1、基于Matlab的衛(wèi)星中繼通信鏈路仿真*摘要：衛(wèi)星通信是地球上的無(wú)線電通信站利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信，衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)方式有透明轉(zhuǎn)發(fā)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)。本文基于matlab軟件平臺(tái)，對(duì)地靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)中衛(wèi)星中繼地球站發(fā)送數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程仿真，并給出接收信息BER線。關(guān)鍵字：衛(wèi)星中繼；Matlab仿真；BER線中圖分類號(hào)：O121.8;G5581引言衛(wèi)星信道的特點(diǎn)是：可用頻帶寬、功率受限、干擾大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信號(hào)調(diào)制方式，并要求有較強(qiáng)的信號(hào)糾錯(cuò)能力，對(duì)帶寬要求不是特別高。因此DVB-S采用前向糾錯(cuò)（FEC）（包括VWrbi編碼、交織、RS編碼及加擾等

2、電路）、正交移相鍵控（QPSK調(diào)制的信道處理方式，然后饋給衛(wèi)星鏈路。接收時(shí)進(jìn)行相反的處理。本文對(duì)衛(wèi)星工作過(guò)程進(jìn)行仿真，得到信號(hào)的BER曲線，從而知道可靠傳輸所需發(fā)射功率。2系統(tǒng)模型及仿真2.1 建模假設(shè)本文中所設(shè)計(jì)的衛(wèi)星中繼鏈路中中繼衛(wèi)星為GEO同步軌道衛(wèi)星，采用Ku頻段，6個(gè)地球站采用FDMA通過(guò)衛(wèi)星向另外一個(gè)地球站發(fā)送信息：上行載波中心頻率為14253MHz下行載波中心頻率為12028MHz載波間隔為10MHz?發(fā)送地球站與衛(wèi)星之間的距離為：399954000040005400104001540020km?衛(wèi)星和接收地球站之間的距離是42000km?衛(wèi)星的EIRP是56dBW天線增益為30

3、dB?地球站的天線增益為32dB?信道模型采用AWGN基于以上條件，本文將給出對(duì)地靜止衛(wèi)星中繼地球站發(fā)送信息的完整過(guò)程，并給出某個(gè)發(fā)送地球站的信息在接收地球站的BER曲線。2.2 系統(tǒng)模型及結(jié)果2.2.1 透明轉(zhuǎn)發(fā)該通信鏈路設(shè)計(jì)思路為：信源一比特流-調(diào)制（QPSK一頻分復(fù)用一上變頻-AWGN道-衛(wèi)星接收透明轉(zhuǎn)發(fā)-AWGN道一下變頻一判決一解調(diào)（DQPSK盧比特流。得到某個(gè)發(fā)送地球站的信息在接收地球站的BER曲線，如下圖所示:-2透明轉(zhuǎn)發(fā)BER曲線10-.-O-O-o-OT-T-REB率碼誤X:1.761Y:0.00032X:0Y:0.002783X:3.01Y:5.9e-05,5OWbd率功身

4、發(fā)為了更好描述零值，用以下曲線描述:透明轉(zhuǎn)發(fā)BER曲線x10X:0Y:0.0027832.5REB率碼誤1.5X:1.7610.5Y:0.00032X:3.01Y:5.9e-05-L-451015發(fā)射功率dbW2025302.2.2譯碼轉(zhuǎn)發(fā)該通信鏈路設(shè)計(jì)思路為：信源一比特流-調(diào)制（QPSK一頻分復(fù)用一上變頻-AWGN道-衛(wèi)星接收譯碼轉(zhuǎn)發(fā)-AWGN道一下變頻一判決一解調(diào)（DQPSK盧比特流。得到某個(gè)發(fā)送地球站的信息在接收地球站的BER曲線，如下圖所示-210譯碼轉(zhuǎn)發(fā)BER曲線X:0Y:0.002241LoT-ooo111Reb率碼誤X:1.761Y:0.000259X:3.01Y:3.4e-05

5、I5Ci1.52.53.5發(fā)射功率dbW為了更好描述零值,用以下曲線描述:-3x102.5譯碼轉(zhuǎn)發(fā)BER曲線X:0Y:0.002241511Reb率碼誤0L0X:1.761Y:0.000259X:3.01Y:3.4e-05Ii1iJ1J-I151015202530發(fā)射功率dbW2.2.3兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式對(duì)比透明轉(zhuǎn)發(fā)與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)BER曲線X:0Y:0.002241-31000.511.53X:1.761Y:0.00032X:3.01Y:3.4e-05X:3.01Y:5.9e-05X:1.761Y:0.0002592.5發(fā)射功率dbWX:0Y:0.002783O1REB率碼誤5-O藍(lán)色為透明轉(zhuǎn)發(fā)紅色為譯

6、碼轉(zhuǎn)發(fā)3.54.53結(jié)論由圖可以看出,SN砒大，BE砒低，通信的可靠性越高;譯碼轉(zhuǎn)發(fā)比透明轉(zhuǎn)發(fā)更可靠。附錄1：鏈路仿真源代碼透明轉(zhuǎn)發(fā):p=12481632641282565121024;%發(fā)射功率dup=40005;%上行距離fup=14253;%上行載波中心頻率%dup=399954000040005400104001540020;%fup=142281423814248142581426814278;%數(shù)值差異很小忽略上行自由空間損耗FSLup=32.4+20*log(dup)/10g(10)+20*log(fup)/10g(10);%增益h1=sqrt(10A3.2*10A3.2/(10

