卫星通信习题解答03.ppt

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1、收作业的邮箱)(发作业的邮箱)密码swjtusatcom20号之前交齐18782274982重要公式自由空间传播损耗：天线增益：等效全向辐射功率:噪声温度：链路传输工程3.3计算频率分别为6GHz和12GHz时，口径3m的抛物面天线的增益。当频率为6GHz时当频率为12GHz时3.8卫星和地面站之间的距离为42000km。计算6GHz时的自由空间损耗。3.9天线噪声温度为35K，与之匹配的接收机器噪声温度为100K。计算：1)噪声功率密度；2)带宽为36MHz的噪声功率。3.10LNA与一个接收机相联，接收机的噪声系数为12dB，LNA增益为40dB，噪声温度为120K计算LNA输入的全噪声

2、温度。（环境噪声温度为290K）TinTe1Te2NF2A1A23.13一个卫星电视信号占用了整个36MHz，它必须为接收信号的地面站提供22dB的C/N值。如果全部的传输损耗为200dB，地面站的G/T值为31dB/K，计算所需的卫星EIRP值。3.14Iridium卫星系统链路预算（卫星轨道高度785km）1)用户链路，下行频率为1600MHz；载波带宽为31.5KHz；发射天线增益为23.1dBi；EIRP/载波为24.5dBW;衰落余量为-15.7dB；接收天线增益为1dB；噪声温度为24dBK；转发器带宽为45dBHz。求出自由空间损耗（dB）求接收载波功率（dBW）求噪声功率（dB

3、W）求C/N（热噪声）(dB)3.4某地球站使用5m的天线，工作频率为12GHz，天线噪声温度为100K，接收机前端噪声温度为120K，试计算G/T值（天线与接收机之间的馈线损耗忽略）。带入数据可得该接收系统的G/T为32.5dB/K设天线的噪声温度为35K，通过损耗为0.5dB的馈线与LNA相连。LNA的噪声温度为90K。试计算以下点的系统噪声温度：（1）馈线输入端；（2）LNA输入端。馈线输入端LNA输入端3.8计算下面的天线参数：（1）频率为1.5GHz、4GHz和12GHz时，口径为3m的抛物面天线增益。（2）若天线的半功率波束宽度为20，其增益为多少？假如要在1.5GHz频率实现35

4、dBi的天线增益，该天线直径应为多少？带入数据可得：不同频率时对应的增益分别为30.9dBi；39.4dBi；48.9dBi可得：G=38.2dBi1.5G实现35dBi时，直径为4.8m。3.13试进行下列链路电平预算：（1）已知卫星上行和下行链路信噪比分别为18dB和14dB，求全链路总的信噪比；C/N=12.5dB（2）地球站接收机需要的C/N值为22dB，下行链路的C/N值为24dB，相应的上行链路C/N值是多少？C/N=26.3dB3.14C频段（6.1GHZ）地球站发射天线增益为54dBi，发射机输出功率为100W。相聚37500km的卫星接受天线增益为26dBi，转发器噪声温度为

5、500K，带宽为36MHZ，增益为110dB。试计算下列数值：（1）链路损耗；（2）卫星转发器输出功率，dBW或W；（3）卫星转发器噪声功率，dBw；（4）转发器输入载噪比C/N。(1)链路损耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB(2)卫星转发器输入功率 C=20+54-199.6+26=99.6dBW 卫星转发器输出功率 C=11099.6=10.4dBW=11W(3)N=228.6+10lg500+10lg36M=126.0dBW(4)C/N=26.4dB3.1514.11GHZ卫星通信系统的卫星转发器宽带为54MHZ，（线性工作点的）输出功率为20W。卫星

6、对某地球站的发射（11GHZ）天线增益为30dBi，该链路损耗为206dB（含大气影响在内）。转发器采用FDMA方式支持500个BPSK话路信号的传输（一个话路/载波），每话路编码后速率为50kb/s，其等效噪声带宽为50kHZ。若地球天线增益为40dBi，噪声温度为150k。试计算：（1）卫星转发器输出的每话路功率；0.04W/路=-14dBW/路（2）地球站接收的每路BPSK语音信号的C/N（假定卫星发射的信号是无噪声）；地球站接收载波功率 C=-14.0-206+30+40=-150dBW地球站输入端噪声功率 N=-228.6+10lg150+10lg50K=-159.8dBW（3）信号

7、门限为6dB，余量为多少？余量=9.8-6.0=3.8dB3.17某C频段（频率为6.10GHz）地球的天线增益为54dBi，发射功率为100W。卫星接收天线增益为26dBi，与地球站的距离是37500Km。转发器等效噪声温度为500K，带宽为36MHz，增益为110dB。试计算：（1）链路传输损耗（含2dB附加损耗）；（2）转发器输入噪声损耗；（3）转发器输入C/N；（4）转发器输出（信号）功率。链路路损耗耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB 噪声功率噪声功率 N=228.6+10lg500+10lg36M=126.0dBW 转发器器输入入载波功率波功率

8、 C=10lg100+54+26201.6=101.6dBW 载噪比噪比 C/N=24.4dB 卫星星发射功率射功率 110101.6=8.4dBW或或6.9W3.18某LEO卫星采用多波束天线，每波束（对覆盖中心的）增益为18dBi。卫星下行链路工作在2.5GHz的频率，发射功率为0.5W。地面终端位于波束的覆盖边缘（接收功率较中心区低3dB），距卫星2000Km。若地面终端天线增益为1dBi，试计算接收信号功率为多少？若地面终端的噪声温度为260K,信道带宽为20KHz，试计算接收端载噪比C/N。链路传输损耗 L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收载波功

