卫星通信信道链路参数计算与模拟

卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比CrT或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比CzI ,再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I) 和载波的系统余量。

上下行C/T上行和下行C/T 的计算公式分别为CZT u= EIRP E - LOSS U + G/T SatC/T D = EIRP S - Loss D + GZT E/S式中的EIRF E和EIRF S分别为载波的上行和下行EIRP, Loss u和L OSS D分别为总的上行和下行传输衰耗，G/T sat和G/T E/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。

上式中的数据均为对数形式。

C/N 与C/T 的关系C/N 与C/T 的关系式为C/N = C/T - k - BW N = CZT + 228.6 - BW N式中的k 为波兹曼常数, BW N 为载波噪声带宽。

式中的数据均为对数形式。

C/I 与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U^nC/I XP_D、以及上行和下行邻星干扰C/I ASJU和C/I AS_Do此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰C/IM 。

C/N 与C/I 的合成由多项C/N 和C/I 求取总的C/N、C/I 、以及C/(N+I) 的算式为(C/N Total ) -1 = (C/N U ) -1 + (C/N D ) T(C/I Total ) -1 = (C/I XPJU) -1 + (C/I ASJU) -1 + (C∕IM) -1 + (C/I XPJD)-I + (C/I ASJD)-I-1 -1 - 1(C/(N+I)) -1 = (C/N Total ) -1 + (C/ITotal )上述三个算式中的数据均为真数形式。

由多项C/N 和C/I 求取总的C/(N+I) 的步骤也可为-1 -1 - 1 - 1(C∕(N+I) U ) = (C∕N u ) + (C/1 XP_U) + (C/1 AS_U)-1 -1 -1 -1 -1(C∕(N+I) D ) = (C∕N D ) + (C∕I XP_D) + (C∕I AS_D) + (C/IM)(C∕(N+I)) -1= (C∕(N+I) U ) -1 + (C∕(N+I) D ) -1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。

基于STK的海上卫星通信链路建模与仿真作者：徐曼睿张雅声来源：《现代信息科技》2022年第07期摘要：文章對海上远距离航行船只卫星通信链路连通性进行了研究，在理论分析卫星通信系统组成、天线和信道模型基础上，基于STK/Comm通信分析模块和软件集成的发射机和接收机模型、大气吸收模型、雨衰模型，完成链路参数设置，构建包括星间链路的卫星通信链路仿真环境，利用软件动态处理能力完成三维态势可视化显示，生成了详细海上卫星通信多跳链路性能报告，并对可能存在的干扰进行分析，为海上卫星通信链路的设计提供重要参考。

关键词：多跳通信链路;可视化仿真;STK中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）07-0053-05Modeling and Simulation of Maritime Satellite Communication Links Based on STKXU Manrui， ZHANG Yasheng（Graduate School， Space Engineering University， Beijing 101416， China）Abstract： This paper studies the connectivity of satellite communication links for the maritime long-distance sailing ships. On the basis of theoretical analysis of satellite communication system composition， antenna and channel models， based on the STK/Comm communication analysis modules， software-integrated transmitter and receiver models， atmospheric absorption models and rain attenuation models， this paper completes the setting of the link parameters， builds a satellite communication link simulation environment including inter-satellite links， uses the software dynamic processing capability to complete the three-dimensional situational visualization display，and generates the detailed maritime satellite communication multi-hop link performance reports. And the possible existing interference is analyzed to provide an important reference for the design of maritime satellite communication links.Keywords： multi-hop communication link; visualization simulation; STK0 引言信息化的急速发展使海上作战任务面临节奏快、覆盖空间大、情况复杂的情况，对海上战场通信传输可靠性和时效性提出更高要求。

微纳卫星测控系统链路预算与仿真1. 内容概述本文档旨在详细介绍微纳卫星测控系统链路预算与仿真的相关知识和技术。

随着微纳卫星技术的不断发展，其在通信、导航、遥感等领域的应用越来越广泛。

为了提高微纳卫星的性能和可靠性，对其测控系统的链路预算与仿真进行研究具有重要意义。

本文档首先介绍了微纳卫星测控系统的基本概念和组成，包括通信链路、控制链路、数据链路等。

然后详细阐述了链路预算的概念和方法，包括链路预算的计算步骤、参数设置、性能评估等。

本文对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真进行了实例分析，通过具体的实验数据和仿真结果，验证了链路预算方法的有效性。

