卫星通信系统设计
通信技术中的卫星通信与架构设计技巧

通信技术中的卫星通信与架构设计技巧卫星通信在现代通信领域中扮演着重要的角色。
无论是在移动通信、广播电视、互联网还是军事通信中,卫星通信都发挥着关键的作用。
为了保证卫星通信的高可靠性和高效性,合理设计卫星通信架构至关重要。
本文将探讨通信技术中的卫星通信与架构设计技巧。
卫星通信的基本原理是利用地球上的卫星将信号传递到远距离的地方。
在卫星通信系统中,包括地面站和卫星,以及卫星到卫星之间的通信。
卫星通信系统的架构设计涉及到信号传输、频谱利用、信号处理和地面站网络等多个方面。
首先,信号传输是卫星通信系统中非常重要的一环。
在卫星通信系统中,信号的传输需要经过地面站到卫星,然后再由卫星传输到目标地点的地面站。
为了提高信号的质量和可靠性,需要考虑信号传输中的延迟、干扰和损耗问题。
在设计卫星通信系统时,需要选择合适的频率、天线和调制解调器等设备,以确保信号能够稳定传输。
其次,频谱利用是卫星通信系统设计中的关键问题之一。
频谱是表示无线电信号在不同频率上存在的一种方式。
在卫星通信系统中,频谱资源是有限的,需要合理分配和利用。
卫星通信系统设计中的频谱规划需要考虑到传输数据的需求,以及频谱的利用效率。
合理的频谱规划可以提高卫星通信系统的容量和性能。
另外,信号处理也是卫星通信系统设计中的重要方面之一。
信号处理包括信号解调、编解码、差错校正等技术。
在卫星通信系统中,信号处理的目标是提高信号的质量和可靠性。
通过使用先进的信号处理算法和技术,可以提高卫星通信系统的性能,提高数据传输的速度和可靠性。
最后,卫星通信系统的地面站网络也需要进行合理的设计。
地面站网络是连接卫星和用户终端的关键网络。
在设计地面站网络时,需要考虑到通信需求、网络拓扑、数据传输的质量和可靠性等因素。
合理的地面站网络设计可以提高卫星通信系统的覆盖范围和容量,同时保证通信的稳定性和安全性。
综上所述,卫星通信在通信技术中具有重要的地位,合理设计卫星通信系统的架构对于提高通信的可靠性和效率至关重要。
微小卫星通信系统设计与优化

微小卫星通信系统设计与优化一、引言随着卫星技术的快速发展,微小卫星(Nano-satellite)作为新一代卫星系统,其小巧灵活的特点受到广泛关注。
作为微小卫星的核心组成部分,通信系统的设计与优化至关重要。
本文将围绕微小卫星通信系统的设计与优化展开论述。
二、微小卫星通信系统概述1. 微小卫星通信系统组成微小卫星通信系统主要包括载荷系统、通信控制系统和地面站系统。
其中载荷系统负责卫星与地面通信信号的传输与处理,通信控制系统负责卫星通信的规划与控制,地面站系统负责与卫星进行通信并处理回传数据。
2. 微小卫星通信系统的特点相较于传统卫星系统,微小卫星通信系统具有以下特点:小型化、低成本、快速部署和多星联网。
这些特点使得微小卫星通信系统更加适用于一些特定的应用领域。
三、微小卫星通信系统设计1. 通信链路设计通信链路设计是微小卫星通信系统设计中的核心环节。
首先需要确定通信频段和通信协议,然后根据卫星轨道参数和接收能力确定通信链路的参数。
此外,还需要考虑功耗和频率规划等因素。
2. 载荷系统设计载荷系统设计需要根据通信需求确定载荷类型和参数。
根据载荷类型的不同,可以选择天线系统、射频系统或激光通信系统等。
同时,还需要考虑载荷系统与其他组件的集成与优化。
3. 通信控制系统设计通信控制系统设计包括通信规划、数据链路设计和通信协议设计等方面。
通过合理的通信规划和数据链路设计,可以提高卫星通信的可靠性和稳定性。
通信协议的设计则可确保卫星与地面站之间的数据传输互通。
四、微小卫星通信系统优化1. 频谱资源优化频谱资源是微小卫星通信系统中的稀缺资源,需要进行合理的分配和利用,以提高通信系统的效率。
通过频率复用和频率规划等手段,可以实现频谱资源的最大化利用。
