通信链路相关的研究.pptVIP

2007-08 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 卫星的一种应用：要求下行链路天线束能够提供全球覆盖（同步高度上束宽约为17o）。如果在频率f1（=c/ ? 1）提供全球覆盖，若频率切换成f2，f2f1，覆盖率将下降（对给定天线，G=4?Ae/?2, G增加，等效于将流量密度聚集在更小的圆锥角上，导致束宽变窄）；因此必须减小天线的大小以保证覆盖率或束宽。因此覆盖全球的天线在载波频率增加时需要减小尺寸。 接收功率作为频率的函数 1.3 接收信号功率和噪声功率 接收信号功率与频率的函数关系 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.3 接收信号功率和噪声功率 热噪声功率 所有导体中电子热运动都会产生热噪声。噪声可以用噪声功率谱密度来描述。在频率1012Hz以下热噪声功率谱密度为常数，所以称之为白噪声。 通信接收机将热噪声过程看成加性高斯白噪声（AWGN）。 热噪声或散粒噪声的物理模型是开路均方电压为4kToWR的噪声发生器，其中 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.3 接收信号功率和噪声功率 热噪声功率 由噪声发生器耦合到放大器前端的热噪声功率最大值为 所以，放大器输入端的最大单边噪声功率谱密度N0为 （1.8） （1.9） 由热噪声功率最大值可知，热噪声的可实现功率与噪声源周围的温度有关（噪声温度）。 因此噪声源的有效噪声温度定义为能产生相同干扰功率的热噪声源估计温度。 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.4 链路预算分析 在评估系统性能时，主要考虑的是在可接受误差概率下对含噪信号的检测能力，所以最重要的参数是SNR或Eb/N0。 将量程方程中的Pr除以N得到 Pr/N= EIRPGr/N Ls （1.10） 若采用模拟接收机，Pr/N是测量信号性能质量的主要参数。若是数字接收机，则通常采用相关器或匹配滤波器，数字链路通常的处理模式是用噪声功率谱密度代替噪声功率。此时有 （1.11） 其中的系统有效温度To是辐射到天线的噪声和接收机第一级产生的热噪声两者共同作用的结果。注意到接收天线增益Gr和系统温度To组合为一个整体，Gr/To有时称为接收机的品质因数。 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.4 链路预算分析 有效温度To是建模各种噪声源的参数。式（1.11）中引入了术语Lo，用来表示其他损耗。式（1.11）概括了所有链路分析的关键参数：接收信号功率与噪声功率谱密度之比（Pr/N0），有效各向同性辐射功率（EIRP），接收品质因数（Gr/To）和损耗（Ls，Lo）。 下面介绍分析通信链路增益和损耗的方法。首先应用式（1.11），由源计算到达检测端（检前点）的净SNR。这类似于商业“记帐”系统，记录资产、债务、利润（或亏损）的底线。式（1.11）就相当于这样的一个企业形式。所有分子参数（有效辐射功率，接收品质因数）就象企业的资产，所有的分母参数（热噪声，空间损失，其他损耗）则象企业的债务。 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.4 链路预算分析 假定调制信号包含了所有的接收功率Pr，可以得到Eb/N0和SNR的关系式 （1.20a） （1.20b） （1.20c） 式中R是比特速率。在设计和评估系统时经常会用到式（1.20）中Eb/N0和Pr/N0的基本关系。 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.4 链路预算分析 两个Eb/N0值 Eb/No是指为了获得一定的误差概率而需要的比特能量与噪声功率谱密度之比。为计算余量或安全因子M，需要所需Eb/N0与实际Eb/N0（或接收Eb/N0）的差值。前者称为(Eb/N0)reqd，后者称为(Eb/N0)r。 图1.9。一点的PB=10-3，是系统所需误差性能的工作点。假定(Eb/N0)reqd=10dB就可得所需性能。能否使系统解调器刚好能收10dB？ 应设计具有安全余量的系统，使实际接收的(Eb/N0)r大于(Eb/N0)reqd。设计系统的工作点应是图1.9的另一点。这时(Eb/N0)r=12dB，PB=10-5。 此例中可以将安全余量或链路余量表示为提供2次幂的PB提高；或者说可以用提供比所需的Eb/N0大2dB的Eb/N0来描述链路余量。 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 图1.9 两个重要的Eb/N0值 现代移动通信技术 东南大学移动通信国家重点实验室 1.4 链路预算分析 两个Eb/N0值 链路余量就是(Eb/N0)r和(Eb/N0)reqd的差值（dB） （1.22） 参数(Eb/N0)reqd反映了不同系统设计间的差别；这些差别可能是由于调制或编码方式的不同而导致的。 链