。由于噪声是经过接纳机天线进入由于噪声是经过接纳机天线进入系统的，为了衡量进入接纳系统的噪系统的，为了衡量进入接纳系统的噪声大小，因此我们提出了一个新的物声大小，因此我们提出了一个新的物理量理量天线噪声温度。在图天线噪声温度。在图6-5中给中给出了一个典型地面站遭到大气吸收出了一个典型地面站遭到大气吸收实线和银河系外噪声虚线影实线和银河系外噪声虚线影响时的天线噪声温度表示图。响时的天线噪声温度表示图。图6-5 天线噪声温度与仰角和频率的关系曲线 在第在第1章中我们曾经引见了卫星接纳系统的章中我们曾经引见了卫星接纳系统的构造，除接纳天线会给系统引入噪声外，其他器构造，除接

12、纳天线会给系统引入噪声外，其他器件如低噪声放大器、下变频器以及天线与低噪声件如低噪声放大器、下变频器以及天线与低噪声放大器间的馈线都会是系统的重要噪声来源。假放大器间的馈线都会是系统的重要噪声来源。假设天线与低噪声放大器间的馈线对信号具有设天线与低噪声放大器间的馈线对信号具有1/L的衰减量，那么接纳系统噪声温度的衰减量，那么接纳系统噪声温度Tt可用下式来可用下式来表示：表示：Tt=TA/L+Ti11/L+Tr其中，其中，Ti为环境噪声温度通常为环境噪声温度通常假设为假设为290K；TA为天线噪声温度；为天线噪声温度；L为天线到低噪声放大器之间的衰减为天线到低噪声放大器之间的衰减量；量；Tr为接

13、纳机有效噪声温度如低为接纳机有效噪声温度如低噪声放大器、下变频器等内部器件。噪声放大器、下变频器等内部器件。GR=RRA 42当以当以PT功率发射，同时发信天线的功功率发射，同时发信天线的功率增益为率增益为GT时，那么接纳站所接纳的信时，那么接纳站所接纳的信号功率号功率C可用下式表示：可用下式表示：其中其中Lp=4d/2为自在空间的传输为自在空间的传输衰减。衰减。RRTTdAGPC24 2) 4(dGGPRTTs 由前面的分析可知，当接纳机输由前面的分析可知，当接纳机输入端匹配时，折合到输入端的热噪声入端匹配时，折合到输入端的热噪声功率为功率为N=KTB。这样。这样 与与 的关系的关系可表示为

14、可表示为 。TCNCBkNCTC )4lg(102PUESLEIRPW利地写出利地写出值的表达式：值的表达式：UTCBOl式中式中BOl为输入补偿值。为输入补偿值。DRPDSDTGLEIRPTClMDMUMtMTCTCTCTC1111通常思索到雨、雪等气候通常思索到雨、雪等气候条件设备的不稳定性及器件的老条件设备的不稳定性及器件的老化等要素的影响，因此该门限余化等要素的影响，因此该门限余量应取适当值。量应取适当值。TCTC门M=TC-门TC 在在FDM/FM/FDMA系统中，某基站欲系统中，某基站欲与系统中的另一个基站进展通话时，首先与系统中的另一个基站进展通话时，首先将所要传输的多路信号复用

15、到基带中的相将所要传输的多路信号复用到基带中的相应位置，然后用基带信号对本站的发射载应位置，然后用基带信号对本站的发射载频进展调频，最后经过其上行链路向卫星频进展调频，最后经过其上行链路向卫星发送。发送。 【 例6 -5】 已 知 工 作 频 率 为6 /4 G H z的F D M /F M /F D M A系 统 中 ， 其 卫 星 转 发 器 有 效 全 向 辐射 功 率SSEIRP= 2 2 .5 d B , 接 收 系 统 的satRSTG= -1 7 .6 d B /K , 转 发 器 灵 敏 度 SW= -6 7 d B /m2,输 入 补 偿 lBO= 1 1 d B， 输 出