2. 功率控制优化功率控制是微小卫星通信系统优化的重要方面。
合理控制功率可以提高通信质量和信号覆盖范围,同时降低能耗和干扰。
3. 天线设计优化天线作为微小卫星通信系统中的关键组件,天线的性能直接影响到通信系统的效果。
卫星通信系统设计及卫星网络性能分析

卫星通信系统设计及卫星网络性能分析随着社会的不断发展,全球化的趋势不可避免地席卷全球,而卫星通信系统的设计和卫星网络性能分析也变得越来越重要。
卫星通信系统的设计需要考虑多方面因素,从信号传输到网络架构,都需要仔细设计和分析。
而卫星网络性能分析则需要考虑网络的带宽、时延、传输速率等因素,以保证网络的稳定和高效运行。
一、卫星通信系统设计1.1 信号传输在卫星通信系统中,信号传输是关键的一步。
由于在卫星通信中,信号需要从地球上的发射站传输到卫星上,再由卫星将信号传输到另一个发射站或用户终端。
因此,信号的传输速率和传输距离都是需要考虑的因素。
为了提高信号传输速率和传输距离,一些新的技术被引入到卫星通信系统中,如MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)和差分QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)。
MIMO技术可同时利用多个天线发送和接收信号,有效提高了信号传输速率和抵抗信号干扰的能力。
而差分QPSK技术则可以保证信号传输稳定,避免可能出现的误码率和信号失真问题。
1.2 网络架构在卫星通信系统中,网络架构通常分为星形网络、环形网络和网格网络三种。
星形网络是指所有用户终端都连接到一个中央卫星上。
这种网络架构具有较好的可靠性和故障恢复能力,但同时也面临着数据传输速率有限和建设成本高等问题。
环形网络是指多颗卫星组成一个环型的星座,每个卫星都需要在自己的轨道上移动。
这种网络架构具有高带宽和高速率的特点,并且能够提供全球范围内的可用性。
但同时也面临着成本高和复杂度高等问题。
网格网络是指由地球上多个终端互相连接组成的网络。
这种网络架构丰富多样,可以满足不同的应用要求,并且具有良好的扩展能力。
但同时也面临着卫星的轨道要求高和建设成本高等问题。
1.3 其他问题卫星通信系统的设计还需要考虑其他问题,如发射功率的问题、信道编码的问题、协议分析的问题等。
其中,协议分析是需要重点考虑的因素,因为它影响着整个网络的稳定性和性能。
卫星移动通信系统设计

引言:随着科技的发展,卫星移动通信系统成为现代通信领域的重要发展方向之一。
该系统利用卫星作为中继器,实现了全球范围内的移动通信,已广泛应用于航空、海洋、军事和地面通信等领域。
本文将对卫星移动通信系统的设计进行详细阐述,包括系统结构、通信协议、链路建立与维护、信号传输和安全性等方面。
概述:卫星移动通信系统是一种基于卫星的通信系统,其主要目的是提供全球范围内的移动通信服务。
系统主要由卫星、地面站和用户终端组成。
卫星作为中继器,接收地面站发出的信号,然后通过空间链路将信号传递给用户终端。
地面站负责与卫星进行通信,提供用户入网、信号调度和数据处理等功能。
用户终端用于接收和发送信号,实现移动通信。
正文内容:1.卫星移动通信系统的结构1.1地球固定卫星轨道1.2地面站的分布与组成1.3用户终端的类型和特点1.4空间链路和地面链路的连接2.卫星移动通信系统的通信协议2.1TDMA(时分多址)协议2.2CDMA(码分多址)协议2.3FDMA(频分多址)协议2.4分组交换和电路交换的选择3.卫星移动通信系统的链路建立与维护3.1用户注册与鉴权3.2信道分配与切换3.3信号传输和调度3.4故障检测与恢复3.5功率控制和接收灵敏度4.卫星移动通信系统的信号传输4.1调制与解调技术4.2信道编码与解码4.3信号调度和路由选择4.4误码率控制和信号增强4.5带宽分配和信号优化5.卫星移动通信系统的安全性5.1用户认证与加密5.2数据完整性与可靠性5.3信号干扰与窃听5.4安全管理与漏洞修复5.5系统抗干扰与鲁棒性总结:。
