当前位置： >> 亚洲卫星公司链路计算 亚洲卫星公司链路计算软件使用介绍姚凌峰 客户服务经理 亚洲卫星公司北京办事处2011中信卫星/亚洲卫星通信工程师资格认证培训主要内容链路计算要点回顾亚洲卫星公司的链路计算软件－ Satmaster第　 2页
链路计算要点回顾链路计算的目的链路计算所要遵守的原则常用参数介绍链路计算的一般步骤第　 3页链路计算的目的对新建卫星通信网络的配置提供建议对原卫星通信网络新增站点的配置提供建议对已建卫星通信网络的升级、改造提供建议对已建卫星地面站设备的工作状态及系统验收提供依据为卫星通信网络中故障的定位提供依据为卫星通信网的天线及电子设备入网认证提供依据第　 4 页链路计算的所要遵守的原则功带平衡的原则使用转发器功率与转发器总功率的比值等于租用带宽与卫星转发器带宽的比值,即:使用转发器功率 租用带宽 = 转发器的总功率 转发器的总带宽上、下行降雨不同时考虑的原则适度保守的原则第　 5页链路计算的一般步骤确定已知条件及所需计算的参数建立卫星链路计算的数学模型选择链路计算的基本方法进行数学计算第　 6页链路计算的实际应用范例以亚洲3S卫星C波段转发器为例，假设发射站在上海6.2米天线。DVB 业务，信息速率为35.548Mbps，QPSK，FEC=3/4， RS=(204,188)；单载波推满一个转发器；接收站位于北京，要求 Eb/N0大于5.5dB。请计算上行站需要的发射功率和1.2米天线接收时 的链路余量。第　 7页各种参数介绍调制方式 差错控制方式 卫星通信中的三种速率和两种带宽 衡量卫星通信系统传输性能的唯一指标 卫星链路中的常用术语 卫星公司公布的常用卫星参数第　 8页调制方式尽管新的调制方式不断出现，但目前地球站的数字通信设备中使用 的调制方式仍主要是数字调相。 相位调制的优点： 1. 恒包络 2. 带宽利用率较高 3. 相同的Eb/N0条件下误码率较低 4. 实现简单，成本相对较低 现代卫星通信中常用的几种调制方式 BPSK QPSK MSK OQPSK 16QAM 等。 调制因子＝log2(相位)第　 9 页差错控制方式（一）前向纠错 ( FEC ) 原理 按一定规律在原信息序列中插入一定数量的不含信息量的数字序列（即监督 码），使达到相同误比特率时所需要的Eb/N0值降低。 类别-- 卷积码-维特比译码(常用FEC方式 1/2,2/3,3/4,5/6, 7/8) -- Reed-Solomon 编码(简称RS编码）与卷积码（维特比译 码）构成双层级联码（如DVB业务） -- TPC 编码(Turbo Product Coding):一种新型FEC技术, 可得到更高的编码增益或占用更少的带宽第　 10页卫星通信中的三种速率和两种带宽(一)信息速率（Mbps、Kbps）：原始二进制信息比特流 传输速率（ Mbps、Kbps ）：信道中实际传输的比特流 符号速率（MSymbol/s、Ksps）：信道中实际传输的码元流 噪声带宽及扩展因子 分配带宽及分配因子传输速率 = 信息速率 / （FEC编码率 * R-S编码率） 符号速率 = 信息速率 / （FEC编码率 * R-S编码率* 调制因子） 噪声带宽 = 符号速率 *扩展因子(1.2) 分配带宽 = 符号速率 *分配因子(1.4)第　 11 页卫星通信中的三种速率和两种带宽(二)举例：以DVB业务为例，假设信息速率为35.548Mbps， QPSK，FEC=3/4，RS=(204,188)传输速率= 35.548×(4/3)×(204/188)=51.431Mbps 符号速率= 35.548×(4/3)×(204/188)×(1/2) =25.71Msps 噪声带宽= 25.71Msps×1.2=30.859MHz 分配带宽= 25.71Msps×1.4=36.0MHz第　 12页衡量卫星通信系统传输性能的唯一指标误比特率(Pb)：传输每比特信息发生错误接收的概率值。 -- 门限误比特率：通信系统正常工作时，所容许的最大误比特率。 每比特能量对噪声谱密度的比值(Eb/N0) -- Eb 是在一个信息比特持续期Tb内的能量 -- N0 是噪声功率谱密度 -- Eb/ N0 与 C/N和Pb分别有对应关系第　 13页Eb/N0 与误比特率Pb对于BPSK和QPSK，误比特率Pb可以表示为Pb =1 Eb erfc 2 N0第　 14页Eb/N0 与载噪比C/N（一）关系表达式Eb ? C ? B =? ? N 0 ? N ? RbB为载波噪声带宽，Rb为载波信息速率C/N越高，Eb/N0也越高，系统传输性能越好将调制方式由QPSK改成BPSK，若达到同样的Eb/N0，要求的C/N可以降低一 半第　 15页Eb/N0 与载噪比C/N（二）C/N与Eb/N0关系的公式推导Eb ?C ? B = ? ? N0 ? N ? Rb（调制因子） ? C ? E b Rb E b Rb ? ( FEC 码率 ) ? ( R ? S码率 ) ? = ? ?= N 0 R b × 1 .2 ? N ? N0B E （调制因子） ( FEC 码率 ) ? ( R ? S码率 ) ? ＝ b ? N0 1 .2( FEC 码率 ) ? ( R ? S 码率 ) ? （调制因子） ? C ? ? Eb ? ? N ? = ? N ? + 10 Lg 1 .2 ? ? ? 0?第　 16 页Eb/N0 与载噪比C/N（三）举例： 以DVB业务为例，假设信息速率为35.548Mbps， QPSK，FEC=3/4，RS=(204,188) Eb/N0=5.5dB 请计算C／N的门限电平。