16、补 偿 oBO= 4 .9 d B， 标 准 地 球 站性 能 因 数DRTG= 4 0 .7 d B /K , 传 输2 5 2路 电 话 信号 时 ， 测 试 音 有 效 值 频 偏 fr= 5 7 7 k H z , 基 带 信 号 的最 高 频 率Fm= 1 0 5 8 k H z， 调 制 信 号 传 输 带 宽B = 1 2 4 0 k H z。 试 计 算 该 卫 星 系 统 的 线 路 参 数 。解 ： （1） 满 足 系 统 信 噪 比 指 标 条 件 下 所 需 的C /T值 。F D M /F M /F D M A系 统 是 一 个 模 拟 通 信 系 统 ， 在这 样

17、的 系 统 中 存 在 上 行 链 路 噪 声 、 下 行 链 路 噪 声 和交 调 噪 声 （ 一 般 三 部 分 之 和 取6 0 0 0 8 0 0 0 p W） ， 若 取输 出 信 噪 比S0/N0= 5 1 .3 d B .那 么 卫 星 线 路 应 满 足 的C /T值 为 ：5 1 .3 =5 . 6lg20101 . 3lg106 .2283mrtFfTC 可 得tTC= -1 4 3 .8 d B /K , 折 合NC= 1 3 .9 d B。 因系 统 中 所 使 用 的 普 通 限 幅 鉴 频 器 的 载 噪 比 门 限 值 约等 于1 0 d B， 可 见 仍 存 在

18、3 .9 d B的 差 值 ， 故 此 时thTC= -1 4 3 .8 -3 .9 = -1 4 7 .7 d B /K。 （2） 卫 星 线 路 实 际 达 到 的C /T值 由 于 系 统 的 上 行 链 路 工 作 于6 G H z频 段 ， 可 以 很容 易 地 计 算 出 PUL= 2 0 0 .6 d B， 这 样 利 用 式 （6 -2 2） 、式 （6 -2 3） 可 求 得 上 行 链 路 的EMEIRP和UMTC EMEIRP= -6 7 -1 1 + 2 0 0 .6 -3 7 = 8 5 .6 d B UMTC= -6 7 -1 1 -1 7 .6 -3 7 = -1

19、 3 2 .6 d B /K 由 于 系 统 的 下 行 链 路 工 作 于4 G H z频 段 ， 可 以 很容 易 地 计 算 出 PDL= 1 9 6 .6 d B， 当 利 用 式 （6 -2 5） 和式 （6 -2 6） 可 得 下 行 链 路 的SMEIRP和DMTCSMEIRP= 2 2 .5 -4 .9 = 1 7 .6 d BDMTC= 2 2 .5 -4 .9 -1 9 6 .6 -4 0 .7 = -1 3 8 .3 d B /K根 据 图6 -9中 所 示 的lMTC lBO的 关 系 可 得lMTC= -1 3 5 .4 d B /K但 值 得 注 意 的 是 上 述

20、 所 求 出 的tMTC值 并 不 是 针 对 传输252路 电 话 载 波 时 的C /T值 ， 而 是 指 多 载 波 工 作 时 的C /T值 ， 因 此 必 须 根 据 发 端 地 球 站 传 输252路 电 话 信 号 时 实 际 的EEIRP在EMEIRP中 所 占 的 比 例 来 加 以 修 正 。 设 系 统 中发 端 地 球 站 实 际 的EEIRP=81.9dB， 可 见 比 求 出 的EMEIRP小3.7dB， 因 此lTC、DTC、UTC值 都 应 比相 应 的lMTC、DMTC和UMTC小3.7dB， 分 别 为-139.1dB /K , -142dB /K ,和-136.3dB /K。 当 将 所 求 得 上 述 结 果 代入 式 （6-27） 时 ， 便 可 得 出tMTC=-143.7dB /K .程如下。程如下。 【 例6-6】 已 知 工 作 频 率 为6/4G H z的T D M A系 统 中 ，其 卫 星 转 发 器 有 效 全 向 辐 射 功 率SSEIRP= 23.5dB , 接 收系 统 的satRSTG= -18.6dB /K , 转 发 器 灵 敏 度 SW= -72dB /m2。 若 系 统