卫星通信系统的设计与优化

卫星通信系统的设计与优化一、卫星通信系统概述卫星通信系统是指利用卫星作为中继器,将信息传输到目的地的一种通信方式。
它具有覆盖广泛、传输能力强等优点,在军事、商业、科学等领域得到广泛应用。
卫星通信系统一般包括卫星、地面站和用户终端三个部分,其中卫星是系统的核心。
二、卫星通信系统的设计卫星通信系统的设计包括卫星的选择、卫星的轨道、卫星传输信号和天线设计等方面。
1、卫星选择卫星选择是卫星通信系统设计中的关键环节。
首先要选择卫星的类型,根据系统需求和投资情况,选择地球同步轨道卫星、中圆轨道卫星、低轨道卫星等不同类型的卫星。
其次,要根据系统需求确定卫星的数量和位置,以达到最佳覆盖范围和传输效果。
2、卫星的轨道卫星的轨道是卫星通信系统设计中的重要环节。
地球同步轨道卫星具有覆盖面积广、通信能力强等优点,但是成本高、能源消耗大,适用于商业通信等要求高性能的场景;而中圆轨道卫星和低轨道卫星成本相对较低,但是需要更多的卫星来实现全球覆盖。
3、卫星传输信号卫星传输信号一般包括数字信号和模拟信号两种。
数字信号具有传输速度快,误码率低的优点,适用于商业通信、军事通信等高速率、高要求的场景;模拟信号传输速度较慢,但是传输延迟低,适用于与实时性要求较高的应用场景。
4、天线设计卫星通信系统的天线设计是卫星通信系统设计中的关键环节。
卫星天线应具备高收发效率,同时在设计时还需考虑卫星天线的抗干扰能力,避免受到雷电等因素的干扰而造成通信系统的故障。
三、卫星通信系统的优化卫星通信系统的优化包括卫星轨道航迹优化、调制解调优化、信号传输优化等方面。
1、卫星轨道航迹优化卫星轨道航迹优化主要目的是为了提高卫星的能源利用率,减少卫星接收和传输信号时的信道损耗。
通过轨道航迹优化,可以保证卫星在通信时具有更好的性能和可靠性。
2、调制解调优化调制解调是卫星通信系统设计中的重要环节,它直接关系到通信质量和通信速度。
调制解调优化主要包括选取合适的调制方式、改善误码率和降低通信延迟等方面。
卫星通信系统的研究与设计

卫星通信系统的研究与设计绪论随着现代化技术的不断发展,很多新的技术已经应用到我们的日常生活当中。
卫星通信系统就是其中一种应用十分广泛的技术。
卫星通信系统指的是先将信息以无线电波的形式发射出去,然后经由地球上的卫星,再利用卫星通信系统的技术传送到另一个地点。
卫星通信系统与传统的通信系统相比,在传输距离和速率、可靠性上都有很大的优势,因此已经广泛应用到经济、交通、军事等领域,成为现代化社会的重要基础设施之一。
本文将阐述卫星通信系统的研究与设计,首先将介绍卫星通信系统的发展历程,然后详细分析卫星通信系统的基础组成部分-卫星发射器,接收器以及卫星和地面站之间的通信系统。
最后,本文将总结卫星通信系统的未来发展趋势,探讨其在未来的应用前景。
第一章卫星通信系统的发展历程卫星通信始于上世纪50年代,当时两个超级大国争夺国际地位,开始开发和应用卫星技术。
1957年,苏联发射了第一颗人造卫星,引起了美国的高度重视。
同年,美国成功地发射了第一颗通信卫星。
之后,各国都相继进行卫星通信技术的研究和应用。
1962年,美国发射了第一颗通信转发卫星,开创了卫星通信正式应用的时代。
之后,世界范围内建立了很多卫星通信网络,促使了卫星通信技术的飞速发展。
卫星通信系统的发展为人们提供了全新的通信方式。
卫星通信系统不仅提供了更加高效、快速、稳定、广泛的通信服务,而且也提高了国际社会通信的安全性。
卫星通信系统也成为了一个不断创新的领域,不断通过技术改进,提高通信品质和安全性。