( FEC 码率 ) ? ( R ? S码率 ) ? （调制因子） ? C ? ? Eb ? ? N ? = ? N ? + 10 Lg 1 .2 ? ? ? 0? 3 / 4 × 188 / 204 × 2 = 5.5 + 10 Lg 1 .2 = 5 .5 + 0 .6 = 6.1( dB )第　 17页卫星链路中的常用术语(一）上行链路：地球站到通信卫星方向的传输链路 下行链路：通信卫星到地球站方向的传输链路 分贝：最早分贝表示声音信号的度或响度，也就是音量。零分的设定， 是根据听力正常的年青人所能听到的最小声音所得到的。每增加10分贝等于 信号度(功率)增加10倍，增加20分贝增加100倍，30分分贝增加1000倍。 微波通信借用声音分贝的概念其公式如下: dB = 10 × log(P ) 载波噪声比(C/N)：平均的载波信号功率( C ) 与同一参考点处接收系统的噪 声功率 N 的比值，表示空间链路的传输性能 dB = 10 × Lg (P )第　 18页卫星链路中的常用术语（二）等效噪声温度 ( Te ) 电子设备中因电子随机运动而产生的噪声称为热噪声。设备内部的噪声功率可 以等效为由一个温度为Te的热噪声源产生的功率，将Te称为等效噪声温度。T e=PN ：噪声功率(W)PNkBK ：波尔兹曼常数， 1.38×10-23 (W?S/K） B：信道带宽(Hz)第　 19页卫星链路中的常用术语(三）接收天线增益与接收系统总的等效噪声温度的比值称为地球站的G/T 值，也称性能因数或品质因数。计算系统噪声温度的参考点实际天线实际接收机 T无噪声天线~无噪声 接收机噪声源等效图中的噪声源是将天线、接收机的所有噪声全部集中起来的等 效。其中，天线的噪声包括了天线本身的热噪声以及天线从外部接收的噪 声。所以此噪声源可以理解为是整个接收线路 整个接收线路上噪声的集中等效。第　 20页卫星链路中的常用术语(四）Ta波导 L1 , Te1低噪放下变频器G2 , Te 2 TeTe 3Ts低噪放输入端测得的地球站系统等效噪声温度TS = Ta + Te = Ta + ( L1 ? 1)T0 + L1Te 2 +其中: T0为馈线的环境温度 L1为馈线的损耗Te 3 G2噪声系数[F]Te = ( F ? 1)T0 = 290 × ( F ? 1) = 290 × (10 [ F ] / 10 ? 1)页第　 21卫星链路中的常用术语（五）天线的俯仰方位角φ e = tg ?1 [cosθ 1 cos φ ? 0.151 1 ? (cosθ 1 cos φ )2]φ a = tg ?1[tgφ ] sin θ1其中：φ e为地球站天线的仰角, φ a 为方位角 ；φ1为地球站的经度，θ1为纬度；φ 2为卫星的轨道位置；＝φ 2－φ1 ; φ发射地球站到卫星的距离d = (R + h) 1 + ( RE RE )2 - 2 cosθ 1cosφ = .023 ? 0.302cosθ 1cosφ RE + hE RE + hEφ φ 其中：φ1为地球站的经度， θ 1为纬度； 2为卫星的轨道位置； ＝ φ 2－ φ1； 为地球站道卫星的距离 ； dR E 为地球的半径； h E 为静止卫星距离星下点 的高度第　 22页卫星链路中的常用术语（六）以亚洲3S卫星为例，发射站位于上海，请计算发射站到卫星的直线距离是多少 公里。已知：卫星参数亚洲3S卫星（105.5度）上海(121.5E,31.2N) 地球的半径RE＝6378km；卫星距地面的高度hE=35786.6kmd = (R + h) 1 + (RE RE )2 - 2 cos θ 1 cos φ = 4.023 ? 0.302 cos θ 1 cos φ RE + hE RE + hE= 4.023 ? 0.302 × cos 31.2°cos (105 .5° ? 121 .5°) = 37111 .7 ( km )第　 23页卫星链路中的常用术语（七）自由空间损耗 ( L )从通信卫星到地球站 （或反之），无线电波须经很长距离的传播，只有很少一部分功 率到达某一接收点。这种因自由空间距离而引起的功率损失程度的度量称为自由空间 传输损耗。f : 射频频率? 4π fd ? L=? ? ? c ?2d : 自由空间传输距离 c : 光速 ( 3×108 米/秒) d 的单位：Km f 的单位： GHz通常用分贝来计算，即 [ L ]= 92.45 + 20Lgd + 20Lgf第　 24 页卫星链路中的常用术语（八）卫星的通信频段C波段(标准) 上行: 5925 － 6425MHz 下行: 3700 － 4200MHz C波段(扩展) 上行: 5850 － 5925MHz, 6425 － 6725MHz 下行: 3400 － 3700MHz Ku波段 上行: 14.00－14.50GHz 下行: 10.95 － 11.20GHz, 12.20 － 12.75GHz Ka波段 上行: 27.5 － 30.0GHz 下行: 17.7 － 20.2GHz第　 25 页11.47 － 11.7GHz卫星链路中的常用术语（九）以亚洲3S卫星为例，发射站位于上海，请计算C波段转发器对应的自由空间损耗。