卫星通信第6章宽带卫星通信.ppt

f的下限 首先给出以下假定条件： 点波束天线服从高斯特性 地球表面的曲率忽略不计 理想信道，不计衰落 终端采用功率控制技术 如图6-7所示 天底小区的角度为 所以其他小区的干扰信号在天底小区天线处的增益（用距离d作为参数）为 其中S为点波束天线的隔离度，因为hd,hR，上式可以化简为 由于使用了功率补偿技术，干扰信号的功率的增加量为 所以其他小区的干扰因子f为 (x0,y0)是指干扰信号所在小区的中心坐标 S=3时，积分项的结果为 所以 根据(6-31)和(6-32)可知，f与卫星的高度h和电波束天线的幅角θS无关 对于陆上CDMA系统，f一般为0.44，这说明卫星系统中其他小区的干扰更为严重 下图是不同情况下f的取值 无线小区的用户数量 根据上述分析，总的信道干扰为： CDMA系统的带宽为，信号功率为，所以干扰信号功率谱密度为 如果考虑热噪声，总的功率谱密度为：，根据(5.74)可得单个CDMA载波可容纳的用户数为 假定每一个点波束天线使用相同的频段(K=1)，并且CDMA载波的个数T也相同（MF-CDMA：多频CDMA）。也就是说，每一个小区占据着同样的带宽，具有相同的容量。如果卫星带宽Bsat（等于小区带宽Bc）给定，根据(5-81)(5-82)每个小区的用户数量为 在上式中，如果信号功率与热噪声功率相等(Li=N0) ，并且忽略保护频带Bg，令α=0.5 与TDMA相比，CDMA的带宽利用率更高。 CDMA可以在所有的小区利用相同的频带，但是相邻的小区之间不能够使用相同的PN码。因而需要具有良好的互相关特性的码组。 下行链路中的同信道干扰是由本卫星或其他卫星中同时传输的点波束天线的同频信号引起的 6.3 下行链路的同信道干扰 用户终端接收到的信号能量为C，干扰总能量为I，则信噪比为 6.3.1 FDMA和TDMA系统下行链路中的同信道干扰 我们作如下假定： 点波束天线服从高斯特性 理想信道 只考虑同一颗卫星上的点波束天线的干扰。此时有用信号和干扰信号传输路径相同，因此信号衰减等大 不同点波束天线的发送的传输功率相等。 用户接到的信号增益为 忽略地球表面的曲率，干扰信号的增益 取决于用户到干扰点波束天线对应小区的 中心的距离。下表给出了K=3和K=4时， 该距离的大小 根据(6-12)，得到干扰信号相对于自身点波束信号中心的角度 根据(6-9)，得到干扰信号的增益 如果只考虑最强的干扰信号，则K=3时的 信噪比为 K=4时的信噪比为 在TDMA和FDMA系统中，与上行链路的信噪比相比，下行链路同信道干扰对有用信号的影响要小得多。因而在TDMA系统中，可以选择K=4，在FDMA系统中，可以选择K=7 6.3.2 CDMA系统下行链路中的同信道干扰 在CDMA系统的下行线路中，所有的信号是被同一个源（一颗卫星）发出的，因而可以很容易的实现同步，信号之间完全正交。所以一颗卫星的所有用户之间不存在同信道干扰（但是相邻卫星之间可能还是存在干扰）。 而且，通过插入导频音的方法，在终端处可以使用相干检测，所以允许终端在较低的信噪比条件下工作。 综上，如同TDMA系统一样。CDMA系统下行链路的同信道干扰比上行链路要小得多 6.4 卫星蜂窝系统的带宽需求和业务容量 6.4.1 总系统带宽 固定信道分配的系统 对于FDMA或TDMA系统来说，即对每一小区分配一固定的载波，对CDMA，即分配固定的扩展码给每个小区。带宽需求可以Bsat=K*Bc表达。 对于LEO/MEO卫星系统，为了达到无逢覆盖的要求，相邻的覆盖区通常都存在一定程度上的重叠。在两颗卫星相互重叠的覆盖区域内，分属两颗卫星的两个波束在地球表面的地理位置区域有可能完全相同。在这两个波束内使用相同的频率会造成严重的同信道干扰。因此，必须在频率上对两颗卫星的波束进行分割。 假如卫星系统只有一个轨道平面，多颗卫星在该轨道上运行，那么只需要对前后相邻的卫星进行分割，不相邻的卫星虽然也有可能形成同信道干扰，但一般比较小。 如果一个轨道面上的卫星数为偶数个，则可将总的频率资源分成两部分，轨道上相邻的卫星交替使用这两套频率。如图6.5所示。 如轨道上的卫星数目为奇数，也可将总频率资源分成两部分，此时，每颗卫星的前半部分波束使用第一组频率，而后半部分使用另一组频率。如图6.6所示。 在此两种情况下，每颗卫星都可使用一半的总带宽，每一组频率被使用的次数也相同。复用因子均为Ks=2，考虑到卫星内的小区频率复用因子K后，总的复用因子为K*Ks=2K。 如果卫星系统中有两个不同倾角的倾斜轨道，则每个轨道上的每颗卫星在其运动过程中有可能与另一轨道上的任意一颗星构成相邻关系，因此，需要用不同的频率来分隔这两个轨道面。如果系统中有多个不同倾角的倾斜轨道，那么，每一个轨道必须独用一组频率。在此情况下，频率