第二章卫星通信系统的基础组成部分在卫星通信系统当中,主要的组成部分包括了发射器、接收器和地面站,卫星通信系统是通过卫星通信的这三个主要组成部分来实现信息的传输。
2.1 卫星发射器卫星发射器是卫星通信系统的重要组成部分,其主要功能是将地面站发送的信号传输到卫星上并发射到另一个地面站。
卫星发射器包括高频发射器,中频发射器和低频发射器。
高频发射器是用来发射高频信号的,其频率范围通常在3.7-8.4 GHz之间,主要用于发射微波通信信号。
卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计

卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计随着科技的不断发展,卫星通信系统在现代社会中扮演着重要的角色。
卫星通信系统的设计越来越关注高速数据传输,以满足人们对快速、可靠通信的需求。
本文将从卫星通信系统的整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面展开,介绍卫星通信高速数据传输的系统设计。
一、卫星通信系统的整体设计卫星通信系统的整体设计包括卫星的选择、地面站的配置和通信链路的规划。
在选择卫星时,需要考虑其轨道、覆盖范围和通信容量等因素。
同时,地面站的配置也需要根据通信需求和服务范围来确定,以保证系统的稳定性和覆盖广度。
通信链路的规划则需要考虑卫星与地面站之间的物理距离、信号传输的路径和天气条件等因素,以确保信号的有效传输。
二、数据传输速率控制高速数据传输是卫星通信系统设计的核心目标之一。
为了实现高速数据传输,需要在系统设计和硬件设备选择上进行相应的优化。
首先,卫星通信系统的设计应采用高效的协议和编码技术,以提高数据传输的效率和可靠性。
同时,在硬件设备选择上,应选用性能优良的调制解调器、天线和接收机等设备,以确保系统以更高的速率传输数据。
三、信号波束设计信号波束设计在卫星通信系统中起到至关重要的作用。
它可以影响到通信信号的覆盖范围和传输质量。
为了实现高速数据传输,信号波束的设计需要考虑以下几个因素:首先是波束的定位,应确定信号波束的方向和范围,以最大程度地满足用户的通信需求。
其次是波束的锐化,通过改变波束的形状来限制信号的散射和干扰,提高数据传输的质量。
最后是波束的调制和适应性,可以根据传输速率的变化调整信号波束的参数,以适应不同场景下的通信需求。
总结:卫星通信高速数据传输的卫星通信系统设计需要考虑整体设计、数据传输速率控制和信号波束设计三个方面。
通过合理选择卫星、配置地面站和规划通信链路,可以建立稳定和高效的通信系统。
通过优化协议和编码技术,并选择性能优良的硬件设备,可以实现高速数据传输。
同时,通过合理的信号波束设计,可以提高通信信号的覆盖范围和传输质量。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化

静止轨道卫星通信系统的设计与优化随着科技的飞速发展,人们对通信技术的需求不断增加,卫星通信技术因其广覆盖、稳定性等特点成为人们越来越关注的话题。
其中,静止轨道卫星通信系统因其大范围的覆盖率和稳定的数据传输效果成为各方追逐的热点。
静止轨道卫星通信系统的基本概念卫星的轨道分为不同类型:低轨道、中轨道、高轨道和地球同步轨道。
其中,静止轨道是指卫星严格按照地球自转的周期,在大约35,800千米的高度上绕地球一周的轨道,与地球的自转速度一致,从而使卫星在固定地面上观测者处看来保持相对静止。
这种轨道上的卫星通信系统就是静止轨道卫星通信系统。
静止轨道卫星通信系统的优点静止轨道卫星通信系统具有广覆盖、稳定性高、传输质量好、网状结构等多种优点。
首先,静止轨道卫星通信系统具有广覆盖性。
由于卫星的高度较高,因此一个卫星可以覆盖更广的范围,可以实现对更多地区和人们的覆盖。
其次,该系统稳定性高。
