衛(wèi)星通信鏈路計算過程

衛(wèi)星通信鏈路計算過程星通信載波的鏈路計算方法為，先分別計算上行和下行鏈路的載波功率與等效噪聲溫度比C/T或者載波與噪聲功率比C/N、以及載波與干擾功率比C/I，再求出考慮干擾因素的系統(tǒng)載噪比C/(N+I)和載波的系統(tǒng)余量。上下行C/T上行和下行C/T的計算公式分別為C/TU=EIRPE–LossU+G/TSatC/TD=EIRPS–LossD+G/TE/S式中的EIRPE和EIRPS分別為載波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分別為總的上行和下行傳輸衰耗，G/TSat和G/TE/S分別為衛(wèi)星轉發(fā)器和地球站的接收系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)。上式中的數(shù)據(jù)均為對數(shù)形式。C/N與C/T的關系C/N與C/T的關系式為C/N=C/T–k–BWN=C/T+228.6–BWN式中的k為波茲曼常數(shù)，BWN為載波噪聲帶寬。式中的數(shù)據(jù)均為對數(shù)形式。C/I與C/IM衛(wèi)星通信載波需要考慮的干擾因素主要有，上行和下行反極化干擾C/IXP_U和C/IXP_D、以及上行和下行鄰星干擾C/IAS_U和C/IAS_D。此外，還需考慮轉發(fā)器在多載波工作條件下的交調(diào)干擾C/IM。C/N與C/I的合成由多項C/N和C/I求取總的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式為(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上述三個算式中的數(shù)據(jù)均為真數(shù)形式。由多項C/N和C/I求取總的C/(N+I)的步驟也可為(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上述兩種不同計算步驟所得到的結果是相同的。系統(tǒng)所需的Eb/N0與C/N數(shù)字載波解調(diào)器對載波的每bit能量與噪聲密度之比Eb/N0通常有一個最低要求，由此數(shù)據(jù)可以求出系統(tǒng)所需要的最低C/N。[C/N]=[Eb/N0]+20log(RData)–[BWN]上式中的RData為真數(shù)形式的載波數(shù)據(jù)速率或信息速率，其余的數(shù)據(jù)均為對數(shù)形式。系統(tǒng)余量系統(tǒng)余量為系統(tǒng)的C/(N+I)與系統(tǒng)所需最低C/N之差值。數(shù)字載波的鏈路預算設計衛(wèi)星通信線路時，通常先選定通信衛(wèi)星和工作頻段，根據(jù)衛(wèi)星轉發(fā)器的性能參數(shù)和用戶需求，選擇系統(tǒng)所用的天線口徑、調(diào)制和編碼方式，然后通過鏈路計算，驗證所設計線路的可行性與合理性。合理的設計應保證系統(tǒng)略有余量，同時使系統(tǒng)所占用的轉發(fā)器功率資源與帶寬資源相平衡。如果鏈路預算結果表明，在功率與帶寬相平衡時所得的系統(tǒng)余量過大或不足，可以改變天線口徑，或調(diào)制、編碼參數(shù)，對系統(tǒng)進行優(yōu)化?？紤]到目前的話音、數(shù)據(jù)通信和電視廣播的主流是數(shù)字化，這里只介紹數(shù)字載波的鏈路預算表。表中列舉了幾種不同類型的業(yè)務，它們共用一個36MHz帶寬的C波段轉發(fā)器。載波帶寬計算載波帶寬時，通常按下式先從被傳輸?shù)男畔⑺俾?、糾錯碼率和調(diào)制方式，求出符號速率。符號速率=（信息速率/FEC編碼率/R-S編碼率）*調(diào)制因子鏈路載噪比與系統(tǒng)余量鏈路預算需要綜合考慮上行C/N與下行C/N、以及各種干擾所產(chǎn)生的C/I，最后求得相關載波鏈路的系統(tǒng)C/N。相關算式為

(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分別為上行和下行的載波與噪聲干擾比，(C/I)XpdUp和(C/I)XpdDn分別為上行和下行的載波與反極化干擾比，(C/I)AdjUp和(C/I)AdjDn分別為上行和下行的載波與鄰星干擾比，(C/I)IM為下行載波與交調(diào)干擾比。上式中，所有的原為對數(shù)形式的載波噪聲比和載波干擾比，都需在換算為真數(shù)后，再進行倒數(shù)求和計算。由此得到的系統(tǒng)C/N，還得再次換算為常用的對數(shù)形式，單位為dB。采用不同的調(diào)制和編碼方式的數(shù)字載波，都對應有一個最低要求的Eb/N0值。通過換算，可以求得相關載波所需的最低C/N值。載波鏈路的系統(tǒng)C/N估算值與載波所需的最低C/N值之差，為相關載波的系統(tǒng)余量。在不考慮降雨衰耗時，系統(tǒng)余量以1到2dB較為合適。余量太低時，系統(tǒng)工作將不夠穩(wěn)定；余量過高時，將增加不必要的設備成本。干擾估算的簡化處理上一節(jié)中，系統(tǒng)C/N也可通過綜合上下行C/N與上下行C/I求得。算式可以相應變化為

(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)一般說來，載波噪聲比(C/N)Up&Dn的估算結果較為準確，而載波干擾比(C/I)Up&Dn的估算結果較為粗糙。實踐中發(fā)現(xiàn)，當C頻段的接收天線口徑不小于3米時，(C/N)Up&Dn與(C/N)Total的差值通常為0.5到1dB；當Ku頻段的接收天線口徑不小于1.2米時，(C/N)Up&Dn與(C/N)Total的差值通常為1到2dB。為此，在上述接收天線口徑條件下，可以省略本來就有些自欺欺人的載波干擾比估算。鏈路估算時，可以只計算上下行鏈路的綜合C/N，然后減去0.5到2dB的干擾因素。如此的鏈路估算結果，與各家衛(wèi)星公司所算得的高低不同的結果相比，誤差多半在1dB以內(nèi)。Ku頻段的雨衰備余和上行功率控制上述鏈路預算表中，只計算晴