Изучение стандарта DVBS2

Федеральное агентство связи
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Кафедра СРС
Лабораторная работа №3
по предмету:
«Основы построения систем связи и сетей радиосвязи»
на тему:
«Изучение факторов, определяющих уровень сигнала и отношение сигнал/шум на входе
приёмника земной станции »
Подготовила:
Бригада №1
ФМТС, 4 курс, ММП-71
Басков А.В.
Пец В.В.
Проверил:
доцент
Кокорич М.Г.
Новосибирск, 2020г.
Изучение факторов, определяющих уровень сигнала и отношение сигнал/шум на входе
приёмника земной станции
Цель работы:
Произвести расчёт потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии
связи, коэффициента усиления приёмной антенны, расчёт мощности шума, определения
параметров DVB/S2.
Выполнение:
1.
Расчёт потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой линии связи.
Основные расчётные формулы и значения:
Ослабление сигнала в тракте распространения спутниковой линии определяется как
L  L0  Lдоп ,
Где:

L0 - потери энергии сигнала радиоволн при распространении в свободном
пространстве, дБ
 Lдоп - дополнительные потери энергии радиоволн при распространении в
реальных условиях, дБ.
В свою очередь, дополнительные потери определяются выражением:
Lдоп  Lатм  L Д  LН  LП ,
Где:
 Lатм - потери в спокойной атмосфере,
 L Д - потери в осадках,
 L Н - потери из-за неточности наведения антенн,
 L П - поляризационные потери.
𝐿доп = 0,142 + 0,27 + 1,5 + 1 = 2,912
𝐿 = 205.248 + 2.912 = 208.16 дБ
2.
Расчёт коэффициента усиления приёмной антенны:
Коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя земной
станции определяется в логарифмических единицах
G  20,4  20 log D  20 log f  10 log ,дБи
Где:
 f - рабочая частота, ГГц
 D - диаметр антенны, м
  - коэффициент использования площади апертуры (коэффициент использования
поверхности – КИП), обычно задается в пределах от 0,5 до 0,75
𝐺 = 20.4 + 20 ∗ lg(0.9) + 20 ∗ log(4) + 10 ∗ log(0.6) = 40.91 дБи
Расчёт уровня мощности сигнала на входе приёмника ЗС:
3.
Определение мощности сигнала на входе приёмника
𝑃𝐶.Вх.ЗС = 𝑃Э.СП − 𝐿 + 𝐺А.ЗС + ŋФ.ЗС ,
Где:
 𝑃𝐶.Вх.ЗС – уровень сигнала на входе земной станции, дБВт;
 𝑃Э.СП – эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) на выходе
спутника, дБВт;
 ŋФ.ЗС – коэффициент передачи (по мощности) волноводого тракта (КПД тракта)
земой станции, дБ (принимается равным 0,7-0,9 дБ);
 𝐺А.ЗС – коэффициент усиления антенны относительно изотропного излучателя
земной станции, дБ;
 𝐿 – ослабление сигнала в тракте распростанения на участке от спутника до земной
станции, дБ;
𝑃𝐶.Вх.ЗС = 40 − 208,16 + 40,91 + 0,7 = −126,55 дБВт
𝑃𝐶.Вх.ЗС = 100,1∗(−126,55) = 2,213 ∗ 10−13
4.
Расчёт мощности шума приёмной системы, пересчёт в уровень мощности шума
Определение шумовых параметров:
Полная мощность шума на входе приемника земной станции определяется
следующим образом:
PШ .ЗС  kT f Ш , Вт
Где:
23
 k - постоянная Больцмана, k  1,38  10 Вт/ГцК,
 f Ш - эквивалентная (энергетическая) шумовая полоса приемника, Гц,
 T - суммарная эквивалентная шумовая температура приемной станции,
приведенная к облучателю антенны, К.
Суммарная эквивалентная шумовая температура
 1
 T
T  T A  T0 
 1  ПР , °К
  ПР
  ПР
Где:
 T А — результирующая шумовая температура антенны, °К,
 T0 = 290 К - физическая температура окружающей среды,
  ПР - коэффициент передачи волноводного тракта приемной станции от
облучателя антенны до входа приемника;
 TПР - собственная шумовая температура приемника, °К.
Результирующая шумовая температура антенны:
TA  Tатм (  )  c  TЗ  Т косм (  ) ,
Где:

Tатм (  ) - шумовая температура, обусловленная шумами атмосферы и
зависящая от угла места  = 16,6°,
 T З - шумовая температура, обусловленная тепловым излучением Земли;
 Т косм (  ) - шумовая температура, обусловленная шумами космического
происхождения;
 с — коэффициент, учитывающий усредненный уровень боковых и задних
лепестков диаграммы направленности антенны (для антенн ЗС с=0,2).
Шумовая температура атмосферы Tатм =80 К
Шумовая температура Земли в практических случаях может быть положена равной
ТЗ = 290 К.
Шумы космического происхождения определяются в основном излучениями
Галактики, Солнца и Луны. При этом усредненная температура шумов Галактики не
превышает 10 К на частотах более 2 ГГц
TA  80  0,2  290  10  148К
Шумовая температура приемника обусловлена его собственными тепловыми
шумами, зависит от типа приемника
TПР  (100,1nш  1)290 , К
TПР  (100,10,8  1)290  58,657 К
0,10, 7
0 ,1nФ . ЗС
 0,8511
= 10
 ПР = 10
 1
 58,657
T  148  290
 1 
 267,654 К
0
,
8511
0
,
8511


PШ .ЗС  1,38  1023  267,654  10  106  3,694·10−14 Вт
PШ.ЗС  10lg(3,6941014 )  138,854Вт
5.
6.
Расчёт фактического отношения сигнал/шум:
РС.Вх.ЗС
= −126,55 − (−138,854) = 12,304дБ
РШ.ЗС
Определение подходящих параметров сигнала DVB-S2:
 Модуляция: 16APSK 5/6.
 Спектральная эффективность, бит/Гц: 3.3 бит/Гц.
 Идеальное Es/No (дБ) для FEC фрейма длиной 64800 бит: 11,61 дБ
7.
Определение возможной скорости передачи информации в спутниковом канале:
∆𝑓Р.К = 1,2 ∗
𝐵
1
∗ , Гц
𝑙𝑜𝑔2 𝑀 𝑅
10 ∗ 106 = 1,2 ∗
10 ∗ 106 =
𝐵
6
∗
𝑙𝑜𝑔2 8 5
1,2𝐵 6
∗
3
5
7.2𝐵 10 ∗ 106
=
≫ 20 833 333 бит
15
1
Скорость передачи B = 20.833 Мбит/с.
Выводы по лабораторной работе:
В ходе данной лабораторной работы, был произведён расчёт следующих параметров для
проектирования DVB/S2: потери энергии сигнала при распространении по спутниковой
линии связи, коэффициента усиления приёмной антенны, мощности шума, определены
параметры DVB/S2 (Метод модуляции, Спектральная эффективность, SNR, скорость
передачи).