已知条件：发射站到卫星的距离为37111.7公里，上行频率约为： 6.0GHz； 下行频率约为3.775GHz[ L] = 92.45 + 20 Lgd + 20 Lgf = 92.45 + 20 Lg 37111.7 + 20 Lg 6 = 92.45 + 91.39 + 15.56 = 199.4自由空间损耗的一般估算 6GHz - 199.5 dB 14GHz - 206.7 dB 30GHz - 213.4 dB 4GHz C 195.9 dB 12GHz C 205.8 dB 20GHz C 209.86dB第　 26页卫星链路中的常用术语（十）有效全向辐射功率 ( EIRP )：综合了发射天线定向辐射作用和发射机射频输出功率后的 等效发射功率。 地球站的EIRP：高功放的输出功率与天线增益的乘积，而且要考虑高功放输出口到天 线馈源口连接波导的损耗，用( EIRP)E 表示。地球站或卫星的 发射机输出功率PT天线增益GT(EIRP)E = PT GTLF馈线损耗LF用分贝数表示：[EIRP] E= 10LgPT+10LgGT-10LgLF第　 27 页链路计算的一般步骤链路计算的一般步骤（建立链路计算的数学模型）-- 建立卫星链路的通信模型-- 确定链路计算的目的-- 确定已知条件及所需计算的参数-- 选择链路计算的方法(正推法和倒退法)、及原则-- 进行数学计算第　 28 页建立推导数学模型(一)发射机输出功率PT发射天线的发 射增益为:GT接收天线的接收增 益为:GRC/N ？C＝PT*GT*GR/LN=k*B*T第　 29页建立推导数学模型(二)B 接收天线的接 收增益为:GR A 发射天线的 发射增益为:GTC 发射天线的发 射增益为:GT’D 接收天线的接 收增益为:GR’ LNA增益 为:GLNA B 功放输出功率PT’ A 发射机输出功率PT 功放增益GP’C/N ？C＝PT*GT*GR*GLNA*GP’*GT’*GR’/(L1*L2) N=K*B*T??第　 30页建立卫星链路计算的数学模型转发器上行C/N下行C/N发射机接收机发射站第　 31 页接收站常用卫星参数（一）卫星EIRP经卫星发射天线后输出的卫星功率，用(EIRP)s表示。饱和(EIRP)s 的大小 与星上行波管放大器的功率有关，用卫星EIRP等值线图表示，位于同一等 值线上的地球站所对应的饱和(EIRP)s相同。第　 32页常用卫星参数（二）天线增益与噪声温度比 ( G/T ) 表示卫星或地球站的接收系统品质因数。 G ：表示接收天线增益（G =η4πΑ λ2）T ：表示地球站或卫星接收系统的等效噪声温度，接收天线与低噪声放大器 的等效噪声温度为主要部分。用分贝数表示为： [G/T ]= 10LgG C10LgT第　 33页常用卫星参数（三）功率通量密度 ( FD )若发射天线在所有方向上作等量辐射，则称为全向辐射。当全向辐射功 率PT的传输距离为d，则与电磁波传输方向垂直的单位球面面积上的功 率：FD =PT 4πd 2(W / m 2 )称为功率通量密度。卫星通信中常用分贝数表示， 单位dBW/m2第　 34页常用卫星参数（四）卫星饱和功率通量密度 ( SFD ) ：使卫星转发器输出功率饱和时 对应的到达卫星接收天线口面的功率通量密度。TWTA 空间传输 距离du SFD饱和输出卫星接收天线地球站EIRPSFD =EIRPE 4πd u2(W / m 2 )dBW/m2［SFD］＝［ERIP］E－10Lg4πdu2第　 35 页常用卫星参数（五）卫星饱和功率通量密度 ( SFD ) ：卫星转发器的灵敏度。他表示：为使卫星转发器单载 波饱和工作，在其接收的单位有效面积上应输入的功率。[ SFD ] = [ ERIP ] E ? [ L ] u + 10 Lg ([ ERIP ]E = [ SFD ] + [ L ]u ? 10 Lg ( 4π4πλ2)dBW/m2λ2)第　 36页常用卫星参数（五）以亚洲3S卫星为例，发射站位于上海，请计算将一个C波段转发器推饱和，所 需的地面站ERIP数值。已知：上海所对应的3S卫星参数为SFD=-90.3dBW/m2[ SFD ] = [ ERIP ] E ? [ L ]u + 10 Lg (4πλ2)[ ERIP ] E = [ SFD ] + [ L ] u ? 10 Lg ( = ? 90 . 3 + 199 . 4 ? 37 . 01 = 72 . 09 dBW4πλ2)第　 37页常用卫星参数（六）转发器频率与计划分配第　 38页确定已知条件及所需计算的参数确定卫星 卫星的轨道位置 工作频率 频率计划 ERIP G/T SFD 确定地球站位置 设定地球站的经纬度，包括发射站和接收站 确定载波参数 确定：同时发射载波的个数，每一个载波的调制特性，纠错方式，调制系数及 Eb/N0的门限 确定设备配置 确定：发射、接收天线的口径，上下行天线的差损数值，功放的额定输出功 率，接收端LNA或LNB的噪声系数 明确需计算的参数第　 39页建立卫星链路计算的数学模型转发器上行C/N下行C/N发射机接收机发射站第　 40 页接收站选择链路计算的基本方法正推法输入载波 上行EIRP计算 (C/N)u 卫星下 行EIRP计算 (C/N)d 否 总C/N计算 (C/I)第　 41 页总(C/N)’Eb/N0 余量&=0 是选择链路计算的基本方法倒推法计算 (C/N)th计算降雨 备余量卫星下 行EIRP载波卫星 输出回退载波卫星 输入回退发射站 EIRP第　 42页选择链路计算的基本方法功带平衡法载波的占星带宽 计算上行EPIP 