基于Matlab的卫星中继通信链路仿真
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摘要：卫星通信是地球上的无线电通信站利用卫星作为中继而进行的通信，卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星转发方式有透明转发和译码转发。本文基于matlab软件平台，对地静止卫星通信系统中卫星中继地球站发送数据的转发过程仿真，并给出接收信息BER曲线。
关键字：卫星中继； Matlab仿真；BER曲线
中图分类号：O121.8;G558
1 引言
卫星信道的特点是：可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式，并要求有较强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路)、正交移相键控(QPSK)调制的信道处理方式，然后馈给卫星链路。接收时进行相反的处理。本文对卫星工作过程进行仿真，得到信号的BER曲线，从而知道可靠传输所需发射功率。
2 系统模型及仿真
2.1 建模假设
本文中所设计的卫星中继链路中中继卫星为GEO 同步轨道卫星，采用 Ku 频段，6个地球站采用FDMA。通过卫星向另外一个地球站发送信息：上行载波中心频率为14253MHz，下行载波中心频率为12028MHz，载波间隔为10MHz。
•发送地球站与卫星之间的距离为：
[39995 40000 40005 40010 40015 40020]km
•卫星和接收地球站之间的距离是42000km
•卫星的EIRP 是56dBW,天线增益为30dB
•地球站的天线增益为32dB
•信道模型采用AWGN
基于以上条件，本文将给出对地静止卫星中继地球站发送信息的完整过程，并给出某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线。
2.2 系统模型及结果
2.2.1 透明转发
该通信链路设计思路为： 信源→比特流→调制（QPSK ）→频分复用→上变频→AWGN 信道→卫星接收透明转发→AWGN 信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。
得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线，如下图所示：
为了更好描述零值，用以下曲线描述：
00.51 1.52
2.53
3.510
101010发射功率dbW 误码率B E R 透明转发BER 曲线
2.2.2 译码转发
该通信链路设计思路为： 信源→比特流→调制（QPSK ）→频分复用→上变频→AWGN 信道→卫星接收译码转发→AWGN 信道→下变频→判决→解调(DQPSK)→比特流。
得到某个发送地球站的信息在接收地球站的BER 曲线，如下图所示
-3发射功率dbW 误码率B E R 透明转发BER 曲线
为了更好描述零值，用以下曲线描述：
2.2.3 两种转发方式对比
00.51 1.52
2.53
3.510
101010发射功率dbW 误码率B E R 译码转发BER 曲线
-3发射功率dbW 误码率B E R 译码转发BER 曲线
透明转发与译码转发BER曲线
00.51 1.52 2.53 3.54 4.5
发射功率dbW
3 结论
由图可以看出，SNR越大，BER越低，通信的可靠性越高；
译码转发比透明转发更可靠。
附录1：链路仿真源代码
透明转发：
p=[1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024];%发射功率
dup=40005;%上行距离
fup=14253;%上行载波中心频率
% dup=[39995 40000 40005 40010 40015 40020];
% fup=[14228 14238 14248 14258 14268 14278];
%数值差异很小忽略
FSLup=32.4+20*log(dup)/log(10)+20*log(fup)/log(10);%上行自由空间损耗h1=sqrt(10^3.2*10^3.2/(10^(FSLup/10)));%增益
ddo=42000;%下行距离
fdo=12028;%下行载波中心频率
FSLdo=32.4+20*log(ddo)/log(10)+20*log(fdo)/log(10);%下行自由空间损耗h2=sqrt(10^5.6*10^3.2/(10^(FSLdo/10)));%56dB增益
N0=1.38*10^(-23)*80*60000000;%噪声功率
BER=zeros(1,11);
for kk=1:11
num=500000;
pt=p(kk);
erro=0;
while num
num=num-1;
infor=randi([0 1],1,12);
[d]=g2(infor,12);
for k=1:6
for t=1:120
x(k,t)=d(k)*exp(j*2*pi*(14228+10*(k-1))*t/1200);
end
end
s1=x(1,:)+x(2,:)+x(3,:)+x(4,:)+x(5,:)+x(6,:);
% 以上发射前的信号
n1= wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');
y=sqrt(pt)*h1*s1+n1;
% 以上卫星接收到的信号
n2= wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),'complex');
for t=1:120 %上行载波频率变为下行载波频率
yy(t)=y(t)*exp(j*2*pi*(fdo-fup)*t/1200)/sqrt(pt*h1^2+N0);
end
s2=h2*yy+n2;
