论文部分内容阅读
卫星电视传输链路计算一般分为上行系统和下行系统两大部分，它是设计地球站或接收站时进行的信号传输质量和各种技术参数的定量分析计算。这里我们以亚洲2号卫星C波段转发器6A为例，发射端和接收端地点选择济南。上行发射天线口径为9米，固态功率放大器功率为200W，下行接收天线口径为2.4米、2米、1.5米，进行上行和下行系统的链路计算。
亚洲2号卫星参数（以济南为例）：
转发器带宽：36MHz
工作频段：上行5845－6425 MHz 、下行 3625－4200MHz
轨道位置：100.5°E
上/下行极化方式：线性双极化
饱和功率通量密度SFD：－89.3dBW/m2
卫星6A转发器有效全向辐射功率EIRPs：40.6dBW
卫星接收天线增益与噪声温度比G/T：－1.2dBW/K
济南地理位置：经度117°，纬度36.65°(ψ=36.65)，与卫星的经度差：Δλ=117—100.5=16.5°。根据计算天线EL(仰角)为44.0°， AZ(方位角)为206.4°，卫星到地球站距离d为37498 Km。
上行系统链路计算
地球站使用9米发射天线，增益为[email protected]。馈线系统损耗约为1dB，固态功率放大器输出饱和功率为23dBW。对于QPSK调制信号，为防止频谱包络旁瓣再增长，至少需要回退1-2dB。即使按回退2dB计算，其上行EIRP可达74.1dBW。
1、租用转发器带宽
一路视频： 5Mbps
立体声电视伴音： 0.256Mbps
六套立体声广播：6×0.256= 1.536Mbps；
图文信息： 0.3552Mbps；
低速数据：0.0384 Mbps；
高速数据：2.048Mbps；
总信息速率: 5 + 0.256 +1.536+ 0.3552+0.0384+2.048=9.2336Mbps.
取开销为信息率的2%， 则数据率为：9.2336×(1 + 0.02 ) = 9.418Mbps
传输速率Rb：取FEC = 3/4，RS纠错编码为(204，188)，则：
Rb=9.418×4/3×204/188= 13.626 Mbps
字符率 (QPSK调制) : 13.626÷2 = 6.813Mbaud
占用带宽(滚降系数为0.4)： 6.813×1.4=9.538 MHz
加保护带后租用带宽：9.538+0.16=9.7 MHz
2、转发器推至饱和所需的固态功放输出功率
上行链路损耗Lu为199.52dB ，考虑到0.5dB的大气吸收，可取200dB。
下行链路损耗Ld=195.53dB，考虑到0.5dB的大气吸收，可取196.0dB。
由于租用的带宽为9.7MHz，则分配到一个SCPC载波的EIRP值为：
40.6-10lg（36/9.7）=34.9dBw。
考虑到在多载波情况下保持良好的线性，转发器的功率还应回退4dB左右，从而一个SCPC载波的EIRP值为：
EIRPS9.7 =34.9—4=30.9dBw。
卫星公司提供的卫星饱和通量密度为φ=-89.3 dBw /m2，则由φ=EIRPES-10lg(4πd2)可求出：
EIRPES=φ+101g(4πd2)=-89.3+162.48=73.18dBw
转发器输入功率回退：IPBO为6 dB
转发器输出功率回退：OPBO为3 dB
本载波所需上行功率：
EIRPE = EIRPES －IPBO -10lg(36/9.7)= 73.18－6-5.9= 61.28dBw
天线发射端口功率P= EIRPE - G = 61.28 - 53.1 =8.18dBw
考虑到功放到天线的馈线损耗约为2dB，因此固态功放的输出功率应为10.18 dBw，即10.42w。
下行系统链路计算
天线和接收系统的噪声温度估算为80K。
Z为波兹曼常数1.38×10-23焦耳/K
1、2.4米接收天线：
天线直径D = 2.4m
G2.4= 10lg[ (πD / λ)2•η]
= 10lg[ ( 2.4π/0.075 ) 2•0.65]
= 38 dB
(G/T)2.4 = 38- 10lg80
=19dB/K
(Eb/N0)2.4= EIRPS9.7-Ld+(G/T)2.4-10lgZ -10lg Rb=30.9-196+19-(-228.6)－71.3=11.2dB (门限5.5dB)
2、2米接收天线：
天线直径D = 2m
G2= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]
= 10lg[ ( 2π/0.075) 2 •0.65]
= 36.6 dB
(G/T)2 = 36.6-10lg80
=17.6 dB /K
(Eb/N0)2= 30.9-196+17.6-(-228.6)－71.3=9.8dB(门限5.5dB)
3、1.5米接收天线：
天线直径D =1.5m
G1.5= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]
= 10lg[ (1.5π/0.075) 2 •0.65]
= 34.1 dB
(G/T)1.5 = 34.1-10lg80
=15.1 dB /K
(Eb/N0)1.5= 30.9-196+15.1- (-228.6)－71.3= 7.3dB(门限5.5dB)
链路计算结果讨论
