綜合仿真的衛(wèi)星通信論文范文

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1信道特性專項仿真

1.1幅頻及群時延特性衛(wèi)星通信系統(tǒng)信道傳輸特性的系統(tǒng)函數(shù)可以表示為：在仿真中，通過調(diào)整∑h（k）的參數(shù)獲得相應(yīng)的幅頻響應(yīng)畸變特性，k必須選取大于0的正整數(shù)，以保證線性相位特征［4，5］。信道群時延響應(yīng)是相位頻率響應(yīng)的導數(shù)，用于表示相位頻率響應(yīng)的畸變程度，在信道頻帶的邊緣由濾波器過渡帶抑制變化引起的相位畸變尤其嚴重。式（1）中，θ（w）為相位頻率響應(yīng)。實際信道中的群時延響應(yīng)是非線性的，當非單一信號傳輸時必然引起信號畸變。在傳輸數(shù)據(jù)速率高、碼元周期短及頻帶寬的情況下，群時延畸變的影響就比較明顯。一般來說，帶內(nèi)群時延分為拋物線群時延、線性群時延以及波動群時延。假定其他信道參數(shù)為理想的情況下，帶寬36MHz衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器典型幅頻特性仿真條件如表1所示，仿真結(jié)果如表2所示。假定其他信道參數(shù)為理想情況下，分別仿真了10MHz和36MHz兩個轉(zhuǎn)發(fā)器的拋物線群時延特性對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器典型拋物線群時延特性仿真條件如表3所示，仿真結(jié)果如表4所示。

1.2相位噪聲理想情況下，衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的本振輸出信號的頻譜應(yīng)該是一根無限窄的譜線。但是在實際的通信系統(tǒng)中，由于射頻硬件（比如振蕩器）不是理想的，因此振蕩器產(chǎn)生的載波也不是理想的，表現(xiàn)為相位不穩(wěn)定（即相位噪聲）。式中，θ（t）為一個隨機過程，這種本地振蕩器的頻譜不再是期望的在頻率ω0處的一根線。由于相位噪聲的存在，由這樣的本振生成的載波信號的頻譜將被展寬，帶有相位噪聲的載波的功率譜形狀如圖2所示。為了便于分析和對數(shù)字通信系統(tǒng)進行仿真，可用一個維納隨機過程作為相位噪聲的模型。它是一個零均值的高斯隨機變量。Δn的方差決定了隨著頻率的增加，載波相位噪聲下降的速度。相位噪聲采用在頻域模擬的方法，為了使仿真相位噪聲情況更為接近實際的相位噪聲，按分辨率1Hz產(chǎn)生數(shù)字相位噪聲。假定其他信道參數(shù)為理想情況下，仿真了3種相位噪聲對衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能的影響，仿真條件如表5所示。仿真發(fā)現(xiàn)在相位噪聲值1的情況下會出現(xiàn)誤碼平臺，在相位噪聲值2和相位噪聲值3的情況下，傳輸性能損失小于0．2dB2．3非線性失真功率放大器的非線性失真會引起調(diào)制信號幅相特性的變化，在接近飽和點工作時影響最大。星上功率放大器（行波管放大器，TWTA）是一個非線性器件，該器件將引起包括幅度（AM／AM）和相位（AM／PM）在內(nèi)的非線性失真。如果輸入信號表示為。

2綜合仿真及系統(tǒng)指標建議

假設(shè)功率放大器在不同非線性工作點的群時延特性、幅頻特性和相位噪聲特性是一致的，選擇帶寬36MHz衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，依據(jù)上述仿真參數(shù)對信道群時延特性、幅頻特性、相位噪聲特性和非線性失真進行綜合仿真。將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的放大器的輸入功率相對飽和點回退10dB，保證功率放大器工作在近似線性狀態(tài)。對衛(wèi)星信道的群時延特性、相位噪聲特性及幅頻特性進行綜合仿真，仿真結(jié)果表明，當誤碼率1×10－6時傳輸性能損失約11dB。將轉(zhuǎn)發(fā)器的放大器的輸入功率相對飽和點回退0dB（即飽和）、2dB、5dB和10dB時，綜合仿真衛(wèi)星通信系統(tǒng)的群時延特性、相位噪聲特性、幅頻特性對系統(tǒng)傳輸性能的影響，仿真結(jié)果如表7所示。參考綜合仿真結(jié)果，對系統(tǒng)指標分配提出如下建議：當轉(zhuǎn)發(fā)器的功率放大器工作于飽和點時，接收機射頻指標在中頻指標的基礎(chǔ)上增加大于2．3dB；在功率放大器的輸入功率回退2dB的情況下，接收機射頻指標在中頻指標的基礎(chǔ)上增加大于1．6dB；在功率放大器的輸入功率回退5dB的情況下，接收機射頻指標在中頻指標的基礎(chǔ)上增加大于1．3dB；在功率放大器的輸入功率回退10dB的情況下，即在功率放大器工作于線性狀態(tài)下，接收機射頻指標應(yīng)在中頻指標的基礎(chǔ)上增加大于1．1dB。

3結(jié)束語

設(shè)計了衛(wèi)星通信系統(tǒng)仿真模型，為分析衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳輸特性提供了有效方法。由仿真結(jié)果可以看出，當幅頻響應(yīng)的帶內(nèi)波動小于1dB時，幅頻特性對傳輸性能的影響可以忽略不計；群時延特性對寬帶信號傳輸性能的影響要大于對窄帶信號傳輸性能的影響；當系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼平臺時，應(yīng)當分析相位噪聲的指標是否滿足系統(tǒng)要求；當功率放大器的入口功率小于飽和輸入功率約5dB時，放大器的非線性失真特性不會影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)的傳輸性能；射頻傳輸性能相對中頻傳輸性能至少有1．1dB的損失。

作者：張金貴單位：中國電子科技集團公司第五十四研究所