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1、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。同时熟悉
2、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 地球站位置东经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Pw0.2 g / m其他损耗L。6dB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 ) (dB)(1)其中，Rp为降雨率，单位为mm/h,-为仰角，可以通过以下经验公式获得a =1.41 汇 f so779(0.5 兰 f W25)K =4.21 10 龙 f
3、2.42 (0.9 乞 2 54)上式中频率f的计算单位为GHz雨衰距离：L(Rp, J 珂 7.41 10八常 66( 0.232_1.8 10ARp)sin 丁如)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(5)_3 6.09 4.81 2 _3 0 曽7.19 10_3 22 f 10 (d2B/km_3)0f +20.227(f -57) +12.50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 二 6 km (f : 57GHz)因此，对于氧分子的吸收损耗为:RO2水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度h
4、(dB)Pw(g/m3)有关，对于350 GHz以下频段,都可以用下式计算(dB/km)：“3.6和=0.05 +0 . 0 02 1 pw + 2 +(f -22.7) +8.5 (f -183.3) +9.0 (f325.4) +26.3 对流层水蒸气等效高度 5可按如下hw - hw01 (f -22.2)2 5 (f -183.3)2 6 (f - 325.4)2 - 4 (km公式确定：10.628.9_ 2f Pw210_4w(f : 350GHz )(8)其中，g取2.1km。同样，对于水蒸气分子的吸收损耗为RH2whw (dB)(9)3)同步卫星的经度=$,地心角二定义为从地心
5、点看卫星与卫星终端之间的夹角，卫42164.2km,星终端所在地的经度和纬度(二J，卫星距地球中心的距离近似为-6378.155km。COS 二 COS Lcosf L -s)d = R； r2 - 2 农COST地球的平均赤道半径为(10)(11)给出经纬度，计算卫星于地面距离及仰角 -;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:4）路径损耗cos ；：e27d(12)(13)Ls 二 92.4 20lgd 20lgf 豳)（14）其中，d的单位为km,f的单位为GHz,公式中符号取10lg*,下面的公式中都取
6、对数计算。5)品质因素EbQ= b Lsl JL。 k Rb A RoJ RH2-EIRP (dB/K) (15) N 其中，k为玻尔兹曼常数，L-0为其他损耗。6）天线的增益(16)G =Q T （dB）其中T为接收天线的等效噪声温度。7）天线的径其中，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T COS = COSCOS（ L- %）带入数值后可得COST - 0.964 v -155Vd 二 R； r2-2Rercosr 因 r= 42164.2km 且 Re = 6378.155km e故 d =36058.61 km 2、计算地面站对准卫星时的仰角2 2 2P
7、COS = r ,-=90：-n2rd= 2.7 1 =71.8 3、计算下行链路的路径损耗f =2GHzLs H 9 2. 4 2 Ig 2f0d g8B94、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 G=1.4 仆 f q779 =1.3359 K=4.2M105 汇 f242 =2.25310已知 Rp=12mm / h,可得 L(R , :) = 3.73kmp得到雨衰值K (R p T L ( R p /: ) = 0.0232dB氧分子吸收损耗值计算0 =5.798 10-3R2 二 h。=0.0348dB(5)水分子吸收损耗值计算w=4-725 10-6 hU .
8、 1 1 58RH2O = whw =9.986 10_6dB(6)5、利用 QPSKBER-Eb/N 计算公式计算，若需要达到 10 八(-5)误比特率(Eb/N=10dB)，需要地球站品质因数为多少B =(1 : )RS Ra R. / (log 2 M ) QPSK 调制，M=4故可得 Rb=66.67MHz, Rb=78.239 dB,又知k=-228.6 dBEbQ “ - NLs L0 k Rb A Ro2 RH2oHEIRPa-24.75dB 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
9、多大G =Q T DG -G =0.0669D =0.0148m绘图部分(8)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045 Rp=10mm/h 0.4 O Rp=30mm/h* Rp-WOmm/h 0350.30 2501501 4-卜0 05网 P 10 2o 30405060 力 90仰角再图 2 给定降雨量时降雨衰减同仰角关系绘制在给疋仰角(15, 45, 90)的情况下，降雨衰减同降雨量(0-120mm/h )的关系图给定仰甬情况下降雨衰减同隆雨蚩关系图* 沪祐0 36O |3=45c* 沪刪0 250.152040 60 80100120降雨 MRp/(mm/h)图 3 给定仰角时降雨衰减同降雨量的关系3、绘制在给定水蒸气密度(02g/mA3 , 0.3g/mA3 , 0.26/mA3 )的情况下，水蒸气吸收衰减同传输频率(0- 15GHZ的关系图103给定水蒸气密度水蒸气吸收衰减同传输频率关系图x103,5 r pP 2g/m3。pw=0.3g/m3 pw=0 6g/m32.51.50.5 +Q01015传输频率 FGHz1015
卫星通信信道链路参数计算与模拟