由于卫星的位置稳定,不受环境的影响,因此通信质量和通信稳定度也更高,不易受到外部环境干扰和影响,保障性能更加稳定可靠。
此外,静止轨道卫星通信系统的传输质量也很好。
静止轨道卫星的信号传输质量更高,信号传输速度也更快,可以保证高效的数据传输,而且通信较为严密,信息安全性更高,保护数据的安全性和完整性。
最后,静止轨道卫星通信系统从拓扑结构上也具有网状结构,即连接形式灵活、节点较多,可以应对更多需要信息传输的场景。
静止轨道卫星通信系统的设计与优化静止轨道卫星通信系统的设计和优化是一个涉及系统理论,通信和卫星技术等多个领域的复杂问题。
此处谈论两个关键问题:信号传输和系统可靠性。
信号传输由于卫星距离地面较远,信号的传输需要经过多次反射和放大,因而需要尽可能地减少信号延迟和信噪比。
首先是天线的选择。
天线一般分为主反射器和辅助反射器,根据几何形状和信号捕获能力可以按照需要选择不同类型的天线。
此外,还要考虑卫星和地球之间的距离,因为距离增加时,信号呈指数下降。
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卫星通信系统设计一、设计要求1.覆盖东南亚地区(地面终端为手持机);2.波束:卫星天线有140个点波束,EIRP:73dbw, G/T :15.3db/k;3.支持数据速率9.6kbps,至少提供10000路双向信道;4.频段:L波段,上行1626--1660MHZ;下行1525--1559MHZ。
二、总体设计方案1.系统组成卫星通信系统由卫星星载转发器、地球站接收、地球站发送设备组成。
本设计系统卫星定位与赤道上空123oE,加里曼丹(即婆罗洲)上空。
距地面3.6KM,属地球同步卫星。
系统组成如图1所示发送端输入的信息经过处理和编码后,进入调制器对载波(中频)进行调制;以调的中频信号经过上变频器将频率搬移至所需求的上行射频频率,最后经过高功率放大器放大后,馈送到发送天线发往卫星。
卫星转发器对所接受的上行信号提供足够的增益,还将上行频率变换为下行频率,之后卫星发射天线将信号经下行链路送至接受地球站。
地球站将接受的微弱信号送入低噪声模块和下变频器。
低噪声模块前端是具有低噪声温度的放大器,保证接收信号的质量。
下变频、解调器和解码与发送端的编码、调制和上变频相对应。
2.系统传输技术体制○1,调制方式本系统采用π/4-QPSK调制机制QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控,是一种数字调制方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
但是,当QPSK进行脉冲成形(信号发送前的滤波,减小信号间干扰,将信号通过设定滤波器实现)时,将会失去恒包络性质,偶尔发生的弧度为π的相移(当码组0011或0110时,产生180°的载波相位跳变),会导致信号的包络在瞬时通过零点。
任何一种在过零点的硬限幅或非线性放大,都将由于信号在低电压时的失真而在传输过程中带来已被滤除的旁瓣。
为了防止旁瓣再生和频谱扩展,必须使用效率较低的线性放大器来放大QPSK信号。
OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。
消除180°的相位跳变。
恒包络技术所产生的已调波经过发送带限后,当通过非线性部件时,只产生很小的频谱扩展。
这种形式的已调波具有两个主要特点,其一是包络恒定或起伏很小;其二是已调波频谱具有高频快速滚降特性,或者说已调波旁瓣很小,甚至几乎没有旁瓣。
它与QPSK有同样的相位关系,也是把输入码流分成两路,然后进行正交调制。
不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。