计算 (C/N)u 计算下行EPIP 输入接收天线口径 计算(C/N)d 否计算 (C/I)第　 43 页总(C/N)’Eb/N0 余量&=0 是数学计算之－ 上行载噪比上行载噪比C/N用分贝数表示为[C/N] （单载波推饱和）C=PT GT G R LN = k ? B n ? TSRC N=PT G T G R kB N T SR L[C / N ]U = 10 LgPG G C = 10 Lg T T R kB N T SR L N G ] ? [ LU ] ? [ k ] ? [ B N ] T SRSFDL=( 4πd= [ ERIP ] E + [各参数的意义(EIRP)E -- 地球站的发射功率 ERIPE=PTGT LU -- 上行链路的自由空间损耗λ)2(G/TSR) -- 卫星在发射地球站方向的品质因数 k BN -- 波斯曼常数k＝1.38 X 10－23 -- 发射载波的噪声带宽第　 44页EIRPES数学计算之－ 上行功率上行功率ERIP，用分贝数表示为[ERIP]E[ ERIP ] E = [ SFD ] + [ L ]u ? 10 Lg (4πλ2)各参数的意义 SFD -- 卫星饱和功率通量密度 LU -- 上?链?的自由空间损耗 λ -- 电磁波波长第　 45页数学计算之--下行载噪比下行载噪比C/N用分贝数表示为[C/N] （单载波推饱和）C= ERIPS ? G E . R LN = k ? B n ? TERERIP S ? G ER C = N kB N T SR L d[C / N ] d = 10 Lg各参数的意义G C = [ ERIP ] S + [ ER ] ? [ L d ] ? [ k ] ? [ B N ] N T EREIRPS(EIRP)S -- 卫星的发射功率 Ld -- 下行链路的自由空间损耗(G/TER) -- 接收地球站的品质因数 k -- 波斯曼常数k＝1.38 X 10－23第　 46页G/TES数学计算之―总的载噪比1 1 1 = + C / N (C / N)u (C / N)dC/N：总链路载波噪声比(C/N)u：上行链路载波噪声比 (C/N)d：下行链路载波噪声比第　 47页数学计算实例－单载波推饱和以亚洲3S卫星C波段转发器为例，假设发射站在上海6.2米天线。DVB业务，信息速率为 35.548Mbps，QPSK，FEC=3/4，RS=(204,188)；单载波推满一个转发器；接收站位于北 京，要求Eb/N0大于5.5dB。请计算上行站需要的发射功率和1.2米天线接收时的链路余量。 已知卫星参数亚洲3S卫星（105.5度） C波段 36MHz 转发器 北京(116.5E,39.9N) ERIP=41.4dBW G/T=-2.0dB/K SFD=-89.0dBW/m2 上海(121.5E,31.2N) ERIP=41.7dBW G/T=-0.7dB/K SFD=-90.3dBW/m2 计算步骤： 1. 计算噪声带宽、门限C/N值 2. 计算[ERIP]E和[C/N]u 3. 计算上行站需要的发射功率 4. 计算[C/N]d 5. 计算[C/N]及[C/N]的余量第　 48 页数学计算实例－单载波推饱和计算过程：1. 计算噪声带宽、门限C/N值 噪声带宽= 35.548×(4/3)×(204/188)×(1/2) ×1.2=30.859MHz 分配带宽= 35.548×(4/3)×(204/188)×(1/2) ×1.4=36.0MHzRb ? C ? ? Eb ? ? N ? = ? N ? + 10Lg （ B ）＝5.5 + 0.6＝6.1 ? ? ? 0?2. 计算[ERIP]E和[C/N]u4πd 2 [ L]u = 10Lg( ) ＝199.（dB） 4 4π λ [ ERIP ] E = [ SFD ] + [ L ]u ? 10 Lg ( 2 ) = 72 .09 dBW λ[C / N ]U = [ERIP E + [ ] 4π G ] ? [LU ] ? [k ] ? [BN ] = [SFD] + [G / T ] ?10Lg 2 ? [k] ? [BN ] TSR λ＝25.（dB） 7第　 49 页数学计算实例－单载波推饱和3. 计算上行站需要的发射功率 天线的直径＝6.2米, 效率约为65％,天线的增益为:[G ] = 10Lg(4πAλ2η ) = 10Lg(π 2d 2f 2C2η ) = 49.94(dB)[PT ] = [ERIP]E ? [G T ] = 72.09 ? 49.94 = 22.15(dBW)4. 计算[C/N]d 天线的噪声温度可以估算为：40K左右 LNB（LNA）的噪声系数可估 算为：50K左右;接收波导插损按照0.2dB估算。天线口径：1.2米TS = Ta + Te = Ta + ( L1 ? 1)T0 + L1Te 2 +0.2 0 .2Te 3 ≈ Ta + ( L1 ? 1)T0 + L1Te 2 G2= 40 + (10 10 ? 1) × 303 + 10 10 × 50 = 106 .64 ( K )第　 50页数学计算实例－单载波推饱和[G ] = 10Lg( 4πAλ2η ) = 10Lg(π 2d 2f 2C2η ) = 31.81(dB)[C / N ]d = 10LgG C = [ ERIP]S .BeiJing + [ ] ? [ Ld ] ? [k ] ? [ BN ] TER N= 41.4 + 31.81 ? 