本文档还讨论了微纳卫星测控系统中的关键技术，如信道编码、多址接入、干扰抑制等，并提出了相应的解决方案。

本文对微纳卫星测控系统链路预算与仿真的未来发展趋势进行了展望，包括采用新型算法、优化设计方法、提高仿真精度等方面的研究。

1.1 研究背景与意义随着航天技术的迅速发展，微纳卫星作为一种低成本、高效率的航天器解决方案，已成为当今航天领域的研究热点。

微纳卫星具有体积小、质量轻、研制周期短等特点，广泛应用于科研实验、通信技术、地球观测等多个领域。

而微纳卫星测控系统作为保障微纳卫星正常运行的关键组成部分，其性能优劣直接影响到微纳卫星的任务执行效果。

在当前复杂的航天环境中，微纳卫星测控系统面临着诸多挑战，如通信链路不稳定、能源管理困难、控制精度要求高等。

为了解决这些问题，对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真研究显得尤为重要。

通过对测控系统的链路进行全面预算，可以评估系统性能，预测潜在问题，并优化资源配置。

仿真技术的运用能够在不实际制造卫星的情况下模拟测控系统的运行情况，从而验证设计的合理性和可行性，降低研发风险。

深入研究微纳卫星测控系统的链路预算与仿真技术具有十分重要的意义。

这不仅有助于提升微纳卫星的整体性能，还能推动航天测控技术的进步，为未来的航天事业发展提供有力支撑。

1.2 国内外研究现状随着微纳卫星技术的飞速发展，微纳卫星测控系统及其链路预算在空间探索领域受到了越来越多的关注。

卫星链路计算公式
1.链路预算
链路预算是用于确定卫星链路的信号强度和传输损耗的公式。

它用于计算链路损耗、可用信号功率和接收信噪比等参数。

链路预算公式通常由以下几个部分组成：发射端天线增益、发射机功率、传输路线损耗、接收端天线增益、接收机灵敏度和链路容量等。

链路预算的目的是确定链路的可靠性和传输性能。

2.接收信噪比计算公式
接收信噪比是用于评估卫星链路接收端性能的指标。

接收信噪比计算公式通常由以下几个参数组成：信号功率、噪声功率和信道带宽。

接收信噪比公式可以用于确定链路的接收能力和系统的传输性能。

3.系统容量计算公式
系统容量是用于评估卫星通信系统吞吐量的指标。

系统容量计算公式通常由以下几个参数组成：带宽、调制方式、编码方式和误码率。

系统容量的计算公式可以用于确定链路的传输容量和系统的传输性能。

4.链路可靠性计算公式
链路可靠性是用于评估卫星链路稳定性和可靠性的指标。

链路可靠性计算公式通常由以下几个参数组成：链路错误率、链路间隔、链路失效概率和故障修复时间。

链路可靠性的计算公式可以用于确定链路的稳定性和系统的可靠性。

5.链路质量计算公式
链路质量是用于评估卫星链路传输质量的指标。

链路质量计算公式通常由以下几个参数组成：误码率、帧错误率、比特错误率和信号失真度。

链路质量的计算公式可以用于确定链路的传输质量和系统的性能。

需要注意的是，卫星链路计算公式的具体形式和参数可能会因具体的应用场景和卫星通信系统而有所不同。

因此，使用者在进行卫星链路计算时应根据具体情况选择适当的计算公式，并结合实际数据进行计算。

卫星通信信道的建模和测量一、通信卫星分类卫星可以分类的方式有很多种，这里只列出常见的分类。

1.1 轨位卫星可以根据轨道的高度分为以下几种。

其中，近地轨道卫星（Land mobile satellite-LMS）为当前研究的热点。

因为在高轨位上，卫星信道更加趋近于高斯信道。

而在低轨位工作的卫星，由于其运动性，会存在遮挡、时变、多径效应和多普勒效应。

1.LEO (low earth orbit): 160~2000km2.MEO (medium earth orbit): 2000~36000km3.HEO (high earth orbit)：>36000km4.GEO (geostationary orbit)：36000km1.2 频段按照卫星工作的频段，一般可以分为以下几类。

其中，在卫星信道测量上，要特别考虑高频段所带来的阴影衰落，以及天气状况。

工作在ka波段的卫星，雨衰严重。

1.L-band: 0.3~3G2.S-band: 2-4G3.C-band: 4~8G4.X-band: 8~12G5.Ku-band: 12~18G6.Ka-band: 27~40G1.3 服务区域根据卫星服务的区域不同，又可以把卫星分为以下几类。

如果卫星服务的区域在城区，则遮挡会更加严重。

而在空旷的郊区，则遮挡会相应变少。

另外，最近有些工作是测量热带区域的卫星信道，主要是因为热带区域天气多变，因此，有必要单独考虑。

1.Rural2.Suburban3.Urban4.Tropical area1.4 极化方式根据卫星的极化方式不同，又可以把卫星分为多极化和双极化卫星。

1.Single-polarized2.Dual-polarized目前，大部分信道建模或者测量都是选择其中的一个子集，作为研究对象。

比如，研究近地轨道卫星在Ka波段下城区的信道的测量和建模。

就调研的结果来看，现在大部分文献都集中在低轨卫星条件下，研究卫星信道的测量和建模。

综合课程设计卫星通信信道链路参数计算与模拟：学号：一、课程设计容及基本参数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Matlab 编程仿真过程，利于今后的学习和研究。

2、 基本参数列表表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：),()(βαp p R L R K A =(dB) (1) 其中，p R 为降雨率，单位为mm/h ，β为仰角，可以通过以下经验公式获得 0779.041.1-⨯=f α (255.0≤≤f ) (2)42.251021.4f K ⨯⨯=- (549.0≤≤f ) (3)上式中频率f 的计算单位为GHz 。

雨衰距离：14766.03]sin )108.1232.0(1041.7[),(---⨯-+⨯=ββp pp R R R L (km) (4)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3230226.09 4.81[7.1910]100.227(57) 1.50f f f γ--=⨯++⋅⋅+-+(dB/km) (5) 对流层氧气的等效高度0h 和水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定：06(57)h kmf GHz =<因此，对于氧分子的吸收损耗为： 002h R O γ= (dB) (6) 水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度)/(3m g p w 有关，对于350GHz 以下频段，都可以用下式计算（dB/km)： 242223.610.68.9[0.050.0021]10(22.7)8.5(183.3)9.0(325.4)26.3w w w p f p f f f γ-=++++⋅⋅⋅-+-+-+ (7) 对流层水蒸气等效高度w h 可按如下公式确定： ]4)4.325(5.26)3.183(0.55)2.22(0.31[2220+-++-++-+=f f f h h w w (km) (350f GHz <) (8)其中，0w h 取2.1km 。