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卫星通信链路设计方法与实例研究

张婉丽

【摘要】卫星通信链路设计是指根据卫星通信系统网络结构和业务需求所提出的

卫星网络的可用度和误比特率等性能要求,对卫星链路进行设计和计算,以确定卫星

地面站的天线口径、发射功率,以及载波特性的方法.文章对卫星链路设计基本概念

和方法进行了介绍,并通过一个实例介绍了一款链路设计的软件,对卫星通信网络规

划设计工作具有较强的实际指导意义.

【期刊名称】《无线互联科技》

【年(卷),期】2017(000)003

【总页数】4页(P7-10)

【关键词】卫星通信;链路设计;Satmaster

【作者】张婉丽

【作者单位】四川通信科研规划设计有限责任公司,四川成都610041

【正文语种】中文

对于卫星通信系统来说，空间段的成本是系统运营过程中的主要开销。如何更加有

效地使用卫星转发器，降低设备成本和系统运营成本，提高系统工作的可靠性，使

系统简单易用，是卫星通信系统设计中最重要的工作。合理化的卫星链路设计，可

以使卫星通信系统的有效性、可靠性和经济性达到最优。

卫星通信链路设计包括两方面的任务：一是对线路进行评估，即根据已确定的卫星

转发器及地面站的参数，计算地球站能得到的载噪比以及相应的发射EIRP；二是

对设备配置进行估算，即根据已确定的卫星转发器及接收机的基本参数，确定地球

站的天线尺寸、发射功率等。实际工程中，这两方面的任务是相互交汇的。

在设计一个通信系统时，最主要的工作是根据链路参数确定系统的通信体制和设备

配置，所以，卫星链路设计的工作也就是确定编码方式、调制方式、功放输出功率

和天线口径。这4个要素会有多种满足要求的组合，链路设计的任务就是要根据

系统设计要求和原则等筛选出最优的组合。

2.1调制方式

调制的目的是对信息进行压缩，使传输速率增大，提高信道的利用率。

尽管新的调制方式不断出现，但目前卫星地球站的数字通信设备中使用的调制方式

仍主要是数字调相，其中主要包括以下几种：BPSK，QPSK，MSK，OQPSK，

16QAM等。

调制因子=log2（相位）

高阶调制方式比低阶调制方式有更高的效率，能够节省频带资源，但付出的代价是

需要增加射频的功率。

2.2信道编码

信道编码的目的是对信息进行纠错，以提高信道传输的有效率，但增加了冗余信息，

使传输速率降低。

常用的编码技术有：卷积码-维特比译码（常用FEC方式1/2，2/3，3/4，5/6，

7/8）。

Reed-Solomon编码（简称RS编码）与卷积码（维特比译码）构成双层级联码

（如DVB业务）。

Turbo编码（TurboProductCoding）：一种新型FEC技术，可得到更高的编

码增益或占用更少的带宽。

高效率的编码方式可以更节省功率，但付出的代价是增加了编码开销，需要更大的

频带。因此必须将调制方式和编码方式合理地结合起来，才能达到最佳的频带利用

率和合理的射频功率要求。

2.3卫星通信中的3种速率和两种带宽

一般的数字卫星传输链路如图1所示。

由图1可见，卫星通信传输链路中涉及3种速率和两种带宽，分别为：

（1）信息速率（Rb）：原始的二进制信息比特流，单位为bps。信息速率Rb是

原始的模拟信号经过信源编码，完成模/数转换和数字压缩后，得到的二进制信息

比特流速率。

（2）传输速率（Ri）：信道中实际传输的比特流，单位为bps。传输速率Ri是二

进制信息比特流经过信道编码，加入了纠错码后，得到的在数字信道中传输的比特

流。

传输速率=信息速率/（FEC码率×Rs码率）

（3）符号速率（Rs）：信道中实际传输的码元流，单位为symbol/s或sps。符

号速率Rs是经过调制器对信息进行数字调制，提高信道的传输效率。

符号速率=信息速率/（FEC码率×Rs码率×调制因子）

（4）噪声带宽。考虑了信道滤波器的升余弦滚降特性系数，信号的有效传输带宽，

即噪声带宽。

噪声带宽=符号速率×滚降因子（一般为1.2）

（5）分配带宽。对于一个频分多址（FDMA）的卫星通信系统，为了防止和减少

相邻信道之间的干扰，各载波之间要留出一定的频率间隔余量，因此，计算载波占

用转发器带宽时，必须将理论带宽乘以带宽分配因子，才能得到实际的分配带宽。

分配带宽=符号速率×分配因子（一般为1.4）