10Lg(106.64) ? 195.9 + 228.6 ? 10Lg (30.859 ×106 ) = 10.75(dB)5. 计算[C/N]及[C/N]的余量 1 1 1 = + C / N ( C / N )u (C / N ) d[C / N ] = ?10 Lg (10?25.7 10+ 10 Lg10?10.75 10) = 10.61(dB)[C / N ]M arg in = [C / N ] ? [C / N ]th = 4.5(dB)第　 51 页数学计算－多载波工作转发器多载波工作时,各计算公式如下:[ SFD ] = [ ERIP ] E ? [ L ] u + 10 Lg ([C / N ]U = [ SFD ] + [G / T ] ? 10 Lg 4π4πλ2) + IPBOλ2? [ k ] ? [ B N ] ? IPBO[C / N ]d = 10 LgC G = [ ERIP ]S + [ ] ? [ Ld ] ? [ k ] ? [ BN ] ? OPBO N TER第　 52页卫星通信中的干扰交调干扰 邻星干扰 交叉极化干扰 邻信道干扰 日凌干扰第　 53页卫星链路模型－修正上行链路热 噪声及干扰 转发器上行链路 各种损耗下行链路 各种损耗C/N 发射机 发射站第　 54 页下行链路热 噪声及干扰 接收机 接收站数学计算－对载噪比的修正考虑干扰后的卫星链路方程1 1 1 = + (C / N )′ C / N C / I(C/N)’ -- 考虑干扰后的链路总载噪比 (C/N) -- 没有考虑干扰影响的链路总载噪比 (C/I) -- 卫星链路的总载波干扰比，分成(C/I)u和(C/I)d第　 55页课间休息第　 56页Satmaster软件简介（1）1. Windows界面，考虑完善，使用方便 2. 包括点对点和广播链路两类计算模块，界面略有不同，适用于不同的 业务类型，可在新建文件时进行选择。点对点链路（文件名：.upd):适于双向点对点业务，点击“Link”可以互换 上下行链路参数。 广播链路（文件名：.brd)：适于单向广播业务，可预设每转发器的载波个 数，并据此分配转发器功率（如1个转发器转发1个MCPC电视载波，将占用 100%的转发器功率），有链路自动优化功能。第　 57页Satmaster软件简介（2）需输入四类共数十个参数1. 2. 3. 4. 地面站（发射站、接收站）参数 卫星及转发器参数 业务载波参数 干扰参数UplinkDownlinkSatelliteCarriers and Modulation如无特别指定，可以参考以下给出的参数默认取值第　 58页需输入的参数1. 2. 3. 4.地面站（发射站、接收站）参数 卫星及转发器参数 业务载波参数 干扰参数第　 59页地面站参数设置（1）1. 站名及其经纬度用以确定发射（或接收）天线的仰角和方位角； Satmaster中自带世界各地城市经纬度数据文件，选择地名后即可自动 显示其经纬度值。2.中心频率Ku波段：14.2GHz (上行） 12.5GHz（下行） C波段： 6GHz （上行） 4GHz（下行）3. 4.极化方式：上行水平/下行垂直 天线口径（D）和效率上行垂直/下行水平Ku波段：65%，D&=2.4m 60%,D&2.4m C波段： 65%，D&=3m 60%,D&3m第　 60页地面站参数设置（2）5. 耦合损耗上行链路：信号从功放到天线馈源的传输损耗 下行链路：信号从天线馈源到低噪放的传输损耗 对于配备ODU的地面站，可按如下设置 上行：0.5dB,HPA&=4W 0.2dB, HPA&4W， 下行：0.2dB（LNA距离馈源近） 如上行站的HPA与天线馈源距离较远，应根据馈线种类和长度估测。如 用椭圆软波导连接， Ku波段和C波段的损耗大约为0.2dB/m和 0.05dB/m。计算中可将Ku和C波段的大天线发射站的馈线损耗假设成 4dB和2dB。第　 61页地面站参数设置（3）1. 天线指向损耗Ku波段：0.3dB,D&=3.0m 0.5dB,D&=3.7m （上行） 0.2dB,D&=3.0m 0.4dB,D&=3.7m （下行） C波段： 0.2dB（上行） 0.2dB （下行）2.LNB噪声系数/温度默认值为噪声系数（dB),加前缀(+)表示噪声温度（K) Ku波段用噪声系数表示，可设为0.9dB C波段用噪声温度表示，可设为30K3. 4.天线噪声温度用本软件自带的计算工具得出，需要用到天线效率、工作频率和仰角地球站HPA回退计算时可先设为0 估算所需功放容量时，如果有多个载波，固态功率放大器（SSPA）回退4-5dB,行波 管放大器（TWTA）和速调管放大器（KPA）回退6-7dB第　 62页附1－天线规格C波段： 1.8米、2.4米、3.0米、3.7米、4.5米、6.2米 （6.0米）、7.3米（7.4米）、9米Ku波段： 0.98米、1.2米、1.8米、2.4米、3.0米、3.7米、4.5米、6.2米、7.3 米、9米第　 63页附2－高功放规格C波段：固态功放：室外安装：1W、2W、5W、10W、20W、40W、80W、100W 室内安装：50W、100W、200W、400W行波管放大器：200W、400W、700(750)WKu波段：固态功放：室外安装：0.5W、1W、2W、4W、8W、16W、25W、40W、50W、80W、100W 室内安装：50W、100W、200W、400W行波管放大器：80W、125W、200W、350W、750W行波管放大器各厂家的规格不统一，需关注法兰盘处的输出功率第　 64页地面站参数设置（4）-Ku波段雨衰参数1. 