卫星通信导论习题答案解析

完美WORD格式整理分享第1章题解1.2①T=100.45minV=7.4623km/s②T=114.08minV=7.1523km/s③T=358.98minV=4.8809km/s④T=718.70minV=3.8726km/s⑤T=1436.1minV=3.0747km/s1.4①84231km，281ms②160ms③37500km第2章题解2.1（1）188.23dB,187.67dB(2)200.00dB,195.97dB(3)207.20dB,205.59dB(4)213.98dB,209.73Db2.2d=37911km03.39fL=199.58dB2.5G/T=32.53dB/K2.6馈线输入端105.0105.0010110LNAATTTT=171°KLNA输入端LNAATTTT105.00105.0101110=153°K2.73×2110W/Hz217°K2.8完美WORD格式整理分享EIRP=48dBWG/T=2.4dB/K2.9(1)30.9dBi；39.4dBi；48.9dBi(2)38.2dBi4.8m(KT2900)2.103.0dB噪声系数的噪声温度为0.9950T=288.6K(KT2900)3.1dB噪声系数的噪声温度为1.0420T=302.2K(KT2900)2.1144.6+31.5+100+3=179K2.12噪声温度为41.01.010500010029010111050199.8K2.13EIRP=47dBW2.14(1)03981.001585.01011014.18.1CNC/N=12.5dB(2)002328.0003981.0006309.01011014.22.2CN于是，所需的上行C/N=26.3dB2.15(1)链路损耗L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB(2)卫星转发器输入功率C=20+54-199.6+26=–99.6dBW卫星转发器输出功率C=110–99.6=10.4dBW=11W(3)N=–228.6+10lg500+10lg36M=–126.0dBW(4)C/N=26.4dB2.16(1)卫星转发器发射的每路功率为–14dBW/路=0.04W/路完美WORD格式整理分享(2)地球站接收载波功率C=–14.0–206+30+40=–150Dbw地球站输入端噪声功率N=–228.6+10lg150+10lg50K=–159.8dBW载噪比C/N=9.8dB(3)余量=9.8–6.0=3.8dB2.17(1)链路损耗L=92.44+20lg38500+20lg12.2=205.9dB(2)接收天线增益G=10lg0.55202459.05.0=33.5dBi接收载波功率C=10lg200+34–3+33.5–205.9–1=–119.4dBW(3)噪声功率N=–228.6+10lg110+10lg20M=–135.2dBW(4)C/N=15.8dB余量5.8dB(5)强降雨时接收载波功率C=–119.4–2=–121.4dBW噪声功率N=–228.6+10lg260+10lg20M=–131.5dBW载噪比C/N=10.1dB余量0.1dB2.18(1)链路损耗L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB(2)噪声功率N=–228.6+10lg500+10lg36M=–126.0dBW(3)转发器输入载波功率C=10lg100+54+26–201.6=–101.6dBW载噪比C/N=24.4dB(4)卫星发射功率110–101.6=8.4dBW或6.9W2.19链路传输损耗L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收载波功率C=10lg0.5+(18–3)+1–166.4=–153.4dBW地球站噪声功率N=–228.6+10lg260+10lg20K=–161.5dBW载噪比C/N=8.1dB第3章题解完美WORD格式整理分享3.2由图3-3得输入回退6dB；由图3-4得输出回退3dB。3.3（1）77.11dBHz（2）41.51dBW3.4（2）一帧内：1个参考突发，8个业务突发一帧内开销比特：560（参考突发）+9120（9个保护时隙）+8560（8个报头）=6120bit效率=（40800−6120）/40800=0.85；（3）承载的信息速率:（40800−6120）/0.002=17.34Mb/s承载的信道数:17340/64=270.93.5sMbmBRIFb/602.0136213.6(1)LkGTRnEEIRPbb0=12+63.11−10−228.6+212=48.51dBWTFP=48.51−46=2.51dBW（1.78W）(2)54.114654.57TTPdBW（14.26W）（bR提高8倍，使所需的EIRP提高9.03dB）3.7(1)C/N=34-201-75.6+228.6+35=21.0dB由回退带来的允许接入的5MHz带宽的载波数为25.436106.0K(2)设36MHz带宽内最多容纳6个5MHz带宽的载波。由图3-4可得:输出回退6dB相当于输入回退8dB。由图3-3得6载波时，输入回退8dB的载波-互调比约为16dB。试算6载波时的下行载噪比:回退6dB后，每载波EIRP=34-6-10lg5=21dBW每载波的接收载噪比=21-201-67+228.6+35=16.6dB考虑到6载波时的载波-互调比为16dB，因此接收总的信噪比(含互调噪声)约为13.2dB。它比要求的12dB门限高些，可认为是带宽受限系统。如果要求的接收信噪比门限为15dB，则为功率受限系统。