卫星通信链路计算过程

卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU=EIRPE–LossU+G/TSatC/TD=EIRPS–LossD+G/TE/S式中的EIRPE和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。上式中的数据均为对数形式。C/N与C/T的关系C/N与C/T的关系式为C/N=C/T–k–BWN=C/T+228.6–BWN式中的k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽。式中的数据均为对数形式。C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/IXP_U和C/IXP_D、以及上行和下行邻星干扰C/IAS_U和C/IAS_D。此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰C/IM。C/N与C/I的合成由多项C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/NTotal)-1=(C/NU)-1+(C/ND)–1(C/ITotal)-1=(C/IXP_U)-1+(C/IAS_U)–1+(C/IM)-1+(C/IXP_D)-1+(C/IAS_D)-1(C/(N+I))-1=(C/NTotal)-1+(C/ITotal)–1上述三个算式中的数据均为真数形式。由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步骤也可为(C/(N+I)U)-1=(C/NU)-1+(C/IXP_U)–1+(C/IAS_U)–1(C/(N+I)D)-1=(C/ND)-1+(C/IXP_D)-1+(C/IAS_D)-1+(C/IM)-1(C/(N+I))-1=(C/(N+I)U)-1+(C/(N+I)D)–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。系统所需的Eb/N0与C/N数字载波解调器对载波的每bit能量与噪声密度之比Eb/N0通常有一个最低要求，由此数据可以求出系统所需要的最低C/N。[C/N]=[Eb/N0]+20log(RData)–[BWN]上式中的RData为真数形式的载波数据速率或信息速率，其余的数据均为对数形式。系统余量系统余量为系统的C/(N+I)与系统所需最低C/N之差值。数字载波的链路预算设计卫星通信线路时，通常先选定通信卫星和工作频段，根据卫星转发器的性能参数和用户需求，选择系统所用的天线口径、调制和编码方式，然后通过链路计算，验证所设计线路的可行性与合理性。合理的设计应保证系统略有余量，同时使系统所占用的转发器功率资源与带宽资源相平衡。如果链路预算结果表明，在功率与带宽相平衡时所得的系统余量过大或不足，可以改变天线口径，或调制、编码参数，对系统进行优化。考虑到目前的话音、数据通信和电视广播的主流是数字化，这里只介绍数字载波的链路预算表。表中列举了几种不同类型的业务，它们共用一个36MHz带宽的C波段转发器。载波带宽计算载波带宽时，通常按下式先从被传输的信息速率、纠错码率和调制方式，求出符号速率。符号速率=（信息速率/FEC编码率/R-S编码率）*调制因子链路载噪比与系统余量链路预算需要综合考虑上行C/N与下行C/N、以及各种干扰所产生的C/I，最后求得相关载波链路的系统C/N。相关算式为

(C/N)Total-1=(C/(N+I))Up-1+(C/(N+I))Dn-1

=((C/N)Up-1+(C/I)XpdUp-1+(C/I)AdjUp-1)+((C/N)Dn-1+(C/I)XpdDn-1+(C/I)AdjDn-1+(C/I)IM-1)上式中，(C/(N+I))Up和(C/(N+I))Dn分别为上行和下行的载波与噪声干扰比，(C/I)XpdUp和(C/I)XpdDn分别为上行和下行的载波与反极化干扰比，(C/I)AdjUp和(C/I)AdjDn分别为上行和下行的载波与邻星干扰比，(C/I)IM为下行载波与交调干扰比。上式中，所有的原为对数形式的载波噪声比和载波干扰比，都需在换算为真数后，再进行倒数求和计算。由此得到的系统C/N，还得再次换算为常用的对数形式，单位为dB。采用不同的调制和编码方式的数字载波，都对应有一个最低要求的Eb/N0值。通过换算，可以求得相关载波所需的最低C/N值。载波链路的系统C/N估算值与载波所需的最低C/N值之差，为相关载波的系统余量。在不考虑降雨衰耗时，系统余量以1到2dB较为合适。余量太低时，系统工作将不够稳定；余量过高时，将增加不必要的设备成本。干扰估算的简化处理上一节中，系统C/N也可通过综合上下行C/N与上下行C/I求得。算式可以相应变化为

(C/N)Total-1=(C/N)Up&Dn-1+(C/I)Up&Dn-1

=((C/N)Up-1+(C/N)Dn-1)+((C/I)XpdUp-1+(C/I)AdjUp-1+(C/I)XpdDn-1+(C/I)AdjDn-1+(C/I)IM-1)一般说来，载波噪声比(C/N)Up&Dn的估算结果较为准确，而载波干扰比(C/I)Up&Dn的估算结果较为粗糙。实践中发现，当C频段的接收天线口径不小于3米时，(C/N)Up&Dn与(C/N)Total的差值通常为0.5到1dB；当Ku频段的接收天线口径不小于1.2米时，(C/N)Up&Dn与(C/N)Total的差值通常为1到2dB。为此，在上述接收天线口径条件下，可以省略本来就有些自欺欺人的载波干扰比估算。链路估算时，可以只计算上下行链路的综合C/N，然后减去0.5到2dB的干扰因素。如此的链路估算结果，与各家卫星公司所算得的高低不同的结果相比，误差多半在1dB以内。Ku频段的雨衰备余和上行功率控制上述链路预算表中，只计算晴