7、A(FSLup/10);%fdo=12028;%下行載波中心頻率FSLdo=32.4+20*log(ddo)/10g(10)+20*log(fdo)/10g(10);%下行自由空間損耗h2=sqrt(10A5.6*10A3.2/(10A(FSLdo/10);%56dB增益N0=1.38*10A(-23)*80*60000000;%噪聲功率BER=zeros(1,11);forkk=1:11num=500000;pt=p(kk);erro=0;whilenumnum=num-1;infor=randi(01,1,12);d=g2(infor,12);fork=1:6fort=1:120x(k,t

8、)=d(k)*exp(j*2*pi*(14228+10*(k-1)*t/1200);endends1=x(1,:)+x(2,:)+x(3,:)+x(4,:)+x(5,:)+x(6,:);%以上發(fā)射前的信號(hào)n1=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),complex);y=sqrt(pt)*h1*s1+n1;%以上衛(wèi)星接收到的信號(hào)n2=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),complex);fort=1:120%上行載波頻率變?yōu)橄滦休d波頻率yy(t)=y(t)*exp(j*2*pi*(fdo-fup)*t/1200)/sqrt(pt*h1A2+N0);end

9、s2=h2*yy+n2;%以上地球站接收到的信號(hào)fort=1:120s3(t)=s2(t)*exp(-j*2*pi*12003*t/1200);endxxx=sum(s3(:);%選擇性接收第一個(gè)地球站的信號(hào)%判決shuzhixiabiao=min(abs(angle(xxx)-pi/43*pi/4-pi/4-3*pi/4);infor2=fix(xiabiao-1)/2)mod(xiabiao-1),2);%判決為infor2ifinfor2(1)=infor(1)erro=erro+1;endifinfor2(2)=infor(2)erro=erro+1;endendBER(kk)=err

10、o/1000000;endsemilogy(10*log(p)/10g(10),BER,b);holdon譯碼轉(zhuǎn)發(fā)：p=12481632641282565121024;%發(fā)射功率dup=40005;%上行距離fup=14253;%上行載波中心頻率%dup=399954000040005400104001540020;%fup=142281423814248142581426814278;%數(shù)值差異很小忽略上行自由空間損耗下行自由空間損耗FSLup=32.4+20*log(dup)/10g(10)+20*log(fup)/10g(10);%h1=sqrt(10A3.2/(10A(FSLup/10

11、);%增益ddo=42000;%下行距離fdo=12028;%下行載波中心頻率FSLdo=32.4+20*log(ddo)/log(10)+20*log(fdo)/log(10);%h2=sqrt(10A5.6/(10A(FSLdo/10);%56dB增益N0=1.38*10A(-23)*80*60000;%噪聲功率BER2=zeros(1,11);forkk=1:11num=500000;pt=p(kk);erro=0;whilenumnum=num-1;%infor1=randint(1,2);%infor2=randint(1,2);%infor3=randint(1,2);%infor

12、4=randint(1,2);%infor5=randint(1,2);%infor6=randint(1,2);infor=randi(01,1,12);d=g2(infor,12);fork=1:6fort=1:120x(k,t)=d(k)*exp(j*2*pi*(14228+10*(k-1)*t/1200);endends1=x(1,:)+x(2,:)+x(3,:)+x(4,:)+x(5,:)+x(6,:);%以上發(fā)射前的信號(hào)n1=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),complex);y=sqrt(pt)*h1*s1+n1;%以上衛(wèi)星接收到的信號(hào)fort=1:120

13、y2(t)=y(t)*exp(-j*2*pi*14228*t/1200);%下變頻ends2=sum(y2(:);%選擇性接收第一個(gè)地球站的信號(hào)%判決shuzhixiabiao=min(abs(angle(s2)-pi/43*pi/4-pi/4-3*pi/4);informa=fix(xiabiao-1)/2)mod(xiabiao-1),2);aa=g2(informa,2);fort=1:120y3(t)=aa*exp(j*2*pi*12003*t/1200);endn2=wgn(1,120,10*log(N0)/log(10),complex);y4=h2*y3+n2;%以上地球站接收到

14、的信號(hào)fort=1:120y5(t)=y4(t)*exp(-j*2*pi*12003*t/1200);ends3=sum(y5(:);%選擇性接收第一個(gè)地球站的信號(hào)%判決shuzhixiabiao=min(abs(angle(s3)-pi/43*pi/4-pi/4-3*pi/4);infor2=fix(xiabiao-1)/2)mod(xiabiao-1),2);%判決為infor2ifinfor2(1)=infor(1)erro=erro+1;endifinfor2(2)=infor(2)erro=erro+1;endendBER2(kk尸erro/1000000;endsemilogy(10*log(p)/10g(10),BER2,b);holdonQPSK代碼：functiond=g2(bit,Nc)A=exp(j*pi/4)00;exp(j*3*pi/4)01;exp(-j*3*pi/4)11;exp(-j*pi/4)10;fork