通过系统链路计算得出，固态功放输出功率为10.42W，上行链路功率储备大约为13dB。通常FEC=3/4时,IRD的接收门限值约为5.5dB(维特比译码输出误码率为2.0E-4)，此时采用2.4米接收天线，其下行储备约为5.7dB；采用2米接收天线，其下行储备约为4.4dB；采用1.5米接收天线，其下行储备约为1.8dB。考虑一般下行储备应为2dB以上较为可靠，因此接收用户应使用大于1.5米的接收天线。
亚洲2号卫星参数（以济南为例）：
转发器带宽：36MHz
工作频段：上行5845－6425 MHz 、下行 3625－4200MHz
轨道位置：100.5°E
上/下行极化方式：线性双极化
饱和功率通量密度SFD：－89.3dBW/m2
卫星6A转发器有效全向辐射功率EIRPs：40.6dBW
卫星接收天线增益与噪声温度比G/T：－1.2dBW/K
济南地理位置：经度117°，纬度36.65°(ψ=36.65)，与卫星的经度差：Δλ=117—100.5=16.5°。根据计算天线EL(仰角)为44.0°， AZ(方位角)为206.4°，卫星到地球站距离d为37498 Km。
上行系统链路计算
地球站使用9米发射天线，增益为[email protected]。馈线系统损耗约为1dB，固态功率放大器输出饱和功率为23dBW。对于QPSK调制信号，为防止频谱包络旁瓣再增长，至少需要回退1-2dB。即使按回退2dB计算，其上行EIRP可达74.1dBW。
1、租用转发器带宽
一路视频： 5Mbps
立体声电视伴音： 0.256Mbps
六套立体声广播：6×0.256= 1.536Mbps；
图文信息： 0.3552Mbps；
低速数据：0.0384 Mbps；
高速数据：2.048Mbps；
总信息速率: 5 + 0.256 +1.536+ 0.3552+0.0384+2.048=9.2336Mbps.
取开销为信息率的2%， 则数据率为：9.2336×(1 + 0.02 ) = 9.418Mbps
传输速率Rb：取FEC = 3/4，RS纠错编码为(204，188)，则：
Rb=9.418×4/3×204/188= 13.626 Mbps
字符率 (QPSK调制) : 13.626÷2 = 6.813Mbaud
占用带宽(滚降系数为0.4)： 6.813×1.4=9.538 MHz
加保护带后租用带宽：9.538+0.16=9.7 MHz
2、转发器推至饱和所需的固态功放输出功率
上行链路损耗Lu为199.52dB ，考虑到0.5dB的大气吸收，可取200dB。
下行链路损耗Ld=195.53dB，考虑到0.5dB的大气吸收，可取196.0dB。
由于租用的带宽为9.7MHz，则分配到一个SCPC载波的EIRP值为：
40.6-10lg（36/9.7）=34.9dBw。
考虑到在多载波情况下保持良好的线性，转发器的功率还应回退4dB左右，从而一个SCPC载波的EIRP值为：
EIRPS9.7 =34.9—4=30.9dBw。
卫星公司提供的卫星饱和通量密度为φ=-89.3 dBw /m2，则由φ=EIRPES-10lg(4πd2)可求出：
EIRPES=φ+101g(4πd2)=-89.3+162.48=73.18dBw
转发器输入功率回退：IPBO为6 dB
转发器输出功率回退：OPBO为3 dB
本载波所需上行功率：
EIRPE = EIRPES －IPBO -10lg(36/9.7)= 73.18－6-5.9= 61.28dBw
天线发射端口功率P= EIRPE - G = 61.28 - 53.1 =8.18dBw
考虑到功放到天线的馈线损耗约为2dB，因此固态功放的输出功率应为10.18 dBw，即10.42w。
下行系统链路计算
天线和接收系统的噪声温度估算为80K。
Z为波兹曼常数1.38×10-23焦耳/K
1、2.4米接收天线：
天线直径D = 2.4m
G2.4= 10lg[ (πD / λ)2•η]
= 10lg[ ( 2.4π/0.075 ) 2•0.65]
= 38 dB
(G/T)2.4 = 38- 10lg80
=19dB/K
(Eb/N0)2.4= EIRPS9.7-Ld+(G/T)2.4-10lgZ -10lg Rb=30.9-196+19-(-228.6)－71.3=11.2dB (门限5.5dB)
2、2米接收天线：
天线直径D = 2m
G2= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]
= 10lg[ ( 2π/0.075) 2 •0.65]
= 36.6 dB
(G/T)2 = 36.6-10lg80
=17.6 dB /K
(Eb/N0)2= 30.9-196+17.6-(-228.6)－71.3=9.8dB(门限5.5dB)
3、1.5米接收天线：
天线直径D =1.5m
G1.5= 10 lg[ (πD / λ)2 •η]
= 10lg[ (1.5π/0.075) 2 •0.65]
= 34.1 dB
(G/T)1.5 = 34.1-10lg80
=15.1 dB /K
(Eb/N0)1.5= 30.9-196+15.1- (-228.6)－71.3= 7.3dB(门限5.5dB)
链路计算结果讨论
通过系统链路计算得出，固态功放输出功率为10.42W，上行链路功率储备大约为13dB。通常FEC=3/4时,IRD的接收门限值约为5.5dB(维特比译码输出误码率为2.0E-4)，此时采用2.4米接收天线，其下行储备约为5.7dB；采用2米接收天线，其下行储备约为4.4dB；采用1.5米接收天线，其下行储备约为1.8dB。考虑一般下行储备应为2dB以上较为可靠，因此接收用户应使用大于1.5米的接收天线。