海拔高度与电波穿过雨层的长度有关，在相同雨区内，海拔高度越高，雨衰越小。2.所在雨区ITU模型中，按年降雨量的强度统计将各地划分为不同雨区（从A到N区逐渐 增强）。降雨量（mm/h）的超过量（一年0.01%的时间）雨区 0.01％ A 8 B 12 C 15 D 19 E 22 F 28 G 30 H 32 J 35 K 42 L 60 M 63 N 95 P 145北京 第　 65 页南京降雨衰减图示地球站经度 (°) 星-地经度差, (°) 卫星经度 (°)受降雨影响的传输路径, (km)传 总径 路 输雨层高度雨强 (mm/h)海拔高度地球站仰角 (°) 地平线第　 66页ITU-R的雨区分布图第　 67页地面站参数设置（5）-Ku波段雨衰参数3. 链路可用度一年中链路不中断的时间，以百分比表示 总链路可用度= 1-{(1-上行链路可用度)+(1-下行链路可用度)}选择范围一般99.5%-99.9%，根据业务需求合理确定 不同的可用度要求导致不同的雨衰余量 上、下行合理分配，配备UPC的广播业务通常上行较高 4. 上行功率控制(UPC)与所在雨区、上行可用度要求和功放容量有关 应合理选择UPC，按上行可用度要求计算出上行雨衰，UPC的设置应略低于雨 衰值第　 68页地面站参数设置（5）?地点 北京 南京 上海 合肥 沈阳 哈尔滨 广州 海口 兰州 拉萨 乌鲁木齐第　 69 页部分城市的海拔高度和所在雨区雨区 K M M M K J N N D K B 海拔高度(Km) 0.036 0.025 0.002 0.12 0.03 0.13 0.013 0.013 1.72 3.84 1.02 地点 郑州 石家庄 长沙 武汉 西安 重庆 成都 贵阳 昆明 南宁 西宁 雨区 K H M M K M K M N N D 海拔高度(Km) 0.1 0.07 0.015 0.024 0.416 0.72 0.48 1.1 1.88 0.075 1.98需输入的参数1. 2. 3. 4.地面站（发射站、接收站）参数 卫星及转发器参数 业务载波参数 干扰参数第　 70页卫星与转发器参数1. 2. 3. 4. 5. 卫星名称和轨道位置（可输入，或从“亚洲卫星”库中选择） 卫星接收G/T和SFD （对应于上行站，查城市覆盖表得到） 卫星EIRP值（对应于下行站，查城市覆盖表得到） 转发器带宽（根据所用转发器而定，一般为36MHz或54MHz) 转发器输入回退（IBO）和输出回退（OBO）4 多载波工作时（有线性器），IBO = 6 dB, OBO= 3 dB 4 单载波工作时，IBO = 0 dB, OBO= 0 dB6. 邻星间隔4 所计算的卫星和与其工作在相同频段的最近的邻星之间的经度差 （亚洲卫星设为2.5度）7. 转发器类型：SSPA TWTA 8. 转发器使用（仅在点对点计算模块中）：全带宽使用和部分带宽使用第　 71 页需输入的参数1. 2. 3. 4.地面站（发射站、接收站）参数 卫星及转发器参数 业务载波参数 干扰参数第　 72页载波参数（1）1. 信息冗余度（用百分比表示）：输入0 2. 前向纠错编码（FEC）4 常用1/2，2/3，3/4，7/8，按小数输入 4 如用外码，如Reed-Solomn编码, 此处输入两级码的联合码率。例： 内码为3/4，外码为(204,188)，则输入总的FEC码率为 (3/4)×(188/204) = 0.691183. 载波信息速率 (Mbps)例：如用QPSK, 3/4FEC, (204,188)的RS码， 则 符号速率 = 信息速率×(4/3) ×(204/188) ×(1/2)4. 载波扩展因子： 1.24 载波噪声带宽 = 载波扩展因子 ×符号速率5. 载波分配因子： 1.28 ~ 1.44 载波分配带宽 = 载波分配因子×符号速率6. 载波分配布进（MHz）：0.001第　 73 页载波参数（2）1. 2. 3. 4. 系统余量：C波段预留2-3dB, Ku波段为0 误比特率：一般数据业务，10-7, DVB业务，10-10 调制方式：BPSK, M-PSK, M-QAM (M=4,8) Eb/N0门限4 与所用设备、载波调制方式、前向纠错方式和要求的误比特率有关 数据传输业务： QPSK, FEC=1/2, BER=10-7, Eb/N0=6.5dB QPSK, FEC=3/4, BER=10-7, Eb/N0=8.2dB（4.1dB,有TPC） DVB业务： QPSK, FEC=3/4, RS=188/204, BER=10-10, EB/N0=5.5dB QPSK, FEC=1/2, RS=188/204, BER=10-7, EB/N0=4.5dB QPSK, FEC=7/8, RS=188/204, BER=10-10, EB/N0=6.4dB第　 74页需输入的参数1. 2. 3. 4.