3.8(1)TDMA地球站发射功率=13–105–63–22+200=23dBW=200W地球站接收载噪比:uNC=dBdBdB6.33)6.2286.754.27()200226323(完美WORD格式整理分享dBdBdBNCd30)6.2286.7520()196206013(地球站接收(C/N)=28.4dB(2)FDMA地球站发射功率:一个FDMA地球站在转发器输出端的功率为13dBW(20W)–6dB(回退)–7dB(5个站功率叠加)=0dBW=1W转发器接收的来自一个FDMA站的功率=-105dBWFDMA地球站发射功率=-105+200–63–22=10dBW=10W上行载噪比:载波功率=10+63+22–200=-105dBW噪声功率(噪声带宽36/5MHz)=27.4+68.6–228.6=-132.6dBW上行载噪比=-105+132.6=27.6dB下行载噪比:载波功率=0+60+20–196=-116dBW噪声功率(噪声带宽36/5MHz)=20+68.6–228.6=-140dBW下行载噪比=-116+140=24dB由图3-4可得:输出回退补偿6dB相当于输入回退约8dB。由图3-3可得:输入回退8dB时，互调载噪比为16.5dB。地球站接收(全链路)接收载噪比=15.5dB(若不考虑互调噪声干扰，载噪比为22.4dB)3.9（1）手持机解调后、判决前，只需在确定的时段内提取本站的数据信息，其接收噪声带宽较窄(单路)；而卫星接收10路信号(连续TDMA数据流)，接收噪声带宽较宽。（2）上行射频带宽：KHzRmBin10015.011=150KHz下行射频带宽：KHzBout10025.0175KHz(3)上行链路:卫星接收载波功率=-7.0+18+1-161=-149dBW星上接收端噪声功率谱密度=-228.6+27=-201.6dBW/Hz卫星接收信噪比=-149-40+201.6=12.6dB误码率为410，所需信噪比为8.4dB。于是，链路电平衰落余量为4.2dB。(4)下行链路:用户接收载波功率=-7+18+1-160=-148dBW用户接收噪声功率谱密度=-228.6+24=204.6dBW/Hz用户接收信噪比=-148-40+204.6=16.6dBBER=410所需信噪比为8.4dB，因此链路电平衰落余量为8.2dB。3.10无高斯噪声时，n=32有高斯噪声时，n=16完美WORD格式整理分享3.110IEGnbP此处0IEb为信噪比n=1023/2.110=64每站信息比特率:30Mc/s/1023=29.33Kb/s转发器传输的总信息比特率为:877.133.2964Mb/s转发器带宽:30M(1+0.5)=45MHz采用FDMA或TDMA方式，可提高卫星转发器的传输信息量，但需增加信息发射功率。第4章题解4.305.075.170Dsiny=sin0.875(35786+6378)/6378=0.1009,y=5.79º地心角x:x=5.79-0.875=4.915º覆盖面积=42621096.13180915.4kmRe4.4D=0.154m1434290002GdB4.5所需的接收载波功率C=8.5+67.8-228.6+23=-129.3dBL=92.44+20lg39000+20lg12+5=210.8dB接收天线增益G=10lg[2D]=33.4dBEIRP=-129.3+210.8-33.4=48.1dB4.6duNSNS)/(1.07.0)/(1.0101101101完美WORD格式整理分享下行(S/N)，dB7.28.09.01114161820上行(S/N)，dB20.413.911.39.28.07.67.47.24.72585.01011018.01全链路信噪比10lg(1/0.2585)=5.9dB误码率约6104.8信噪比为(8-1)=7dB时，误码率小于8104.9信噪比4dB，(2，1，7)卷积码时，误码率约61024.12一帧比特数:200+8100=1000以1Kb/s速率传送一帧(即100个传感器一轮采样数据)的时间为1s。一轮采样的时间为1s，40000km距离的传输时间为0.133s。因此，当太空舱某传感器数据发生变化时，地面控制站可能要等待1.133s之后才能获得该信息。第5章题解5.2(1)偏离天线波束主轴线3°处所允许的最大EIRP33–25lg3=21.1dBW(2)2lg10DG55.0m02143.0D(m)1.00.80.60.40.2完美WORD格式整理分享G(dBi)40.738.836.332.826.7(3)D705.0=1.5/DD(m)1.00.80.60.40.25.0(º)1.51.882.53.757.5(4)天线辐射特性(增益与方向偏离角的关系)D(m)1.00.80.60.40.2–3dB波束宽(º)1.51.882.53.757.5–6dB波束宽(º)2.252.823.755.6311.25–10dB波束宽(º)3.03.765.07.515.0偏离波束主轴3º时，天线增益的估值D(m)1.00.80.60.40.2偏离3º的G下降值(dBi)107.04.42.01.2偏离3º的天线增益(dBi)30.731.831.930.825.5(5)发射功率为1.0W、0.5W和0.1W时，波束轴线上的EIRP(6)发射功率为1.0W、0.5W和0.1W时，偏离波束轴线3º的EIRPD(m)1.00.80.60.40.20.5W，EIRP(dBW)30.731.831.930.825.50.2W，EIRP(dBW)27.728.828.927.823.50.1W，EIRP(dBW)20.721.821.920.815.5(7)只有发射功率0.1W时能满足对相邻卫星干扰的要求，否则需采用其它辅助隔离措施，如正交极化隔离，频率隔离或参差。5.