随着星链的火爆,移动卫星通信正式进入到我们的生活,那移动卫星通信与传统通信有什么不同吗?本文来讲一下卫星通信的指标与传统通信的区别与联系。
卫星通信和传统通信一样,分为中继卫星(基站),移动终端(手机)。
卫星通信传输链路和移动通信一样包括上行链路,下行链路。卫星通信链路从信源开始,通过编码调制、上变频、放大,天线经过空间传播到卫星接收天线(此过程为上行),通过卫星转发和卫星发射天线,经过空间传播到地面接收天线,再经过LNA、下变频、解调、解码(此过程为下行),完成整个链路的闭环。
卫通通信与传统通信相同的地方是,都是通信,卫星通信一般都是数字调制方式,对终端和卫星同样考察设备的发射功率、灵敏度、关注设备的传输速率。
不同的地方在于,卫星和卫星通信终端有一些专属的指标。
1.传播损耗
自由空间传输损耗
在计算一组设备的通信距离时,我们常用的就是自由空间传输损耗
损耗的公式是:
Loss=32.44+20logd(km)+20logf(MHz)
对于卫星通信来说,除了自由空间损耗,还需要考虑大气损耗和雨衰。
大气吸收损耗主要体现在水汽对电磁波的吸收,对于频率小于10GHz的切天线仰角大于5°的大气吸收可以忽略不计。30GHz的毫米波信号在海平面的大气衰减大概是0.1 dB/km.随着高度的上升,空气逐渐稀薄,大气衰减也明显降低。
大气衰减主要体现在天线仰角和频率上。
如上图所示,在30GHz左右,星地通信信道的总大气衰减,在3 – 4 dB。
降雨衰减对电磁波的影响更大一些,主要体现在下雨大小和时间对通信中断的影响,一般都是统计当地因为雨衰引起通信中断的概率。
所以传播损耗包含三个部分:链路损耗+大气损耗+雨衰
2.链路预算分析
传统通信是根据信噪比来估算信道的通信质量,发射端的信噪比达到接收端高于接收机最低要求信噪比,那么链路通信就是正常的。
而卫星通信是通过载噪比来衡量信道的通信质量的。
载噪比为C/N
载噪比的计算
在计算载噪比之前,需要了解几个重要参数
有效全向辐射功率EIRP
有效全向辐射功率就是设备发出的功率加上天线的增益
即EIRP=P+Gt, P 为发射机的发射功率,Gt为发射机天线的增益
那么到达接收机的功率为:
Pr=P+Gt-LS
LS为电磁波在空间链路的损耗
在卫星通信链路中,外部噪声和天线损耗噪声会混在一起送给接收机
在T温度下,接收机的输入噪声系数为NF,假设其等效噪声温度为T0,则噪声因子F为
F=1+T0/T ,NF=10logF
则T0=(F-1)T=(10NF/10-1)T
接收系统的等效噪声温度Te=T0+T=(10NF/10-1)T+T
接收机品质因素G/T,也称为接收机的有效载荷
G/T=Gr-10log(Te)
接收机
Gr为接收机的天线增益,Te为接收系统的等效噪声温度。
载噪比的计算
载噪比的定义是载波和系统的噪声功率的比值
取对数等于
C/N=Pr+G/T-10log(k)=P+Gt-LS+Gr-10log(kBT)
T为接收系统的等效噪声温度。
理解以上概念就可以就算整个链路的指标预算了
最后的话
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