地面站（发射站、接收站）参数 卫星及转发器参数 业务载波参数 干扰参数第　 75页干扰计算公式－C/I邻星干扰 上行链路: 下行链路: 交叉极化干扰 上行链路: 下行链路: 多载波交调干扰 上行链路: 下行链路: 邻信道干扰C/I = (C/ACI) C 每载波输入回退-10log(噪声带宽)第　 76 页C/I = (C/ASI)uC每载波输入回退-10log(噪声带宽) C/I = (C/ASI)d + Go - GC每载波输出回退-10log(噪声带宽)C/I = (C/XPI)u C 每载波输入回退- 10 log(噪声带宽) C/I = (C/XPI)d C 每载波输出回退- 10 log(噪声带宽)C/I = (C/IM)u C 每载波输入回退- 10 log(噪声带宽) C/I = (C/IM)d C 每载波输出回退- 10 log(噪声带宽)干扰常数取值干扰常数：亚洲卫星公司提供，按干扰最严重的情况推算得到干扰类型 上行 C/ASI C/XPI C/IM C/ACI 107.3 104.6 102 136C波段 下行 81.8 103.7 95.9 136 上行 109 104.1 105 136Ku波段 下行 98 102.1 96.7 136第　 77页下行链路优化功能1. 广播链路计算模块仅有 2. 分三种优化方式： 4 手动 每次计算完毕后调整可用度或接收天线大小，以获得 最优的接收效果。 4 按天线尺寸优化 给定可用度要求和一个较大接收天线，计算完毕后优 化得到最小可用的接收天线口径。 4 按可用度优化 给定接收天线口径和一个较低的下行可用度，计算完 毕后优化得到最大可支持的下行可用度。第　 78页链路计算和优化的基本原则保证载波占星功率与占星带宽基本平衡或系统总占星功率与总占星带宽基本 平衡 -- 用户租用的是转发器带宽以及相应比例的转发器功率 在系统余量较高时，可以对以下参数进行调整： -- 提高链路可用度（Ku波段） -- 减小接收天线尺寸 -- 使用效率更高的FEC方式，从而节省占星带宽 （如将FEC由3/4提高到7/8） 注意某些特殊情况的处理（占星功率≠占星带宽） -- 受设备条件限制(如小站ODU功放输出功率不可调)第　 79页如何将链路计算工具应用到 卫星系统的优化和设计中？第　 80页系统优化在满足业务需求、误比特率和可用度指标的基础上，选择 最合理的技术体制和载波配置，使-- 空间段：尽可能少的租用卫星转发器资源，降低系统 运行成本 -- 地面段：降低天线口径和功放容量，减少系统地面设 备的投资第　 81页卫星空间段的优化选择高性能的卫星 卫星质量及性能直接影响空间段需求容量* 下行功率 * 卫星G/T值及SFD值 * 覆盖范围 * 在轨精度 * 是否配备线性器或自动增益控制装置第　 82页卫星空间段优化--算例(1)利用亚洲卫星转发器的大功率，通过降低FEC码率，实现载波占星功率 与占星带宽平衡-- 北京6米站发射，广州1.8米站接收，亚洲3S卫星Ku转发器 -- 信息率2Mbps，QPSK，误比特率10-7,链路可用度99.5% -- 采用1/2 FEC时,占转发器带宽5.2%，功率2.4% -- 调整为3/4 FEC后,占转发器带宽3.5%，功率3.5%在同样满足指标的条件下，采用3/4FEC方式(1.87兆赫)可比采用1/2FEC 方式(2.8兆赫)节省使用转发器容量约0.93兆赫第　 83页卫星空间段优化--算例(2)卫星的性能对链路的影响-- 亚洲四号卫星Ku转发器 -- 对比卫星一（转发器无线性器） -- 对比卫星二（假设轨位75E）计算条件-- 北京6米站发射，哈尔滨0.75米站接收 -- 下行EIRP=52dBW(哈尔滨) -- 信息率10Mbps ，QPSK，3/4FEC,(204,188)RS码 -- 误比特率10-10 -- 发射站使用UPC，调整范围8dB第　 84 页卫星空间段优化--算例(2)计算结果卫星 轨位 线性器 输入回退 输出回退 Eb/No余量 上行链路可用度 下行链路可用度 亚洲四号卫星 122E 有 6dB 3dB 2.4dB 99.991% 99.706% 对比卫星一 122E 无 10dB 4.5dB 0.2dB 99.983% &95% 对比卫星二 75E 有 6dB 3dB 1.8dB 99.975% 98.461%第　 85页地面段优化天线口径的确定-- 场地条件 -- 对接收性能（G/T）的要求 -- 对发射增益的要求（与高功放容量配合） -- 在场地条件允许时，适当增大天线口径对高功率放大器的考虑-- 单载波工作还是多载波工作 -- 行波管（TWTA）还是固态（SSPA） -- 根据业务量和使用的天线口径，确定高功放容量综合考虑天线口径和高功放容量，确定最经济的配置方案第　 86页地面段优化--例子假定：-- 上行站站址：北京 -- DVB载波：符号速率5Msps，单载波方式 -- 使用UPC，调整范围8dB -- 转发器：亚洲3S卫星Ku波段转发器 -- 载波占星带宽与占星功率平衡计算结果：-- 若使用3.7米口径天线，需使用40W功放 -- 若使用4.5米口径天线，可使用25W功放综合考虑天线与功放的造价，建议使用4.5米天线+25W功放配置第　 87页不同技术体制下的系统优化（一）SCPC系统-- 各地球站天线口径差异 -- 站址差异（各地降雨量的差异） -- 满足误比特率和可用度等指标的情况下，各链路对卫星 功率的需求不同 -- 寻求系统总占星带宽和总占星功率基本平衡第　 88页双向SCPC载波计算举例已知参数-- 地点： 福州 -- 固定站： 4.5米+16W HPA -- 移动站： 1.8米+40W HPA -- 卫星：亚洲3S卫星Ku转发器 -- 固定站-移动站载波 载波1：信息率4Mbps，QPSK， 1/2 