由于两支路码元半周期的偏移,每次只有一路可能发生极性翻转,不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。
因此,OQPSK 信号相位只能跳变0°、±90°,不会出现180°的相位跳变。
本系统采用π/4-QPSK调制,它是OQPSK和QPSK的折中,比PQSK有更好的包络性质,它能够非相干解调,使接收机设计大大简化,在多径扩展和衰落的情况下,π/4-QPSK调制性能更好。
○2,多址接入方式OFDMA:OFDM正交频分复用结合CDMA码分多址OFDM将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。
OFDM可以结合分集,时空编码,干扰和信道间干扰抑制技术,最大限度的提高了系统性能。
OFDM中的各个载波是相互正交的,每个载波在一个符号时间内有整数个载波周期,每个载波的频谱零点和相邻载波的零点重叠,这样便减小了载波间的干扰。
由于载波间有部分重叠,所以它比传统的FDMA频分多址技术提高了频带利用率。
但OFDM本身不具有多址能力,需要和其他的多址技术,如TDMA、CDMA、FDMA等结合实现多址,本系统采用OFDM正交频分复用结合CDMA码分多址。
3.信道申请及信道分配系统的地面站负责将卫星网络接入到世界各地的地面网络或将地面网络接入到卫星网络。
在三个地点设置地面站(即信关站,有交换和网络管理功能,同时用于与地面通信网接口),分别在印度尼西亚、菲律宾、泰国。
本系统没有星际链路且无交换功能,信关站还负责路由分配功能。
系统中控制中心(均设在印尼巴登岛)包括地面控制中心(GCC)和卫星控制中心(SCC),各信关站通过数据网将传输监控和状态数据送到GCC和SCC,它们分别对地面信关站和空间卫星进行监控。
GCC为信关站制定通信计划,控制分配给每个信关站的卫星资源,实现信道申请和信道分配。
信道分配方式:动态信道分配。
信道动态分配分为2个阶段:第1阶段是呼叫接入的信道选择,采用慢速DCA,主要是进行各个小区间的资源分配,根据一定区域内的业务量以及小区的干扰情况为每个小区分配上下行的资源。
;第2阶段是呼叫接入后为保证业务传输质量而进行的信道重选,采用快速DCA,快速DCA是根据RU远程单元为承载分配载频,时隙和码道。
通过一定的准则对小区信道资源进行优先级排序,例如根据载波负荷,各个时隙内的剩余码道数目,时隙内的干扰,或根据接入用户的空间位置分布等,为用户分配最优的频率,时隙和码道。
本系2,空间传波损耗○1自由空间损耗f L2f )4(c df L π=,f 为电波频率,c 为光速。
以db 表示f d L lg 20lg 2044.92f ++= db(其中d 单位为km,f 单位为GHZ)本系统f L =92.44+20lg35.786+20lg1.5=127.04 db○2链路附加损耗一般星地链路传波损耗除自由空间损耗外,还有大气吸收损耗、雨衰、折射、散射等。
由图可看出本系统中大气吸收附加损耗较少,为0.01db,不是主要损耗因素。
由图知本系统中雨衰对系统影响不大。
综合考虑各种链路附加损耗,估计除自由空间传波损耗外,还有3db 链路附加损耗。
3,衰落特性对于卫星移动通信系统,移动用户所在地面环境复杂,天线高度低、增益小,能接收由于地面环境反射形成而来的多径信号,因此卫星移动通信信道可看作是一个多径信道。
卫星移动通信一般用于支持偏远地区,一般认为接收信号存在直射分量,因此卫星移动信道是赖斯信道,接收信号包络服从赖斯分布,相位服从均匀分布。
图3-9 给出了树木遮蔽条件下,不同仰角时的接收信号电平衰落累积分布特性。
纵坐标“衰落电平”表示给定仰角条件下,超过横坐标时间百分数的接收电平数值。
“衰落电平”是指接收电平低于无多径时接收电平的数值。
本系统仰角大,衰落较小。