9、率 C=10lg0.5+(183)+1166.4=153.4dBW地球站噪声功率 N=228.6+10lg260+10lg20K=161.5dBW载噪比 C/N=8.1dB多址技术4.3 卫星网上行链路接入采用FDMA，且每个地球站以2.048Mb/s的E1速率发送。试计算：（1）为了在卫星上达到Eb/n0=14dB，要求上行链路载噪比C/n0；（2）为 了 达 到 所 需 的 C/n0，地 球 站 的 EIRP应 为 多 少？假 定 卫 星 的G/T=8dB/K,上行链路损耗为210dB。可得：EIPR=50.51dBW在TDMA网络中，若业务突发的报头和参考（基准）突发都需要560bit，

10、突发之间的保护间隔等效为120bit，给定一帧内有8个业务突发和一个参考突发，帧的总长度等效为40800bit，试计算帧效率。若帧周期为2ms，语音信道的比特速率为64kb/s,计算可承载的等效语音信道数。一帧内：1个参考突发，8个业务突发 一帧内开销比特：560（参考突发）+9 120（9个保护时隙）+8 560（8个报头）=6120bit 效率=（408006120）/40800=0.85；承载的信息速率:（408006120）/0.002=17.34Mb/s承载的信道数:17340/64=270.94.5假定信息数据流的信号频谱成形滚降因子为0.2，并采用QPSK调制。通过一个36MHz

11、的转发器传输，其最大的比特速率为多少？4.6一个14GHz的上行链路，其总的传输损耗为212dB，地球站上行链路天线增益为46dBi，卫星的G/T值为10dB/K，要求的上行链路信噪比Eb/n0为12dB。若采用FDMA方式，计算传送一条E1（2.048Mb/s）信号的地球站发射功率为多少？若采用TDMA方式，下行链路的信息速率为82.048Mb/s，上行地球站所需的发射功率。R提高8倍，使所需的EIRP提高9.03dBP=48.5146=2.51dBW（1.78W）4.10若CDMA系统的处理增益为255，要求接入系统的每条信道的信噪比为9dB。假定系统的高斯噪声干扰可以忽略，最大允许的接入

12、信道数是多少？若高斯噪声干扰电平与系统（接入信道数最大时）的多址干扰电平相同，此时允许接入系统的最大信道数又是多少？无高斯噪声时，n=32有高斯噪声时，n=16多址技术4.3卫星转发器带宽为36MHz，饱和EIRP值为27dBW。地面站接收机C/T值为30dB/K，全部的链路损失为196dB。转发器有多个FDMA载波，每个载波3MHz带宽。转发器有6dB功率“压缩”（back-off）。计算单载波情况下的下行链路C/N值，并比较有么有功率“压缩”下该FDMA系统中可以容纳的载波数。假设可以忽略上行链路噪声和交调噪声，只考虑单载波时的C/N值。C/N=EIRP+G/T-L-K-B=27+30-1

13、96+228.6-10log36000000=14dBK=3星载和地球站设备5.3试计算星载3m、C频段（4GHz）天线的半功率波束宽度。如果天线波束指向星下点，请问它能覆盖多大面积？5.4静止卫星正对整个地球的覆盖波束宽度为217。若卫星工作频率为4GHz，试计算卫星提供全球覆盖的天线直径是多少？天线增益是多少？可得D=0.154m试计算接收天线为0.5m时所需的卫星EIRP。系统参数假定如下：（1）频率为12GHz，卫星至接收机距离为39000km；（2）链路附加损耗5dB（含馈线损耗、雨衰等余量）；（3）接收机噪声温度为200K，天线效率为0.55；（4）一套广播数字视频节目的典型传输速

14、率为6Mb/s，所需的接收信噪比为8.5dB（误码率10-4，含1dB设备不理想的损失与1dB余量）。所需的接收载波功率C=8.5+67.8-228.6+23=-129.3dBEIRP=-129.3+210.8-33.4=48.1dB5.6对于弯管式转发器，如果要求全链路的信噪比固定不变，那么在确定了上行链路信噪比之后，所需的下行信噪比也就随之确定。当全链路信噪比为7dB时，试计算作为下行信噪比（横坐标）函数的上行信噪比（纵坐标）的曲线。下行信噪比的取值范围为7.220dB。5.12某静止通信卫星的遥测系统对太空舱上100个传感器的样本数据进行轮流采集，数据以每样本8bit的TDM帧格式（并附加200bit的同步和状态信息）回传地面。若传输速率为1kb/s，采用BPSK调制方式，请问：（1）要完成100个传感器一轮采样的全部数据传输，需要多长时间？（2）将长度为40000km的链路传播延时考虑在内。当太空舱某传感器数据发生变化时，地面控制站可能最长要等待多少时间才能获得该信息？解：一帧比特数:200+8 100=1000 以1Kb/s速率传送一帧(即100个传感器一轮采样数据)的时间为1s。一轮采样的时间为1s，40000km距离的传输时间为0.133s。因此，当太空舱某传感器数据发生变化时，地面控制站可能要等待1.133s之后才能获得该信息。