FEC,链路可用度&99.9% 载波2：信息率128Kbps，QPSK， 1/2 FEC,链路可用度&99.9% -- 移动站-固定站载波 载波1：信息率4Mbps，QPSK， 1/2 FEC,链路可用度&99.9% 载波2：信息率128Kbps，QPSK， 1/2 FEC,链路可用度&99.9%受限于地面站现有功放的大小，无法兼顾占星功率和占星带宽平衡第　 89 页不同技术体制下的系统优化（二）单向广播系统(IP-DVB或数字电视)-- 上行站大天线，接收站小天线 -- 合理分配上行可用度和下行可用度 -- 优化目标：可用度和接收天线尺寸 -- 用广播模块计算较为方便第　 90页单向广播或数字电视举例（1）例1： -- 上行站：北京 9米-- 信息速率 43Mbps，1个MCPC载波推满整转发器 -- FEC:7/8 + (204,188)RS -- Eb/N0门限：6.4dB -- 接收站：全国各地，1.8米以上 -- 卫星：亚洲四号卫星C波段转发器例2： -- 上行站：北京 9米-- 符号速率 42.2 Mbps， 1个MCPC载波推满整转发器 -- FEC:3/4 + (204,188)RS -- Eb/N0 门限：5.5dB -- 接收站：全国各地，2.4米以上 -- 卫星：亚洲二号卫星Ku波段转发器第　 91-- UPC：考虑10dB上行自动增益控制页单向广播或数字电视举例（2）例3： （用广播模块计算）：上行站：北京 4.5米-- 信息速率 5.92 Mbps， -- FEC:3/4 + (204,188)RS -- Eb/N0 门限：6.4dB -- 接收站：1.2米 -- 卫星：亚洲3S卫星Ku波段转发器例4： (用点对点模块计算）：上行站：香港13米-- 信息速率 2Mbps -- FEC:3/4 + (204,188)RS -- Eb/N0 门限：5.5dB -- 接收站：北京1.8米 -- 卫星：亚洲四号卫星Ku波段转发器第　 92 页不同技术体制下的系统优化（三）TDM(DVB)/TDMA(FTDMA、MF-TDMA)系统-- 主站大天线，远端站较小天线 -- TDMA(FTDMA、MF-TDMA)突发速率的大小，决定 远端站设备配置和主站TDMA解调设备的数量 -- 综合考虑主站TDMA解调设备和远端站设备的投资 ，选择合适的TDMA (FTDMA、MF-TDMA)突发速率 -- 先计算回传载波，确定远端站配置，再计算出向 载波第　 93页DVB出向广播加回传业务举例已知参数-- 主站： 北京 6.2米天线 -- 远端站：南京，单收站和双向站两种 -- 卫星：亚洲3S卫星Ku转发器 -- DVB出向载波: 信息率45Mbps，QPSK， 3/4 FEC,RS(204,188) 链路可用度&99.5% -- 双向站回传载波： 信息率768Kbps，QPSK， 1/2 FEC,链路可用度&99.9%保持转发器占用功率和占用带宽平衡，最小的单收天线为0.75米。 对于双向站，要由DVB出向载波和回传链路联合确定天线口径和ODU，此例 中双向站天线可用1.2米和0.5W的ODU。第　 94 页练习题（1）卫星应急通信业务需求--由机动通信车和固定站组成，均在郑州 --分别预留4dB用于UPC --双向对称4Mbps业务 --拟使用TPC的纠错编码 --车载天线计划使用1.2米天线 --亚洲3S卫星Ku频段通过链路计算确定最佳的固定站天线＋功放组合、以及车载站需要配 置的功放大小第　 95页练习题（2）假设某电视台,地球站位于武汉使用9米天线，拟以MCPC方式发射1个载 波至亚洲二号卫星C波段36MHz转发器，占满整个转发器使用，符号速率为26.67Msps, 用DVB方式（QPSK, 7/8FEC, 188/204 RS）。误 比特率小于10-10，Eb/N0门限为6.4dB.以南京、海口、郑州、哈尔滨、西宁为例，用不小于1.8米的天线接收， 进行链路计算，计算出载波所含的信息速率，所要求的发射功率，系统 余量。第　 96页练习题（3）某高校计划用亚洲3S卫星Ku波段转发器开展卫星远程教学，主 站设在上海，天线为4.5米，带UPC功能，所有远端站均为单收 站，大部分在全国中西部地区，少量在沿海地区。 DVB广播载波的信息速率为2Mbps，采用QPSK调制，信道编码 方式为3/4FEC和（204，188）的RS编码，系统可用度要求不小 于99.6%。 试给出小站的天线和对主站功放的配置建议（包括UPC设置）。第　 97页练习题（4）某卫星网络公司，购置一套内交互双向卫星系统，网络拓扑结构为星型。主站位于北 京，6.2米天线，UPC设为8dB。远端站分布于全国各地，天线大小在0.98-1.8米之间选 择，功放为1W饱和输出。 DVB出境载波： -符号速率为30Msps -- QPSK调制，3/4FEC + (204,188)RS编码 -- 误比特率小于10-10，Eb/N0工作门限5.5dB -- 链路可用度大于99.8% 回传载波： -- 信息速率为256Kbps, -- OQPSK调制，1/2FEC -- 误比特率小于10-7, Eb/N0工作门限6.7dB -- 链路可用度大于99.8% 计划使用亚洲四号卫星Ku波段转发器。请对接收站（重庆、杭州、南宁、济南、广州） 分别进行链路计算，列出各站的链路可用度、接收Eb/N0余量以及主站HPA的发射功 率，并对各站的接收天线口径作出具体建议。第　 98页谢 谢!第　 99页