4,链路预算分析有效全向辐射功率EIRP 代表地球站或通信卫星发射系统的发射能力,是天线所发射功率Pt 与该天线增益Gt 的乘积,即EIRP=Pt*Gt,接收信号载噪比C/N 为kBT L L L G EIRP N C r t f r /•=下行链路(C/N)d=-134.6-(-149.0)=14.4db将各个C/N转换为比值形式,即(C/N)u=17.7db=58.9,(C/N)d=14.4db=27.5,因而可得输出链路总载噪比为C/N=[]d N C N C )//(1)//(1/1u +=1/(0.017+0.036)=18.86=12.75db三、关键技术及解决途径1,OFDM 子载波可以按两种方式组合成子信道:集中式和分布式,集中式即将若干连续子载波分配给一个用户,这种方式下系统可以通过频域调度选择较优的用户进行传输,从而获得多用户分集增益。
另外,集中方式也可以降低信道估计的难度。
但这种方式获得的频率分集增益较小,用户平均性能略差。
分布式系统将分配给一个子信道的子载波分散到整个带宽,各子载波的子载波交替排列,从而获得频率分集增益。
但这种方式下信道估计较为复杂,也无法采用频域调度,抗频偏能力也较差。
设计中应根据实际情况在上述两种方式中选择分布式。
2,当卫星转发器的行波管放大器(TWTA )同时放大多个载波时,将产生互调噪声,其影响用载波噪声温度比(C/T )i 来表示。
为了确定表征全链路传输质量的载波噪声温度比C/T,总的等效噪声温度T 应为各部分的噪声温度值和所以有全链路传输质量载波噪声温度比C/T 为[][][][]111u 1)/()/()/(/----++=i d T C T C T C T C 但上述结果在实际工程应用中还是不够,必须考虑到不同的非理想情况并有足够的余量。
考虑到余量,在实际应用计算中,上式右端再加一项[]1)/-P T C (作为系统余量。
余量的考虑包括尚未计入的附加损耗和设备不理想情况(调制解调器、同步恢复等)。
3,通信系统中,信道非线形失真会对信号造成损害,非线性失真主要由功率放大器(特别是载功率放大器)产生,有幅度非线性失真和相位非线性失真。
幅度非线性失真即信号输入输出幅度变化特性(AM-AM)是非线性的。
相位非线性失真将输入信号的幅度变换转换为输出信号相位的变化。
为减少信道的非线性失真,主要是减少放大器带来的非线性失真,一般可采用非线性补偿技术或放大器功率回退技术。
非线性补偿的方法之一是根据已知的功率放大器非线性特性用互补的特性进行语补偿。
预补偿可以在中频以模拟电路实现,也可以在基带以数字方式进行补偿,本系统采用后者。
采用自适应非线性补偿,这样可以在未知功放非线性特性的情况下进行预失真补偿,适应性强,补偿效果好。
输入输出补偿能有效地减少多载波信号的互调失真,但是降低了功率放大器的功率效率,对于多载波传输的卫星通信系统,由于功放的非线性将引起互调失真,产生互调干扰噪声,使系统的C/N值下降。
当星载TWTA的输入功率增加时,会产生两个结果:一方面,由于输出功率随之增加,卫星EIRP增大,下行链路的C/N值将增加,但增加不是完全线性的,随着TWTA进入饱和,下行C/N的增加更加缓慢。
另一方面,随着TWTA输入功率的增加,放大器趋于饱和,互调噪声增大,使C/IM(载波互调比,IM为互调干扰功率)下降。
在考虑上下行链路C/N和互调C/IM的情况下,星载TWT功放输入功率显然存在一个最佳值,此时全链路具有最大的C/N值。
4,提高星载转发器的可靠性给容易失效的模块或部件配备冗余配置,所以星上除通信设备和其它冗余部分外,还有各种切换开关。
本系统采用R 型切换开关,将多个R 型开关构成不同冗余配置方式,当工作单元失效时,通过R 开关的操作将失效支路切换至备用支路。
5,140个点波束卫星天线设计长12m,定点通信业务大,140个点波束,功率利用率高。